CN115609518A - 用于旋拧工具的旋拧接合模拟的模拟装置 - Google Patents

用于旋拧工具的旋拧接合模拟的模拟装置 Download PDF

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CN115609518A CN202210827595.2A CN202210827595A CN115609518A CN 115609518 A CN115609518 A CN 115609518A CN 202210827595 A CN202210827595 A CN 202210827595A CN 115609518 A CN115609518 A CN 115609518A
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Abstract

用于旋拧工具的旋拧接合模拟的模拟装置，具有：检查连接单元，旋拧工具可通过其与模拟装置耦接，旋拧工具是可致动的并在致动且与检查连接单元耦接的状态下使检查连接单元围绕转动轴线转动并施加转矩到检查连接单元；测量单元，测量旋拧工具在致动并与检查连接单元耦接的状态下施加到检查连接单元的转矩，和测量检查连接单元在与致动的旋拧工具耦接的状态下围绕转动轴线转动的转动角度；制动单元，制动旋拧工具在被致动并与检查连接单元耦接的状态下施加到检查连接单元的转矩；模拟装置具有转换器单元，其与检查连接单元机械连接，接收旋拧工具在被致动并与检查连接单元耦接的状态下施加到检查连接单元的转矩并将其转换成制动力并加载到制动单元。

Description

用于旋拧工具的旋拧接合模拟的模拟装置
技术领域
本发明涉及一种用于旋拧工具的旋拧接合模拟(Schraubfallsimulation)的模拟装置。本发明还涉及一种用于使用模拟装置对旋拧工具进行旋拧接合模拟的方法。
背景技术
根据2013年2月的指南VDI/VDE 2647，旋拧工具不仅是电动运行的旋拧工具，而且还是手动致动的扭矩扳手。旋拧工具是可致动的，并且被致动的旋拧工具围绕一转动轴线转动并在此将转矩施加到连接元件上。
连接元件具有螺纹，为螺栓、螺母等。连接元件用于部件的连接。这种连接是通过部件之间的夹紧力实现的。夹紧力确保部件可以在最大操作力下使用。
亦即，由致动的旋拧工具所施加的转矩用于产生夹紧力。为此，旋拧工具随着时间的增加而增大所施加的转矩和/或其使得所施加的转矩关于转动角度而增大。所施加的转矩升高直至特定于夹紧力的目标转矩和/或升高直至特定于夹紧力的目标转动角度。目标转矩和/或目标转动角度被预定义并且可以在旋拧工具上设定。目标转矩和/或目标转动角度在下文中也被称为目标参量。
旋拧工具配备有信号装置。一旦达到设定的目标参量，旋拧工具就会停止施加转矩。信号装置可以根据不同的工作原理工作。弯头扳手(Knickschlüssel)在达到目标参量时自动停止施加转矩。音响扳手(Knackschlüssel)在达到目标参量时自动触发声学或光学信号。显示式旋拧工具在刻度或电子屏幕上显示当前施加的转矩和/或当前的目标转动角度。
旋拧工具应用于许多工业制造过程中。为了确保旋拧工具实际达到设定的目标参量，需要定期地检查旋拧工具的性能。
为此，2013年2月的指南VDI/VDE 2647规定了旋拧工具应该检查什么以及如何检查。对旋拧扳手的性能的检查被称为旋拧接合模拟。旋拧接合模拟是使用模拟装置进行的，其具有检查连接元件、制动单元和测量单元。旋拧工具通过检查连接元件与模拟装置耦接。检查连接元件能够围绕转动轴线转动。制动单元和检查连接元件彼此机械地连接。测量单元布置在检测连接装置与制动单元之间。测量单元具有转矩传感器和转动角度传感器。
与模拟装置耦接的旋拧工具被致动并将转矩施加在检查连接元件上。通过所施加的转矩，检查连接元件开始围绕转动轴线转动。制动单元被致动并且制动检查连接元件。转矩传感器测量转矩，并且转动角度传感器测量检查连接元件围绕转动轴线转动的转动角度。
由文献WO2016/103150A1已知这样一种模拟装置。制动单元具有制动盘和制动片。制动盘与检查连接元件机械连接，制动片被位置固定地布置。制动单元以液压方式运行并且具有液压泵和制动活塞。液压泵向制动活塞加载制动液，被加载的制动活塞摩擦配合地作用在制动盘上并制动检查连接元件。
这种液压制动单元的购买和维护费用很高，因此导致模拟装置也很昂贵。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低成本的用于旋拧工具的旋拧接合模拟的模拟装置。
本发明的目的通过根据本发明的技术方案的特征来实现。
本发明涉及一种用于旋拧工具的旋拧接合模拟的模拟装置，具有：
检查连接单元，旋拧工具能够通过该检查连接单元与模拟装置耦接，其中，旋拧工具是可致动的，并且在被致动且与检查连接单元耦接的状态下，使检查连接单元围绕转动轴线转动并且将转矩施加到检查连接单元上；
测量单元，用于测量由旋拧工具在被致动并与检查连接单元耦接的状态下施加到检查连接单元上的转矩，以及用于测量检查连接单元在与被致动的旋拧工具耦接的状态下围绕转动轴线转动的转动角度；
制动单元，用于对由旋拧工具在被致动并与检查连接单元耦接的状态下施加到检查连接单元上的转矩进行制动；
其中，模拟装置具有转换器单元，该转换器单元与检查连接单元机械地连接，该转换器单元接收由旋拧工具在被致动并与检查连接单元耦接的状态下施加到检查连接单元上的转矩，并将其转换成制动力，并将该制动力加载到制动单元。
本发明还涉及一种使用根据本发明的技术方案所述的模拟装置执行旋拧工具的旋拧接合模拟的方法，该方法包括以下步骤：在第一步骤中，在旋拧工具上设定目标参量，并通过检查连接单元将旋拧工具与模拟装置耦接；在第二步骤中，致动旋拧工具，被致动的旋拧工具使检查连接单元围绕转动轴线转动并且在检查连接单元上施加转矩；在第三步骤中，旋拧工具所施加的转矩被转换器单元接收并转换为制动力，并且在第三步骤中，制动力由转换器单元加载到制动单元。
因此，与文献WO2016/103150A1中所描述的现有技术相比，根据本发明的模拟装置不再需要液压制动单元，这降低了成本。取而代之的是，旋拧工具所施加的转矩是由转换器单元接收并转换为制动力。该制动力被加载到制动单元。
本发明的其它扩展方案在将在以下的描述中给出。
附图说明
下面将根据优选的实施方式并参照附图对本发明进行示例性的详细说明，其中：
图1示出了模拟装置1的纵截面，其具有耦接的旋拧工具2；
图2示出了根据图1的纵截面，其中旋拧工具2和保持单元15被致动；
图2a示出了根据图1、图5和图6的、未被致动的保持单元15的局部放大视图；
图2b示出了根据图2至图4的、被致动的保持单元15的局部放大视图；
图3示出了根据图2的纵截面，其中具有转换器单元14机械接触在制动单元12上；
图3a示出了根据图1、图2和图6的、未机械接触在制动单元12上的转换器单元14的局部放大视图；
图3b示出了根据图3至图5的、机械接触在制动单元12上的转换器单元14的局部放大视图；
图4示出了根据图3的纵截面，其中制动单元12的制动弹簧元件12.3被转换器单元14压缩；
图4a示出了根据图1至图3和图6的制动单元12的未被压缩的制动弹簧元件12.3的局部放大视图；
图4b示出了根据图4和图5的制动单元12的被压缩的制动弹簧元件12.3的局部放大视图；
图5示出了根据图4的纵截面，其中包括已解耦的旋拧工具2；以及
图6示出了根据图5的纵截面，其中包括停用的保持单元15。
相同的附图标记在附图中表示相同的对象。
其中，附图标记列表如下：
1 模拟装置
2 旋拧工具
10.1 壳体上部
10.2 壳体底部
11 检查连接单元
11.1 检查连接元件
11.2 转动体
12 制动单元
12.1 制动片元件
12.2 制动活塞
12.3 制动弹簧元件
13 测量单元
14 转换器单元
14.1 丝杠
14.1* 丝杠起始位置
14.1+ 丝杠终点位置
14.11 另一个机械连接部
14.12 丝杠接触面
14.2 螺母
14.2* 螺母起始位置
14.2+ 螺母终点位置
14.21 压力套筒
14.3 套筒
14.31 机械连接部
14.4 复位弹簧元件
14.5 滚动元件
15 保持单元
15.1 驱动器
15.2 保持元件
15.2* 静止位置
15.2+ 保持位置
Δx 行进距离
Δz1 螺母行程
Δz2 套筒行程
F 制动力
H 形状配合的保持
M 转矩
R 弹簧力
RR 复位弹簧力
S 目标参量
X 径向轴线
Z 转动轴线
具体实施方式
图1至图6示出了用于旋拧工具2的旋拧接合模拟的模拟装置1的一种优选实施方式的纵截面。该纵截面沿着转动轴线Z获得。图2a、图2b、图3a、图3b、图4a和图4b示出了图1至图6的局部放大视图。
根据2013年2月的指南VDI/VDE 2647，旋拧工具2是电动运行的旋拧工具或者手动致动的扭矩扳手。旋拧工具2是可致动的，并且被致动的旋拧工具2根据旋拧情况连续地和/或不连续地围绕转动轴线Z转动并在此过程之间施加转矩M。
在旋拧接合模拟期间，旋拧工具2随着时间增大所施加的转矩M和/或其关于转动角度增大所施加的转矩M。所施加的转矩M升高直到目标转矩和/或目标转动角度。目标转矩和/或目标转动角度被预定义并且可以在旋拧工具2上设定。目标转矩和/或目标转动角度在下文中也被称为目标参量S。
旋拧工具2配备有信号装置。在旋拧接合模拟中，一旦达到设定的目标参量S，旋拧工具2就会停止施加转矩M。信号装置可以根据不同的工作原理工作。旋拧扳手2可以是弯头扳手，该弯头扳手在达到目标转矩时自动折弯(automatisch abknickt)。旋拧工具2可以是音响扳手，该音响扳手在达到目标转矩时自动触发声学或光学信号。旋拧工具2可以是显示式旋拧工具，该显示式旋拧工具在刻度或电子屏幕上显示所施加的转矩M。
模拟装置1的主要组件是检查连接单元11、制动单元12、测量单元13、转换器单元14和保持单元15。
模拟装置1具有壳体10。壳体10是多件式的，包括壳体上部10.1和壳体底部10.2。靠近旋拧工具的壳体端部位于壳体上部10.1上，远离旋拧工具的壳体端部位于壳体底部10.2上。壳体10是中空圆柱形的并且沿着转动轴线Z延伸。壳体10具有中空腔室。该中空腔室从壳体上部10.1延伸至壳体底部10.2。壳体10具有多种功能，其保护模拟装置1的主要组件免受机械损坏，并且它在旋拧接合模拟期间还为模拟装置1提供机械稳定性，以防止沿着转动轴线Z的弯曲和围绕转动轴线Z的扭转。
检查连接单元11具有使旋拧工具2与模拟装置1的耦接以进行旋拧接合模拟的功能。检查连接单元11是圆柱形的并且沿着转动轴线Z延伸。检查连接元件11包括检查连接元件11.1和转动体11.2。优选地，检查连接元件11.1和转动体11.2一件式地制成。检查连接元件11.1布置在壳体上部10.1的靠近旋拧工具的壳体端部上。检查连接元件11.1可以通过壳体上部10.1中的开口从外部接近。检查连接元件11.1是标准化的，例如是四边形。旋拧工具2通过检查连接元件11.1与模拟装置1耦接。该耦接是可松脱的。转动体11.2被可转动安装地布置在壳体上部10.1的中空腔室中。
制动单元12被布置在壳体上部10.1的中空腔室中。制动单元12具有多个制动片元件12.1、制动活塞12.2和多个制动弹簧元件12.3。制动单元12具有在旋拧接合模拟期间对由旋拧工具2施加的转矩M进行制动的功能。
沿着转动轴线Z，制动片元件12.1被布置为更靠近旋拧工具2，并且制动活塞12.2被布置为更远离旋拧工具2。优选地，制动片元件12.1具有多个紧固在壳体上部10.1上的第一制动片元件和多个紧固在转动体11.2上的第二制动片元件。制动片元件12.1是环形的。它们沿转动轴线Z彼此交替地布置。制动活塞12.2被布置在壳体上部10.1上。制动活塞12.2具有一远离旋拧工具的端部和一靠近旋拧工具的端部。制动活塞12.2通过靠近旋拧工具的端部与制动片元件12.1直接机械接触。通过远离旋拧工具的端部，可以向制动活塞12.2加载制动力F(见图3和图4)。被加载制动力F的制动活塞12.2沿着转动轴线Z在朝向旋拧工具2的方向上是可移动的。被加载制动力F的制动活塞12.2使制动片元件12.1摩擦配合地贴靠。摩擦配合地相互贴靠的制动片元件12.1对由旋拧工具2施加的转矩M进行制动。
制动弹簧元件12.3被布置在远离旋拧工具的壳体端部上，在壳体罐10.2的中空腔室中。制动弹簧元件12.3被紧固在壳体罐10.2中。优选地，制动弹簧元件12.3是碟簧。制动弹簧元件12.3沿着转动轴线Z是可压缩的。根据目标参量S(目标转矩和/或目标转动角度)，在壳体罐10.2中布置不同数量的制动弹簧元件12.3和/或不同刚度的制动弹簧元件12.3。为了快速、简单地更换制动弹簧元件12.3，壳体罐10.2具有快速锁合件(Schnellverschluss)，例如卡口式锁合件。
测量单元13布置在壳体上部10.1的中空腔室中。测量单元13具有转矩传感器和转动角度传感器。转矩传感器具有在旋拧接合模拟期间测量由旋拧工具2施加的转矩M的功能。转矩传感器被紧固在转动体11.2上。优选地，转矩传感器是应变计。应变计检测由转矩M引起的转动体11.2的伸展或压缩。转动角度传感器具有测量检查连接单元11在旋拧接合模拟期间围绕转动轴线Z转动的转动角度的功能。转动角度传感器包括传感器元件和测量盘。传感器元件被紧固在壳体上部10.1上，测量盘被紧固在转动体11.2上。优选地，测量盘具有角度标记，并且传感器元件检测在旋拧接合模拟期间围绕转动轴线Z转动的角度标记。
转换器单元14大部分是布置在壳体上部10.1的中空腔室中，小部分是布置在壳体罐10.2的中空腔室中。转换器单元14具有丝杠14.1、螺母14.2、套筒14.3和复位弹簧元件14.4。转换器单元14被紧固在检查连接单元11上。转换器单元14的功能是：接收由旋拧工具2在旋拧接合模拟期间施加的转矩M并将其转换成制动力F，并向制动单元12加载制动力F。
丝杠14.1呈圆柱形并且沿着转动轴线Z延伸。螺母14.2呈中空圆柱形并且布置在丝杠14.1的圆周上。在垂直于转动轴线Z的平面中，螺母14.2完全围绕丝杠14.1的圆周。丝杠14.1和螺母14.2通过形状配合的方式相互连接。该形状配合将丝杠14.1围绕转动轴线Z的转动运动转换为螺母14.2沿着转动轴线Z的纵向运动。优选地，丝杠14.1和螺母14.2形成滚珠丝杠传动、滚子丝杠传动等。在此情况下，丝杠14.1是螺纹丝杠，并且螺母14.2是螺纹螺母。在此，诸如滚珠或滚子的滚动元件14.5在螺纹丝杠与螺纹螺母之间形成形状配合。在图1至图6中，滚动元件14.5示意性地显示为虚线圆圈。螺纹丝杠在其圆周上具有滚道。螺纹螺母具有回退部(Rückführung)。滚动元件14.5在螺纹丝杠的滚道中和螺纹螺母的回退部中运动。滚动元件14.5将螺纹丝杠围绕转动轴线Z的转动运动转换成螺纹螺母沿着转动轴线Z的运动。由于滚动元件14.5的滚动摩擦非常小，因此滚珠丝杠传动或滚子丝杠传动没有自动制动(Selbsthemmung)。
套筒14.3通过机械连接部14.31与转动体11.2连接。机械连接部14.31将由旋拧工具2施加的转矩M从转动体11.2传递到套筒14.3上。优选地，机械连接部14.31是齿部(Verzahnung)，其中套筒14.3和转动体11.2配设有齿，这些齿相互啮合并形成齿部。
丝杠14.1沿着转动轴线Z具有靠近旋拧工具的端部。在该靠近旋拧工具的端部上，丝杠14.1通过另一个机械连接部14.11紧固在套筒14.3上。该另一个机械连接部14.11将由旋拧工具2施加的转矩M从套筒14.3传递到丝杠14.1上。优选地，该另一个机械连接部14.11是滑键-螺栓连接(Passfeder-Schraube-Verbindung)。在此，螺栓将丝杠14.1与套筒14.3相互连接，并且滑键确保该连接。螺栓具有带螺距的螺纹。在旋拧工具2所施加的转矩M的作用下并且根据螺距，螺栓可以沿着转动轴线Z运动并致使套筒14.3在远离旋拧工具2的方向上的纵向运动小于/等于10mm。
复位弹簧元件14.4布置在壳体上部10.1上。优选地，复位弹簧元件14.4的靠近旋拧工具的端部机械地接触壳体上部10.1，而复位弹簧元件14.4的远离旋拧工具的端部机械地接触螺母14.2。
沿着转动轴线Z，螺母14.2被布置为比复位弹簧元件14.4和制动活塞12.2更远离旋拧工具2。螺母14.2在其靠近旋拧工具的端部上具有轴承和压力套筒14.21。该轴承用于使螺母14.2在由滚动元件14.5促成的沿着转动轴线Z的运动中不会倾斜。螺母14.2通过压力套筒14.21与复位弹簧元件14.4机械接触并与制动活塞12.2机械接触。为此，压力套筒14.21具有在垂直于转动轴线Z的平面中延伸的接触面。该机械接触不仅通过复位弹簧元件14.4进行，而且还通过制动活塞12.2进行。
保持单元15布置在壳体10上。保持单元15具有驱动器15.1和保持元件15.2。保持单元15具有保持螺母14.2沿着转动轴线Z在朝向旋拧工具2的方向上进行定向运动的功能。
驱动器15.1在外侧紧固在壳体上部10.1上。优选地，驱动器15.1是螺线管(Hubmagnet)。驱动器15.1和保持元件15.2相互机械连接。驱动器15.1和保持元件15.2沿着径向轴线X延伸。径向轴线X垂直于转动轴线Z。保持元件15.2通过壳体10的外侧开口伸入到壳体10的中空腔室中。保持元件15.2优选地具有滑键。
保持单元15是可致动的和可停用的。当保持单元15被致动时，驱动器15.1使保持元件15.2在静止位置15.2*与保持位置15.2+之间运动。根据图2a，保持元件15.2处于静止位置15.2*。根据图2b，驱动器15.1已使保持元件15.2沿着径向轴线X朝向螺母14.2移动了一行进距离Δx。保持元件15.2现在处于保持位置15.2+。在保持位置15.2+上，保持元件15.2与螺母14.2直接机械接触。优选地，行进距离Δx沿着径向轴线X小于/等于10mm。在保持位置15.2+与螺母14.2机械接触的保持元件15.2以形状配合的方式保持螺母14.2(参见图2至图4)。
在丝杠14.1围绕转动轴线Z转动运动时，该形状配合保持H将阻止螺母14.2沿着转动轴线Z在远离旋拧工具2的方向上运动。但是，该形状配合保持H将允许螺母14.2沿着转动轴线Z在朝向旋拧工具2的方向上运动。根据图3a，螺母14.2处于螺母起始位置14.2*。从螺母起始位置14.2*出发，螺母14.2可以沿着转动轴线Z朝向旋拧工具2的方向移动优选小于/等于25mm的螺母行程Δz1。然而，螺母14.2沿转动轴线Z朝向旋拧工具2方向的运动受到制动活塞12.2的限制。螺母14.2沿着转动轴线Z移动螺母行程Δz1，然后相对于复位弹簧元件14.4并相对于制动活塞12.2处于螺母终点位置14.2+。压力套筒14.21压缩复位弹簧元件14.4并向制动活塞12.2加载制动力F。
丝杠14.1沿着转动轴线Z具有远离旋拧工具的端部。丝杠14.1在该远离旋拧工具的端部上具有丝杠接触面14.12。丝杠14.1通过该丝杠接触面14.12与制动弹簧元件12.3在壳体罐10.2中直接机械接触。丝杠接触面14.12在垂直于转动轴线Z的平面中延伸。
如果螺母14.2现在处于螺母终点位置14.2+，并且旋拧工具2继续驱动丝杠14.1围绕转动轴线Z转动运动，则螺母14.2和丝杠14.1彼此机械地夹紧。如图4a和图4b中所示，套筒14.3在旋拧工具2所施加的转矩M的作用下沿着转动轴线Z朝向远离旋拧工具2的方向运动。由此使得与套筒14.3机械连接的丝杠14.1也沿着转动轴线Z朝向远离旋拧工具2的方向运动。丝杠接触面14.12离开丝杠起始位置14.1*并且沿着转动轴线Z运动到丝杠终点位置14.1+，这导致制动弹簧元件12.3的压缩。
即使旋拧工具2在旋拧接合模拟结束时不再施加转矩M，螺母14.2仍然会向制动活塞12.2继续加载制动力F(见图5)。因为螺母14.2仍处于保持单元15的形状配合保持H中。
在旋拧接合模拟结束时，旋拧工具2不再施加转矩M。然而，只有当保持单元15停用时，此时保持元件15.2已经通过驱动器15.1从保持位置15.2+运动回到静止位置15.2*，螺母14.2才不再处于形状配合保持H中。随后，制动弹簧元件12.3被解除压缩，由此产生弹簧力R。弹簧力R通过丝杠接触面14.12作用在丝杠14.1上。套筒14.3和丝杠14.1沿着转动轴线Z朝向旋拧工具2的方向运动。丝杠接触面14.12离开丝杠终点位置14.1+，并自动沿着转动轴线Z移动到丝杠起始位置14.1+(见图5和图6)。因此不需要其它费时的用于使模拟装置1复位的预防措施，这是具有成本效益的。
在没有形状配合保持H的情况下，复位弹簧元件14.4被解除压缩，并且在解除压缩产生的复位弹簧力RR的作用下，使得螺母14.2离开螺母终点位置14.2+并自动地再次占据螺母起始位置14.2+(见图5和图6)。优选地，将复位弹簧力RR选择大到使螺母14.2在复位弹簧力RR的作用下特别快速地重新占据螺母起始位置14.2+，这节省了时间和成本。
在没有形状配合保持H的情况下，制动片元件12.1的摩擦配合贴靠被释放，并且使制动活塞12.2沿着转动轴线Z远离制动片元件12.1地运动。
使用模拟装置1对旋拧工具2进行旋拧接合模拟的方法现在包括以下步骤：
在根据图1的第一步骤中，在旋拧工具2上设定目标参量S，并通过检查连接单元11将旋拧工具2与模拟装置1耦接。旋拧工具2还没有被致动，也没有围绕转动轴线Z转动，并且也没有施加转矩M。保持元件15.2处于静止位置15.2*(见图2a)。螺母14.2处于螺母起始位置14.2*(见图3a)。丝杠14.1处于丝杠起始位置14.1*(见图4a)。
在根据图2的第二步骤中，致动旋拧工具2。在致动旋拧工具2之后短时间内(2秒以内)致动保持单元15，并且由驱动器15.1使保持元件15.2运动到保持位置15.2+，并且螺母14.2在形状配合保持H下处于螺母起始位置14.2*(也参见图2b和图3a)。丝杠14.1仍然处于丝杠起始位置14.1*(见图4a)。
在根据图3的第三步骤中，被致动的旋拧工具2围绕转动轴线Z转动并施加转矩M。与旋拧工具2耦接的检查连接元件11.1通过转动体11.2将围绕转动轴线Z的转动运动传递到套筒14.3。转换器单元14通过机械连接部14.31接收转矩M。围绕转动轴线Z的转动运动由套筒14.3传递到丝杠14.1。丝杠14.1围绕转动轴线Z的转动运动引起螺母14.2沿转动轴线Z的运动。转换器单元14转换所施加的转矩M。对螺母14.2的形状配合保持H阻止了螺母14.2沿着转动轴线Z朝向远离旋拧工具2的方向运动。因此，螺母14.2执行沿着转动轴线Z朝向旋拧工具2方向的运动。螺母14.2离开螺母起始位置14.1*并沿着转动轴线Z移动到螺母终点位置14.2+(见图3a和图3b)。运动到螺母终点位置14.2+的螺母14.2将所施加的转矩M转换为制动力F。转换器单元14通过这种方式将所施加的转矩M转换为制动力F。在螺母终点位置14.2+，螺母14.2压缩复位弹簧元件14.4。在螺母终点位置14.2+，螺母14.2向制动活塞12.2加载制动力F。转换单元14通过这种方式向制动单元12加载制动力F。被加载制动力F的制动活塞12.2可以沿着转动轴线Z移动并且使制动片元件12.1摩擦配合地贴靠。制动片元件12.1制动由旋拧工具2施加的转矩M。测量单元13测量由旋拧工具2所施加的转矩M和检查连接单元11围绕转动轴线Z转动的转动角度。保持元件15.2留在保持位置15.2+(见图2b)中。丝杠14.1仍处于丝杠起始位置14.1*。
在根据图4的第四步骤中，旋拧工具2进一步增加所施加的转矩M直至达到设定的目标参量S。在此，旋拧工具2使丝杠14.1围绕转动轴线Z转动。由于螺母14.2处于螺母终点位置14.2+，因此螺母14.2和丝杠14.1机械地相互夹紧。由于该机械夹紧，套筒14.3使丝杠14.1从丝杠起始位置14.1*运动到丝杠终点位置14.1+并压缩制动弹簧元件12.3(见图4a和图4b)。测量单元13测量由旋拧工具2所施加的转矩M和检查连接单元11围绕转动轴线Z转动的转动角度。
在根据图5的第五步骤中，旋拧工具2已经达到设定的目标参量S，并且停止了检查连接单元11围绕转动轴线Z的转动运动以及施加转矩M。旋拧工具2与检查连接元件11.1的耦接被松开。将旋拧工具2从模拟装置1移除。保持元件15.2保持在保持位置15.2+(见图2b)。螺母14.2保持在螺母终点位置14.2+(见图3b)。
在根据图6的第六步骤中，保持单元15被停用，并且保持元件15.2由驱动器15.1从保持位置15.2+移动回到静止位置15.2*。螺母14.2不再处于形状配合保持H中。在没有形状配合保持H的情况下，复位弹簧元件14.4解除压缩并利用复位弹簧力RR使螺母14.2沿着转动轴线Z移动到螺母起始位置14.2+(见图5和图6)。在没有形状配合保持H的情况下，制动片元件12.1的摩擦配合贴靠松开并且使制动活塞12.2沿着转动轴线Z从制动片元件12.1运动离开(见图5和图6)。同时，制动弹簧元件12.3解除压缩，这导致产生弹簧力R。通过该弹簧力R，套筒14.3和丝杠14.1从丝杠终点位置14.1+沿着转动轴线Z运动回到丝杠起始位置14.1*，套筒14.3和丝杠14在图6所示视图中到达该丝杠起始位置。

Claims (15)

1.一种用于旋拧工具(2)的旋拧接合模拟的模拟装置(1)，具有：
检查连接单元(11)，所述旋拧工具(2)能够通过所述检查连接单元与所述模拟装置(1)耦接，其中，所述旋拧工具(2)是可致动的，并且在被致动并与所述检查连接单元(11)耦接的状态下，使所述检查连接单元(11)围绕转动轴线(Z)转动并且将转矩(M)施加到所述检查连接单元(11)上；
测量单元(13)，用于测量由所述旋拧工具(2)在被致动并与所述检查连接单元(11)耦接的状态下施加到所述检查连接单元(11)上的转矩(M)，以及用于测量所述检查连接单元(11)在与被致动的旋拧工具(2)耦接的状态下围绕所述转动轴线(Z)转动的转动角度；和
制动单元(12)，用于对由所述旋拧工具(2)在被致动并与所述检查连接单元(11)耦接的状态下施加到所述检查连接单元(11)上的转矩(M)进行制动；
其特征在于，
所述模拟装置(1)具有转换器单元(14)，所述转换器单元(14)与所述检查连接单元(11)机械地连接，所述转换器单元(14)接收由所述旋拧工具(2)在被致动并与所述检查连接单元(11)耦接的状态下施加到所述检查连接单元(11)上的转矩(M)并将其转换成制动力(F)，并且将所述制动力(F)加载到所述制动单元(12)。
2.根据权利要求1所述的模拟装置(1)，其特征在于，所述转换器单元(14)具有丝杠(14.1)和螺母(14.2)，所述丝杠(14.1)和所述螺母(14.2)通过形状配合而相互连接，所述形状配合将所述丝杠(14.1)围绕所述转动轴线(Z)的转动运动转化为所述螺母(14.2)沿着所述转动轴线(Z)的纵向运动；并且沿着所述转动轴线(Z)运动的所述螺母(14.2)将所述旋拧工具(2)在被致动并与所述检查连接单元(11)耦接的状态下施加到所述检查连接单元(11)上的转矩(M)转换成制动力(F)，并且将所述制动力(F)加载到所述制动单元(12)。
3.根据权利要求2所述的模拟装置(1)，其特征在于，所述转换器单元(14)具有滚动元件(14.5)；所述丝杠(14.1)是螺纹丝杠；所述螺母(14.2)是螺纹螺母；所述滚动元件(14.5)在所述螺纹丝杠(14.1)与所述螺纹螺母(14.2)之间形成所述形状配合；并且所述滚动元件(14.5)将所述螺纹丝杠(14.1)围绕所述转动轴线(Z)的转动运动转化为所述螺纹螺母(14.2)沿着所述转动轴线(Z)的纵向运动。
4.根据权利要求2或3所述的模拟装置(1)，其特征在于，所述模拟装置(1)具有保持单元(15)，所述保持单元(15)是可致动的；并且被致动的所述保持单元(15)将所述螺母(14.2)保持在形状配合保持(H)中，所述形状配合保持(H)仅允许所述螺母(14.2)从螺母起始位置(14.2*)沿着所述转动轴线(Z)朝向所述旋拧工具(2)的方向纵向运动到螺母终点位置(14.2+)。
5.根据权利要求4所述的模拟装置(1)，其特征在于，所述制动单元(12)具有多个制动片元件(12.1)和制动活塞(12.2)；纵向运动到所述螺母终点位置(14.2+)的螺母(14.2)向所述制动活塞(12.2)加载所述制动力(F)；并且被加载了所述制动力(F)的制动活塞(12.2)使所述制动片元件(12.1)摩擦配合地贴靠。
6.根据权利要求4或5所述的模拟装置(1)，其特征在于，所述转换器单元(14)具有复位弹簧元件(14.4)；并且纵向运动到所述螺母终点位置(14.2+)的所述螺母(14.2)压缩所述复位弹簧元件(14.4)。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的模拟装置(1)，其特征在于，在所述丝杠(14.1)围绕所述转动轴线(Z)的转动运动期间，纵向运动到所述螺母终点位置(14.2+)的所述螺母(14.2)和所述丝杠(14.1)彼此夹紧，并且所述丝杠(14.1)从丝杠起始位置(14.1*)沿着所述转动轴线(Z)纵向运动到丝杠终点位置(14.1+)；所述制动单元(12)具有多个制动弹簧元件(12.3)；并且沿着所述转动轴线(Z)纵向运动到所述丝杠终点位置(14.1+)的所述丝杠(14.1)压缩所述制动弹簧元件(12.3)。
8.根据权利要求7所述的模拟装置(1)，其特征在于，所述制动弹簧元件(12.3)被布置在壳体罐(10.2)中；根据被致动的旋拧工具(2)直到预定义的目标转矩和/或目标转动角度所施加的转矩(M)，在所述壳体罐(10.2)中布置不同数量的制动弹簧元件(12.3)；和/或根据被致动的旋拧工具(2)直到预定义的目标转矩和/或目标转动角度所施加的转矩(M)，在所述壳体罐(10.2)中布置不同刚度的制动弹簧元件(12.3)。
9.根据权利要求7或8所述的模拟装置(1)，其特征在于，所述制动弹簧元件(12.3)被布置在壳体罐(10.2)中；并且所述壳体罐(10.2)是通过快速锁合件被打开，并且所述制动弹簧元件(12.3)能够在打开的壳体罐(10.2)中被更换。
10.一种使用根据权利要求1至9中任一项所述的模拟装置(1)对旋拧工具(2)进行旋拧接合模拟的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
在第一步骤中，将旋拧工具(2)通过检查连接单元(11)与模拟装置(1)耦接；
在第二步骤中，致动所述旋拧工具(2)，被致动的旋拧工具使所述检查连接单元(11)围绕转动轴线(Z)转动并且在所述检查连接单元(11)上施加转矩(M)；
在第三步骤中，所述转换器单元(14)接收由所述旋拧工具(2)施加的转矩(M)并且将所述转矩转换成制动力(F)；并且
在第三步骤中，所述转换器单元(14)将所述制动力(F)加载到所述制动单元(12)。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述转换器单元(14)具有丝杠(14.1)和螺母(14.2)，所述丝杠(14.1)和所述螺母(14.2)以形状配合的方式彼此连接，并且在第三步骤中，通过所述形状配合，将所述丝杠(14.1)围绕所述转动轴线(Z)的转动运动转化为所述螺母(14.2)从螺母起始位置(14.2*)沿着所述转动轴线(Z)到螺母终点位置(14.2+)的纵向运动；并且在第三步骤中，纵向运动到所述螺母终点位置(14.2+)的所述螺母(14.2)将所述旋拧工具(2)所施加的转矩(M)转换为所述制动力(F)。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述模拟装置(1)具有保持单元(15)，所述保持单元(15)在第二步骤中被致动；所述螺母(14.2)由被致动的保持单元(15)保持在形状配合保持(H)中，所述形状配合保持(H)仅允许所述螺母(14.2)从所述螺母起始位置(14.2*)沿着所述转动轴线(Z)朝向所述旋拧工具(2)的方向纵向运动到所述螺母终点位置(14.2+)。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述制动单元(12)具有多个制动片元件(12.1)和制动活塞(12.2)；并且在第三步骤中，纵向运动到所述螺母终点位置(14.2+)中的所述螺母(14.2)将所述制动力(F)加载到所述制动活塞(12.2)；并且在第三步骤中，被加载所述制动力(F)的制动活塞(12.2)使所述制动片元件(12.1)摩擦配合地贴靠。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其特征在于，所述转换器单元(14)具有复位弹簧元件(14.4)，在第三步骤中，纵向运动到所述螺母终点位置(14.2+)的所述螺母(14.2)压缩所述复位弹簧元件(14.4)；在第六步骤中，停用所述保持单元(15)，所述螺母(14.2)由于所述保持单元(15)被停用而不再保持在所述形状配合保持(H)中；在没有形状配合保持(H)的情况下，压缩的复位弹簧元件(14.4)被解除压缩，并且被解除压缩的复位弹簧元件(14.4)向所述螺母(14.2)上施加复位弹簧力(RR)；并且在第六步骤中，所述螺母(14.2)在所述复位弹簧力(RR)的作用下从所述螺母终点位置(14.2+)沿着所述转动轴线(Z)移动到所述螺母起始位置(14.2*)。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的方法，其特征在于，在所述丝杠(14.1)围绕所述转动轴线(Z)转动运动时，纵向运动到所述螺母终点位置(14.2+)的所述螺母(14.2)和所述丝杠(14.1)彼此夹紧，并且所述丝杠(14.1)从丝杠起始位置(14.1)沿着所述转动轴线(Z)纵向运动到丝杠终点位置(14.1+)；所述制动单元(12)具有多个制动弹簧元件(12.3)；并且纵向运动到所述丝杠终点位置(14.1+)的所述丝杠(14.1)压缩所述制动弹簧元件(12.3)；并且在第六步骤中，停用所述旋拧工具(2)，并且停用的旋拧工具(2)不再施加转矩(M)；在没有所述螺母(14.2)的形状配合保持(H)的情况下，解除对所述制动弹簧元件(12.3)的压缩，并且被解除压缩的弹簧元件(12.3)施加弹簧力(R)；并且在第六步骤中，所述丝杠(14.1)通过所述弹簧力(R)从所述丝杠终点位置(14.1+)沿着所述转动轴线(Z)运动到所述丝杠起始位置(14.1*)。
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