專利名稱：裝配件,裝配方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及裝配件諸如螺栓、鉚釘，螺母或墊圈，明顯地用一鋼纜的拉緊器或張緊器以及其它相似零件，當(dāng)這些零件用來連接兩個部件時就會受到緊固張力。本發(fā)明涉及的裝配件的形式都有一對稱軸線和兩個相對的面，本發(fā)明還涉及裝配方法及其裝置，所謂裝配裝置包括檢查連結(jié)處以及手動工具中張力的裝置。
如果此方法一起應(yīng)用中止彈性極限點的張緊力，到目前為止，用來測量由裝配件相連的兩部件中的緊固張力的方法，既可測量轉(zhuǎn)矩也可測量張緊角，還可以同時測量轉(zhuǎn)矩和張緊角，該方法可用來在彈性極限時中止緊固動作。這些技術(shù)都不直接測出壓力或張緊力，而是測量間接參數(shù)，希望能從其指導(dǎo)出上述緊固張力，但是經(jīng)驗表明，這些參數(shù)和張緊力之間的對應(yīng)規(guī)律并不能再現(xiàn)，所以這種測量法是有缺陷的。
在歐洲專利EP-A-381791和美國專利US-A4，294，112中建議用超聲波測量法對帶有螺栓裝在桿頂?shù)念^部的進行測量，連在頭部上的壓電式傳感器能接收從桿自由端反射回的超聲波，為此目的，桿的自由端必須是平的且垂直對稱的軸線，接收超聲波的延遲相應(yīng)于桿的長度，故而這種復(fù)雜方法沒有把握。
在英國專利GB-B-1315702中敘述了通過在螺栓頭部安置一電磁裝置的測量方法，該方法能測量螺栓頭的彎曲變形但不能測量在壓縮或拉伸下的螺栓頭部的徑向變形(垂直于螺栓軸線)，這是因為上述電磁裝置不能在此方向上滑動。在為緊固而進行轉(zhuǎn)動過程中，由于電磁裝置并未裝在螺栓頭部，因而會出現(xiàn)信號不穩(wěn)定，從而妨礙了反饋控制。最少量的塵埃夾在傳感器和螺栓頭之間就會改變測量條件而使測量結(jié)果產(chǎn)生誤差。該方法不能在非磁性材料上使用，況且這種設(shè)備體積龐大且價格昂貴，這種裝置幾乎不配置在單一的裝配件上而與它一起銷售。
由于本發(fā)明的裝置具有價格便宜，體積小，容易使用，這就緩解了上述的先有技術(shù)的缺陷，且借助本發(fā)明的裝置能準(zhǔn)確地有良好重復(fù)性地測量出更代表實際緊固張力的參數(shù)而不會偏離實際值。
按照本發(fā)明的裝配件有二個對置的面，一力傳感器安置在裝配件的第一面上，該力傳感器最好具有與裝配件第一面相同的對稱軸線，在本文中，所取的對稱軸線意味著不論轉(zhuǎn)任何角度，一重復(fù)的軸線再一次保持與初始軸線一致。根據(jù)本發(fā)明，傳感器通過粘結(jié)或釬焊固定到第一面上而裝配件的穩(wěn)定支持機構(gòu)設(shè)置在第二面上，例如當(dāng)進行緊固時，作為一緊固張力，例如緊固張力的函數(shù)，裝配件第一面以清晰的重復(fù)方式變形，這樣固定在裝配件上的傳感器彎曲變形而且取決于其位置，也會壓縮或徑向拉伸變形，即對任何對稱軸線都垂直，所以提供了一真正代表緊固張力的指示信號。
在裝配件的第二面上可設(shè)置至少三個倒圓的突出物作為支撐裝置，為此目的，也可設(shè)置一凸肋，最好為圓環(huán)形凸肋，如果必要可分成幾個圓弧段。相對于軸線，該凸肋為要緊固的裝配件提供了限定好的支撐點，結(jié)果保證了所得測量結(jié)果的重復(fù)性。
通過修整第二面也能形成上述支撐裝置，即該第二面至少部分地從外側(cè)向?qū)ΨQ軸線，在第一面的方向傾斜至少3°，為的是當(dāng)裝配件通過此第二面抵靠被固定件時產(chǎn)生一個錐鎖效應(yīng)。
力傳感器最好包含一陶瓷支撐件，在它們的一個面上設(shè)有一中心金屬和一環(huán)形金屬層并通過一對變形和導(dǎo)電敏感的層，例如一壓敏電阻層，這樣取得的信號就容易處理且轉(zhuǎn)換成一表示緊固張力的信號，但是傳感器最好是一壓電式傳感器，例如該傳感器包含一壓電材料(鈦酸鋇，鋯酸鉛，石英等)制成的盤，為了形成電觸點，在盤的二面進行金屬化處理。
本發(fā)明涉及一種裝配件，該裝配件具有二個面，一力受感器位于裝配件的第一面，其特征在于力傳感器由陶瓷制成，其一個面上沉積有一中心金屬層和一環(huán)形金屬層，由一對變形和導(dǎo)電敏感的，例如一壓敏電阻層相連。
根據(jù)一項能避免磁滯影響，從而保證好的重復(fù)性的改進，構(gòu)成支撐件的陶瓷的彈性模數(shù)小于裝配組件的彈性模數(shù)。當(dāng)裝配件變形時，陶瓷支撐件吸收了裝配件的變形而不是在支撐件上加上一寄生的塑性變形，因而本發(fā)明顯著地與一力傳感件有關(guān)，其中陶瓷的彈性模數(shù)小于200GPa且顯著地小于150GPa甚至小于100GPa。
為了對凸肋上的力不規(guī)則分布采取更好的預(yù)防，力傳感器呈圓形是有利的，這就形成對力之間差值的補償并簡化了計算及測量拉力的上游鏈。
但是力傳感器也可包含至少二個單獨的傳感器，該兩傳感器的縱向軸線互成夾角。從這兩個傳感器輸入的信號，借助一合適的上游計算和測量鏈就能正確地測出緊固張力。
本發(fā)明還和借助有一對稱軸轉(zhuǎn)的裝配件連結(jié)二個部件的方法有關(guān)，其中用一力傳感器通過測量變形來確定緊固張力，其特征在于它包含通過粘結(jié)或釬焊把傳感器固定到裝配件并測出其變形的步驟。通過測出傳感器的變形(該傳感器呈裝配件一個面的形狀)而不是借助傳感器測出裝配件的變形，因此考慮到傳感器和裝配件的所有變形，涂了傳感器的彎曲變形外還考慮到它的徑向位移，這樣測量就會更確定和具有明顯的重復(fù)性。
本發(fā)明顯著地與具有一頂上有一頭部之桿的裝配件有關(guān)，其中在頭部設(shè)有第一面和第二面，而桿的自由端既不嚴(yán)格地垂直對稱軸線也不嚴(yán)格地對中(這該桿的自由端對超聲波測量法是必要的)，而是由于截頭或沖壓面顯得粗糙。
最后，本發(fā)明涉及借助上述的裝配件把二部件或多個部件連接的裝置，該裝置有一套管，該套管用于裝在裝配件上，并設(shè)有二個安置成分別與中心金屬層和環(huán)形金屬相接觸的第一電觸點，一測量鏈連接在中心金屬層和環(huán)形金屬層之間，該測量鏈發(fā)出一個作為在使兩部件連接在一起的緊固張力影響下傳感器變形的函的信號。
根據(jù)有關(guān)螺紋組件非常重要的一實施例，計算和測量鏈包括一轉(zhuǎn)矩檢測電路，用來校正通過一扳手把轉(zhuǎn)矩加到裝配件而導(dǎo)致產(chǎn)生寄生信號的信號。在把二部件連在一起時，事實上意外地發(fā)現(xiàn)，由一扳手所加的轉(zhuǎn)矩對裝置產(chǎn)生一必須消除的寄生信號。
為了防止接觸電阻的影響，設(shè)置一電源，通過二個第二觸點面而不第一觸點，連接在中心金屬層和環(huán)形金屬之間。
測量鏈可包括一控制電路用于當(dāng)所要的張力(例如緊固張力)達到時中止扳手轉(zhuǎn)動。因此，現(xiàn)在就能用一規(guī)定的緊固張力以清晰可重復(fù)方式擰緊螺栓，鉚釘，螺母或擰緊張力裝置或拉桿。
傳感器最好粘結(jié)到裝配件的面上，但是通過堆焊也能達到此目的。根據(jù)本發(fā)明，傳感器的制造方法首先包含用絲網(wǎng)印刷法把觸點印在基片上，例如用一銀/鈀涂料印在基片上，在烘爐內(nèi)干燥，然后在約850℃溫度下烤10分鐘左右，一旦基片冷卻，傳感器的電阻部分就通過絲網(wǎng)印刷法印到基片上，于是再烘干且在約850℃溫度下再烤10分鐘左右。
現(xiàn)對照以下附圖，通過舉例的方式詳述本發(fā)明

圖1是使用根據(jù)本發(fā)明裝配件的組件的正視圖;
圖2是根據(jù)本發(fā)明把一力傳感器粘到一裝配件的上的剖視圖;
圖3是一改型的力傳感器的平面圖;
圖4是一根據(jù)本發(fā)明裝置的方塊圖;
圖5是說明根據(jù)本發(fā)明裝置一種改型的電路圖;
圖6為為一改型的力傳感器的平面圖;
圖7和圖8為根據(jù)本發(fā)明的二裝配件的圖示。
在圖1中，二部件P1，P2(或同一部件的二個部分)帶有二個在一具有共同對稱軸線X，X′的螺栓1和一螺帽2之間夾緊的平行面，螺栓是由對稱Aubert & Duval生產(chǎn)的V300鋼制成的，按重量比例，V300鋼含有0.45%鈷，1.48%硅，0.68%錳，0.65%鉻和0.24%鉬，余下的成分是鐵。該處理過的鋼的強度為1800牛頓/毫米2彈性模數(shù)為210GPa。螺栓頭有垂直于軸線X，X′的頂面3和底面4并且相互對應(yīng)。一形狀對稱的力傳感器5粘到面3上且相對于軸線X，X′對稱。至少一微米厚的粘合劑是一種由Epotechny公司以商名EPO-TEK300NO供應(yīng)的環(huán)氧樹脂粘合劑。一圓的環(huán)形凸肋6設(shè)置在面4上。
圖2是力傳感器5的更詳細(xì)視圖。力傳感器5通過一層粘合劑7粘到面3上且包含一彈性模數(shù)為125GPa的陶瓷支撐8。在支承件8的與接觸粘合劑層的表面相對的表面上通過絲網(wǎng)印刷法形成一中心金屬層9和一環(huán)形金屬層10，層9和10由壓敏電阻層11接合在一起。該力傳感器5的形狀呈圓，在一種價格便宜的品種中，觸點由通過大量輻條連在一起的中心片和一環(huán)形部分構(gòu)成。
在圖3中，力傳感器也是圓形且在其一個面上設(shè)置二個單獨的傳感器，該二傳感器的縱軸線相互成直角，傳感器12和13的長度和比螺栓頭的半徑是小，例如小于螺栓頭半徑的1/10。
在圖6中，力傳感器5的壓敏電阻層11的形狀呈從圓心順時針轉(zhuǎn)動的螺紋線，此形狀就能校正，至少部分校正由扳手順時針方向擰緊時引起的寄生信號的影響。
圖4所示的裝置包括一欲安上裝配件1的套管14且設(shè)有二個安置成分別與中心金屬層9的環(huán)形金屬層10接觸的第一電觸點15，16。在上述二個電觸點之間連上一計算和測量鏈17，在二個部件P1，P2受到固緊張力的影響下，發(fā)出作為力傳感器的變形之函數(shù)的信號。
在測量鏈17和觸點15，16之間，電路18裝有一轉(zhuǎn)扭傳感器，用于校正輸?shù)綔y量鏈17的信號中當(dāng)部件P1和P2相連時由扳手對裝配件所加的轉(zhuǎn)短導(dǎo)致產(chǎn)生的寄生信號。該扳手可以是套管14或一加力到螺帽2的單獨扳手，然而，固定和測量套管14總是安裝在位的。
一傳動馬達19通過斜齒輪20控制套管14以便轉(zhuǎn)動螺栓1。測量鏈17也包括一控制傳動馬達19和控制電路21為的是在達到所要緊固張力時中止作為扳手的套管14的轉(zhuǎn)動，所測的緊固張力可通過聽覺，視覺或其它聯(lián)系方法傳給操作者。
在圖5中，力傳感器通過觸點15和16仍連到測量鏈17中，但是也可通過觸點22和23方向連到可調(diào)節(jié)的電流源24而另一方面連到測量系統(tǒng)的零電位，由于這樣設(shè)置，在22，23處任何意外的接觸電阻都不會影響到由力傳感器向測量鏈17所提供的信號。
在圖7中，作為支撐面的第二面4以1°坡度從外側(cè)向著軸線X，X′傾斜，更移近力傳感器所在的第一面3，當(dāng)然在圖7中的坡度為了清楚起見，是大大地夸張。
圖8中所示的裝配件有一頂上設(shè)有頭部31的桿30，桿30的自由端32并不是平的，由于截割而顯得粗糙。一環(huán)形的力傳感器34粘到頭部31的底面33上，當(dāng)螺栓被接緊時，該傳感器34在徑向方向拉伸變形。
權(quán)利要求
1.一種裝配件，具有二個面(3，4)，一傳感器(5)位于裝配件的第一面(3)上，其特征在于上述傳感器(5)通過粘接或釬焊固定在第一表面上，而裝配件的穩(wěn)定支撐機構(gòu)設(shè)置在第二面(4)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝配件，其特征在于所述支撐機構(gòu)由至少三個設(shè)在第二面(4)上的突出物組成，或由一設(shè)在第二面(4)上的凸肋(6)構(gòu)成，或由已修整的第二面(4)構(gòu)成，即第二面(4)至少部分地從外側(cè)向著軸線(X，X)在朝著第一面的方向傾斜至少3°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝配件，有一頂部設(shè)有頭部的桿，其特征在于所述二個面(3，4)設(shè)置在桿的頭部，而桿的自由端并不嚴(yán)格地垂直軸線。
4.一種裝配件，具有一對稱軸線和二個面(3，4)，一力傳感器位于裝配件的第一面(3)上，其特征在于力傳感器包含一陶瓷支撐件(8)，在上述陶瓷支撐件的一個面上沉積有一中心金屬層(9)和一環(huán)形金屬層(10)并由對變形和導(dǎo)電敏感的層(11)把它們相互連在一起。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝配件，其特征在于構(gòu)成支撐件(8)的陶瓷的彈性模數(shù)小于裝配件的彈性模數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝配件，其特征在于所述陶瓷的彈性模數(shù)小于200GPa。
7.根據(jù)權(quán)利要求4至6中一項的裝配件，其特征在于，上述傳感器有一螺旋形的壓敏電阻層(11)。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的裝配件，其特征在于上述傳感器包含至少二個單獨的傳感器(12，13)，該二傳感器的縱向軸線互成一夾角。
9.借助根據(jù)權(quán)利要求1至8的裝配件(1)把二部件(P1，P2)相連的裝置，其特征在于該裝置具有一套管(14)，該套管用于裝配在裝配件(1)上且設(shè)有二個分別與中心金屬層(9)和環(huán)形金屬層(11)接觸的第一電觸點(15，16)，在上述二個金屬層之間連上一測量鏈(17)，在二個部件(P1，P2)所受張緊力的影響下，測量鏈發(fā)出作為傳感器(5)變形之函數(shù)的信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于測量鏈(17)包括用于校正所述信號中的寄生信號的一轉(zhuǎn)矩檢測電路(18)，該寄生信號是在二部件(P1，P2)相連時，通過扳手加在裝配件上的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的裝置，其特征在于一電流源(24)通過二個第二觸點(22，23)而不是第一觸點(15，16)連接在中心金屬層(9)和環(huán)形金屬層(10)之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求9，10或11所述的裝置，其特征在于所述測量鏈包括一控制電路(21)，用于當(dāng)達到所要的張緊力時中止扳手的轉(zhuǎn)動。
13.借助一具有對稱軸線的裝配件，把二個部件相連的方法，其中，借助一力傳感器測量裝配后的變形來確定緊固張力，其特征在于該方法包含用粘結(jié)或釬焊把傳感器固定到裝配件上并測量其變形。
全文摘要
裝配件有一對稱軸線(X，X′)和二個面(3，4)，一形狀對稱的力傳感器(5)固定到裝配件(1)的第一面上，并有與裝配件相同的對稱軸線(X，X′)。
文檔編號B25B23/144GK1090912SQ93117320
公開日1994年8月17日 申請日期1993年9月23日 優(yōu)先權(quán)日1992年9月25日
發(fā)明者塞爾日·莫里斯·布拉斯 申請人:塞爾日·莫里斯·布拉斯