IT201800006707A1

IT201800006707A1 - Test device for screwdrivers

Info

Publication number: IT201800006707A1
Application number: IT102018000006707A
Authority: IT
Priority date: 2018-06-27
Filing date: 2018-06-27
Publication date: 2019-12-27

Description

Descrizione della domanda di brevetto per invenzione industriale dal titolo “Dispositivo di prova per dispositivi avvitatori” Description of the patent application for industrial invention entitled "Test device for screwing devices"

La presente invenzione si riferisce ad un innovativo trasduttore di prova per dispositivi avvitatori. The present invention refers to an innovative test transducer for screwing devices.

Qui con dispositivo avvitatore si intende un qualsiasi strumento che esegue un serraggio di un giunto con controllo di coppia e angolo, ad esempio un avvitatore elettronico motorizzato o una chiave dinamometrica elettronica. Nella tecnica nota è ben conosciuta la necessità di provvedere ad un periodico controllo dei dispositivi avvitatori al fine di assicurare una loro costanza e precisione di funzionamento. Here, a screwing device means any tool that tightens a joint with torque and angle control, for example a motorized electronic screwdriver or an electronic torque wrench. In the known art it is well known the need to provide for a periodic check of the screwing devices in order to ensure their constancy and precision of operation.

Solitamente, per il controllo vengono impiegati dei banchi di prova che testano il dispositivo avvitatore simulando una vite in serraggio e rilevando il comportamento del dispositivo durante la simulazione. Usually, test benches are used for the control, which test the tightening device by simulating a screw being tightened and detecting the behavior of the device during the simulation.

Tuttavia, poiché la prova in tale modo avviene mediante una simulazione a volte nasce comunque l’esigenza di provare il comportamento del dispositivo avvitatore sul campo. However, since the test in this way takes place through a simulation, sometimes the need arises to test the behavior of the tightening device in the field.

A tale scopo, vengono impiegati dei dispositivi di prova che consistono in un trasduttore rotante di coppia e angolo che viene temporaneamente inserito fra il dispositivo avvitatore e il giunto reale da avvitare. Tale trasduttore rileva così l’andamento reale sul campo della coppia e dell’angolo durante una normale operazione del dispositivo avvitatore. I risultati della misura vengono poi trasferiti ad un sistema elettronico (ad esempio un personal computer) per l’analisi e il controllo di conformità. For this purpose, test devices are used which consist of a rotating torque and angle transducer which is temporarily inserted between the tightening device and the actual joint to be screwed. This transducer thus detects the real trend in the field of the torque and angle during a normal operation of the tightening device. The measurement results are then transferred to an electronic system (such as a personal computer) for analysis and compliance control.

Data la natura provvisoria dell’inserimento del dispositivo di prova fra dispositivo avvitatore e giunto da avvitare può però accadere che siano introdotti errori di misura dovuti all’instabilità della connessione e ciò può rendere inaffidabile la rilevazione del dispositivo di prova. Given the temporary nature of the insertion of the test device between the screwing device and the joint to be screwed, however, it may happen that measurement errors are introduced due to the instability of the connection and this can make the detection of the test device unreliable.

Scopo generale della presente invenzione è ovviare ai summenzionati inconvenienti della tecnica nota, fornendo un dispositivo di prova che permetta di verificare sul campo con maggiore precisione il funzionamento di un dispositivo avvitatore. The general purpose of the present invention is to obviate the aforementioned drawbacks of the prior art by providing a test device which allows the operation of a screwing device to be checked in the field with greater precision.

In vista di tale scopo si è pensato di realizzare, secondo l'invenzione, un dispositivo di prova per la prova di dispositivi avvitatori, comprendente un corpo esterno nel quale è supportato ruotabilmente un albero con una estremità destinata alla connessione con un dispositivo avvitatore e una opposta estremità destinata alla connessione con un giunto da avvitare, il dispositivo comprendendo inoltre un primo trasduttore per la rilevazione dell’angolo di rotazione dell’albero rispetto al corpo esterno e un secondo trasduttore per la rilevazione della coppia trasmessa dall’albero fra le due estremità, caratterizzato dal fatto che è presente un trasduttore giroscopico di rilevazione dell’angolo di rotazione del corpo esterno rispetto all’ambiente esterno e una unità di compensazione che riceve la misura del primo traduttore e la misura del trasduttore giroscopico e compensa con la misura del trasduttore giroscopico la misura di angolo rilevata dal primo trasduttore per fornire una misura di angolo compensata. In view of this purpose, according to the invention, it was thought to realize a test device for testing screwing devices, comprising an external body in which a shaft is rotatably supported with one end intended for connection with a screwing device and a opposite end intended for connection with a joint to be screwed, the device also comprising a first transducer for detecting the angle of rotation of the shaft with respect to the external body and a second transducer for detecting the torque transmitted by the shaft between the two ends , characterized by the fact that there is a gyroscopic transducer for detecting the angle of rotation of the external body with respect to the external environment and a compensation unit that receives the measurement of the first translator and the measurement of the gyroscopic transducer and compensates with the measurement of the transducer gyroscopic the angle measurement taken by the first transducer to provide a measurement of compensated angle.

Per rendere più chiara la spiegazione dei principi innovativi della presente invenzione ed i suoi vantaggi rispetto alla tecnica nota si descriverà di seguito, con l'aiuto dell’unico disegno schematico allegato, una realizzazione esemplificativa applicante tali principi. To clarify the explanation of the innovative principles of the present invention and its advantages over the prior art, an exemplary implementation applying these principles will be described below, with the help of the single schematic drawing attached.

Con riferimento alla figura 1, è mostrato schematicamente un dispositivo di prova, indicato genericamente con 10, realizzato secondo l’invenzione. Tale dispositivo è destinato ad essere temporaneamente inserito fra un dispositivo avvitatore 11 (ad esempio un avvitatore motorizzato o una chiave dinamometrica elettronica) e un giunto 12 da avvitare. With reference to Figure 1, a test device is schematically shown, generically indicated with 10, made according to the invention. This device is intended to be temporarily inserted between a screwing device 11 (for example a motorized screwdriver or an electronic torque wrench) and a joint 12 to be screwed.

Il dispositivo di prova comprende un involucro o corpo esterno 13 che supporta ruotabilmente un albero 14 con le due estremità che si affacciano su opposti lati del corpo 13. The test device comprises an outer casing or body 13 which rotatably supports a shaft 14 with the two ends facing opposite sides of the body 13.

L’albero 14 comprende ad una sua estremità un innesto 15 per il dispositivo avvitatore e all’estremità opposta un innesto 16 destinato a connettersi alla estremità di manovra del giunto 12. Ad esempio, la connessione può essere realizzata per tramite di una bussola 17 che a sua volta è adatta ad innestarsi al giunto 12. The shaft 14 comprises at one end a coupling 15 for the screwing device and at the opposite end a coupling 16 intended to be connected to the operating end of the joint 12. For example, the connection can be made by means of a bush 17 which in turn it is suitable for coupling to joint 12.

Ad esempio la bussola 17 può essere la stessa impiegata dal dispositivo avvitatore 11 e che viene temporaneamente smontata dalla estremità dell’avvitatore per essere montata sull’estremità 16. For example, the bush 17 can be the same used by the screwing device 11 and which is temporarily disassembled from the end of the screwdriver to be mounted on the end 16.

Il dispositivo 10 comprende un trasduttore 18 (ad esempio un encoder incrementale) per rilevare l’angolo di rotazione dell’albero 14 rispetto al corpo esterno 13 e un trasduttore 19 (ad esempio a cella di carico) per rilevare la coppia trasmessa attraverso l’albero 14. Tali trasduttori 18 e 19 sono in sé sostanzialmente noti e non saranno qui ulteriormente mostrati o descritti. The device 10 comprises a transducer 18 (for example an incremental encoder) to detect the angle of rotation of the shaft 14 with respect to the external body 13 and a transducer 19 (for example a load cell) to detect the torque transmitted through the shaft 14. Such transducers 18 and 19 are substantially known per se and will not be further shown or described here.

Il dispositivo di prova 10 comprende anche vantaggiosamente una unità elettronica 20 (ad esempio a microprocessore opportunamente programmato) che elabora le misure per ottenere dati delle misure o dati delle prove, che sono poi trasferiti ad una unità elettronica esterna di analisi 21. L’unità esterna può ad esempio comprendere una adatta interfaccia di connessione e un personal computer con un adatto noto programma che permette di mostrare, analizzare, salvare, ecc. i dati delle misure operate dal dispositivo di prova, come facilmente immaginabile dal tecnico esperto. La connessione fra dispositivo di prova 10 e unità di analisi 21 può avvenire attraverso un qualsiasi sistema noto, ad esempio attraverso un canale di comunicazione via cavo o senza fili. Ad esempio può essere previsto un connettore 24 sul corpo 13 e un complementare connettore 25 sull’unità di analisi 21. Connettore 24 e connettore 25 possono anche essere sostituiti da corrispondenti note unità di ricetrasmissione di dati senza fili. The test device 10 also advantageously comprises an electronic unit 20 (for example with a suitably programmed microprocessor) which processes the measurements to obtain measurement data or test data, which are then transferred to an external electronic analysis unit 21. for example, it can comprise a suitable connection interface and a personal computer with a suitable known program that allows to show, analyze, save, etc. the data of the measurements performed by the test device, as easily imaginable by the skilled technician. The connection between the test device 10 and the analysis unit 21 can take place through any known system, for example through a cable or wireless communication channel. For example, a connector 24 on the body 13 and a complementary connector 25 on the analysis unit 21 may be provided. Connector 24 and connector 25 can also be replaced by corresponding known wireless data transceiver units.

Il dispositivo 10 può essere realizzato per essere connesso al sistema di analisi 21 durante le prove di un dispositivo avvitatore oppure può contenere una memoria elettronica che immagazzina i dati delle prove che poi vengono scaricati in un secondo tempo nel sistema di analisi 21. The device 10 can be designed to be connected to the analysis system 21 during the tests of a screwing device or it can contain an electronic memory which stores the data of the tests which are then downloaded at a later time into the analysis system 21.

Vantaggiosamente, il dispositivo di prova 10 comprende anche un terzo trasduttore 22 che rileva la rotazione del corpo 13 rispetto all’ambiente esterno. A tale scopo il trasduttore 22 è un in sé noto trasduttore giroscopico, vantaggiosamente allo stato solido. Advantageously, the test device 10 also includes a third transducer 22 which detects the rotation of the body 13 with respect to the external environment. For this purpose the transducer 22 is a per se known gyroscopic transducer, advantageously in the solid state.

La misura del trasduttore 22 è inviata ad una unità o blocco di compensazione 23, vantaggiosamente contenuta o collegata nell’unità elettronica 20, e che compensa la lettura del trasduttore di angolo 18 con la lettura del trasduttore giroscopico 22, in modo da eliminare gli errori nella misura dell’angolo di rotazione dell’albero 14 commessi dal trasduttore 18 a causa di rotazioni del corpo esterno 22 attorno all’asse dell’albero 14. In tale modo viene fornita una misura di angolo compensata. The measurement of the transducer 22 is sent to a compensation unit or block 23, advantageously contained or connected in the electronic unit 20, and which compensates the reading of the angle transducer 18 with the reading of the gyroscopic transducer 22, so as to eliminate errors in the measurement of the angle of rotation of the shaft 14 committed by the transducer 18 due to rotations of the outer body 22 around the axis of the shaft 14. In this way a compensated angle measurement is provided.

Si è infatti rilevato che la provvisorietà di connessione meccanica del dispositivo di prova può provocare errori di misura dell’angolo a causa del fatto che l’operatore che esegue sul campo l’operazione di avvitamento del giunto non mantiene sufficientemente fermo il corpo del dispositivo di prova, cosicché la misura della rotazione dell’albero 14 (che dovrebbe essere coincidente con l’angolo di rotazione impresso dall’avvitatore sul giunto 12) può essere in realtà viziata dalle rotazioni non desiderate del corpo 13 rispetto al quale la rotazione dell’albero è misurata dal trasduttore d’angolo 18. It has in fact been found that the provisional mechanical connection of the test device can cause angle measurement errors due to the fact that the operator performing the joint screwing operation in the field does not keep the body of the test device sufficiently still. test, so that the measurement of the rotation of the shaft 14 (which should coincide with the rotation angle impressed by the screwdriver on the joint 12) can actually be vitiated by the undesired rotations of the body 13 with respect to which the rotation of the shaft is measured by angle transducer 18.

L’unità di compensazione 23 perciò sottrae (con il giusto segno) all’angolo di rotazione dell’albero misurato rispetto al corpo, l’angolo di rotazione del corpo 13 misurato rispetto all’esterno. La misura di angolo compensata, assieme alla misura di coppia, o loro combinazioni, possono essere poi trasferiti all’unità di analisi, come già sopra accennato. The compensation unit 23 therefore subtracts (with the right sign) the angle of rotation of the shaft measured with respect to the body, the angle of rotation of the body 13 measured with respect to the outside. The compensated angle measurement, together with the torque measurement, or combinations thereof, can then be transferred to the analysis unit, as already mentioned above.

L’unità di compensazione 23 può essere realizzata nell’unità 20 sia per mezzo di un adatto circuito hardware sia per mezzo di un adatto software, come ora facilmente immaginabile dal tecnico esperto. The compensation unit 23 can be realized in the unit 20 both by means of a suitable hardware circuit and by means of a suitable software, as now easily imagined by the expert technician.

E’ a questo punto chiaro come si siano raggiunti gli scopi dell’invenzione. Impiegando un dispositivo di prova secondo l’invenzione si può rilevare con precisione sia l’angolo sia la coppia realmente impressi dal dispositivo avvitatore al giunto da avvitare anche se l’utente non mantiene perfettamente fermo il copro esterno del dispositivo di prova durante l’operazione di avvitamento esaminata. L’analisi del corretto funzionamento sul campo del dispositivo avvitatore è in tale modo assicurata. At this point it is clear how the purposes of the invention have been achieved. By using a test device according to the invention, it is possible to accurately detect both the angle and the torque actually impressed by the screwing device on the joint to be screwed, even if the user does not keep the external body of the test device perfectly still during the operation. of screwing examined. The analysis of the correct operation of the screwing device in the field is thus ensured.

Naturalmente, la descrizione sopra fatta di una realizzazione applicante i principi innovativi della presente invenzione è riportata a titolo esemplificativo di tali principi innovativi e non deve perciò essere presa a limitazione dell'ambito di privativa qui rivendicato. Naturally, the above description of an embodiment applying the innovative principles of the present invention is given by way of example of these innovative principles and must therefore not be taken as a limitation of the patent scope claimed herein.

Ad esempio, l’esatta struttura del dispositivo di prova potrà essere differente da quella mostrata a titolo di esempio e comprendere anche ulteriori elementi, accessori e dispositivi, ad esempio per trasmettere a distanza i dati, adattarsi meccanicamente a specifici dispositivi avvitatori e/o giunti da avvitare, ecc., come ora facilmente immaginabile dal tecnico esperto. Il dispositivo di prova potrà anche comprendere una batteria elettrica interna per l’alimentazione in caso di funzionamento senza connessione via cavo ad un sistema di analisi e/o ad una alimentazione elettrica esterna. For example, the exact structure of the test device may be different from that shown by way of example and also include further elements, accessories and devices, for example to remotely transmit data, mechanically adapt to specific screwing devices and / or joints. to be screwed, etc., as now easily imaginable by the skilled technician. The test device may also include an internal electric battery for powering in case of operation without a cable connection to an analysis system and / or to an external power supply.

Claims

Claims 1. Test device (10) for testing screwing devices, comprising an external body (13) in which a shaft (14) is rotatably supported with one end (15) intended for connection with a screwing device and an opposite end ( 16) intended for connection with a joint to be screwed, the device (10) further comprising a first transducer (18) for detecting the rotation angle of the shaft (14) with respect to the external body (13) and a second transducer ( 19) for detecting the torque transmitted by the shaft (14) between the two ends (15, 16), characterized by the fact that there is a gyroscopic transducer (22) for detecting the angle of rotation of the external body (13) with respect to to the external environment and a compensation unit (23) which receives the measurement of the first translator (18) and the measurement of the gyro transducer (22) and compensates with the measurement of the gyro transducer (22) the angle measurement detected by the first transducer (1 8) to provide a compensated angle measurement.

Test device (10) according to claim 1, characterized in that it comprises a control unit (20) which is connected to or comprises the compensation unit (23) and which processes test data from the compensated angle measurement and the torque measurement of the second transducer.

Test device (10) according to claim 1, characterized in that the compensated angle measurement and the torque measurement or combinations thereof are transferred to an external analysis unit (21).

Test device (10) according to claim 1, characterized in that the transfer of the measurements takes place via connectors or cable or wireless data transfer units (24, 25).