[其他]擰螺帽裝置的張力控制方法

無效

• 申請號: 85106727
• 申請日: 1985-09-05
• 公開（公告）號: CN85106727A
• 公開（公告）日: 1986-12-03
• 發明（設計）人: 洞庭旅人
• 申請（專利權）人: 第一電通株式會社
• 主分類號: B25B23/47
• 分類號: B25B23/47;G05D15/01
• 代理公司: 上海專利事務所
• 代理人: 顏承根

本發明涉及一種擰螺帽裝置的張力控制方法。

以前，用作緊固螺絲的控制方法有多種多樣，如扭矩法，角度法，及屈服點法。穩定地控制緊固件的軸向力或張力對緊固螺絲本質上很重要。換句話說，螺栓以固定的緊固力即固定的螺栓張力將被緊固件擰緊是必要的。然而在螺絲緊固時因為在螺栓頭部承載表面及被緊固的部件之間及在緊固件的緊固扭矩及軸向力之間存在有摩擦力，故很難穩定地建立軸向力及緊固扭矩之間所需的關系。換句話說即使螺絲的緊固在固定的緊固扭矩下停下來，也不能得到固定的螺栓張力。在螺栓桿上裝上探測螺栓的延伸率的量器就可精確地測出軸向力。此法用于試驗是足夠的，但用于大量生產時則由于成本高，幾乎是不可能的。近年來，人們曾提出一種方法即在與螺栓頭部緊密接觸處裝上高頻聲波發生器，將聲波發射到帶螺紋部分的頭部，測量反射波的頻率并計算在緊固后由于螺栓伸長而產生的軸向力。人們提出的另一種方法是在緊固時用磁的方法測出螺栓頭的變形，并從測出的變形來計算軸向力。這些方法中的每一種方法都是將螺栓本身的位移轉換為軸向力，要求對螺栓的變形探測部分進行精密加工或者為了探測螺栓的變形，要求擰螺帽裝置中加裝復雜的傳感器，因而迄今未能實際使用。

本發明的目的是提供一種擰螺帽裝置的張力控制方法，不采用這一復雜的傳感器就能很容易地測出軸向力并保證用預定的軸向力將螺絲緊固。

本發明的擰螺帽裝置的張力控制方法的完成是利用：裝有電動機的擰螺帽裝置，與電動機相連的傳動裝置，與電動機相連的角編碼器，與傳動裝置耦合并用來測出傳動裝置的輸出扭矩的扭矩傳感器及通過驅動軸與扭矩傳感器相連的螺栓套筒，及與擰螺帽裝置相連工作的控制器，用來對現有數據及有關與螺栓套筒相耦合的控制螺絲的扭矩及旋轉角的輸入數據進行算術處理并用來控制擰螺帽裝置中電動機的啟動，停止及反轉。據根本發明，貯存扭矩傳感器在固定的第一旋轉角θ的中間位置上的緊固扭矩T_f，該位置包括在從被控制螺絲就位在被擰緊的物體上的位置到螺絲的最終緊固位置的中間范圍內。將擰螺帽裝置的電動機停在比第一旋轉角大一個固定值α的第二旋轉角（θ+α）的位置上。在第二旋轉角（θ+α）上使擰螺帽裝置的電動機反轉。貯存在第一旋轉角θ位置上的電動機反轉扭矩T_r。利用在第一旋轉角θ位置上的緊固扭矩T_f及回轉扭矩T_r之差計算緊固扭矩T_r與加到螺絲上的軸向力之比值。用上述比值乘以預先輸入的所需的軸向力的目標值F_s可得到緊固力矩T_s，電動機停在緊固扭矩為T_s處使螺絲緊固處在有穩定的所需軸向力。

以下參照附圖對本發明作詳細描述，其中：

圖1A及1B為一透視圖及一說明加到有螺紋的部位上的力的矢量圖;

圖2為圖示螺絲的緊固狀態的縱向剖面圖;

圖3為特性曲線圖，用來圖示包括緊固扭矩T_f及反轉扭矩T_r在內的扭矩曲線;

圖4為旋轉角對扭矩的特性曲線圖，用來說明本發明的原理;

圖5為說明本發明一實施例的方塊圖;及

圖6為說明圖5所示的實施例的工作情況的流程圖。

在帶螺紋部位的力的相互關系如圖1A及1B所示。為了清晰，圖1A所示為方螺紋，但發明的原理同樣可適用于普通的三角形螺紋。在圖1A及1B中參考字母F表示螺桿張力，u₁為切向力，β為螺絲的導角，R₁為螺紋的有效直徑及μ₁為摩擦系數。

在圖1A及1B中力的平衡可從下列公式中獲得：

u₁cosβ-Fsinβ＝μ₁（u₁sinβ+Fcosβ）