專(zhuān)利名稱(chēng)：用于指示一個(gè)緊固元件是否已達(dá)到拉伸屈服極限負(fù)荷的設(shè)備及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于指示一個(gè)緊固元件在零件中緊固時(shí)是否已達(dá)到拉伸屈服極限負(fù)荷的一種設(shè)備及方法。這個(gè)緊固元件包括ー個(gè)螺紋軸，該螺紋軸包括一種磁致伸縮材料。
現(xiàn)有技術(shù)在將緊固元件緊固在零件中時(shí)，緊固元件與零件之間的摩擦力的影響導(dǎo)致僅能粗略地評(píng)估該緊固元件中的應(yīng)力。如果該緊固元件被加載達(dá)到ー個(gè)過(guò)高的應(yīng)力，那么這個(gè)緊固元件可能會(huì)變?nèi)趸虮粩嗔?。由于該緊固元件的應(yīng)カ的不確定性，有必要使該緊固元件以最佳負(fù)荷的安全邊距(safetymarginal)來(lái)緊固。因此，該緊固元件沒(méi)有得到最佳地使用，這導(dǎo)致有必要使緊固元件的尺寸更厚或數(shù)量更多。較厚尺寸的緊固元件或數(shù)量更多的緊固元件隨后導(dǎo)致了包括該緊固元件和該零件的一個(gè)結(jié)構(gòu)的重量増加。在許多應(yīng)用中，限制這個(gè)結(jié)構(gòu)的重量是重要的。例如，當(dāng)在如汽車(chē)、火車(chē)、飛機(jī)等的運(yùn)輸結(jié)構(gòu)中使用緊固元件時(shí)，結(jié)構(gòu)的重量増加會(huì)導(dǎo)致操作成本的増加。同樣重要的是，通過(guò)用足夠高而將該結(jié)構(gòu)以安全方式保持在一起的應(yīng)カ來(lái)對(duì)緊固元件進(jìn)行緊固。用于測(cè)量這些緊固元件中的應(yīng)カ的已知方法是基于通過(guò)ー個(gè)發(fā)射器將超聲信號(hào)從緊固元件的扭轉(zhuǎn)頭發(fā)送到該緊固元件的軸的末端，其中該信號(hào)在該緊固元件的軸的末端被反射。這個(gè)方法具有以下缺點(diǎn)該發(fā)射器與該緊固元件的扭轉(zhuǎn)頭必須以物理方式相互接觸并且接觸裝置(如凝膠或類(lèi)似物)是必需的以便獲得充足的信號(hào)傳遞。由此，很難在緊固元件的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)下對(duì)該緊固元件中的應(yīng)カ進(jìn)行測(cè)量。此外，可能有必要使用該緊固元件的軸的經(jīng)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的末端，以便獲得充足的信號(hào)響應(yīng)。用于測(cè)量包括磁致伸縮材料的ー個(gè)軸的單軸線(xiàn)拉伸屈服極限負(fù)荷的方法是已知的。該方法是基于識(shí)別磁化率的最大值，該最大值與該單軸線(xiàn)拉伸屈服極限負(fù)荷相對(duì)應(yīng)。這種方法另一方面并不適用于為確定拉伸屈服極限負(fù)荷的多軸應(yīng)カ條件，例如在將包括拉伸和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的一個(gè)緊固元件進(jìn)行緊固時(shí)，這是因?yàn)榇呕实淖畲笾挡⒉慌c該多軸拉伸屈服極限負(fù)荷相對(duì)應(yīng)。文件JP56019423涉及用于確定一個(gè)被緊固在結(jié)構(gòu)中的螺釘中的軸向カ的ー種設(shè)備。這個(gè)確定是基于對(duì)通過(guò)螺釘頭部中的壓縮應(yīng)カ而形成的磁性變化的測(cè)量。發(fā)明概述本發(fā)明的第一目的在于提供用于指示一個(gè)緊固元件在零件中緊固時(shí)是否已達(dá)到拉伸屈服極限負(fù)荷的一種設(shè)備及方法。本發(fā)明的第二目的在于提供用于依賴(lài)于拉伸屈服極限負(fù)荷而控制ー個(gè)緊固元件的緊固的一種設(shè)備及方法。本發(fā)明的第三目的在于提供用于將緊固元件緊固達(dá)到最佳負(fù)荷的一種設(shè)備及方法。該第一目的是通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求I的前序部分所述的ー種設(shè)備實(shí)現(xiàn)的，并且特征在于該設(shè)備包括用于產(chǎn)生穿透該軸的交變磁場(chǎng)的裝置，用于測(cè)量一個(gè)依賴(lài)于該軸的瞬時(shí)磁化率的物理量的裝置，其中用于測(cè)量該物理量的裝置被適配成在該磁場(chǎng)穿透該軸后暴露于所述磁場(chǎng)中，一個(gè)控制單元，該控制單元被適配成接收所述物理量的測(cè)量值并檢測(cè)該物理量的顯著變化，其中該控制單元被適配成基于該顯著變化來(lái)確定并指示該緊固元件的軸是否已達(dá)到拉伸屈服極限負(fù)荷。在包括磁致伸縮材料的緊固元件的軸中的應(yīng)力發(fā)生變化時(shí)，該軸的瞬時(shí)磁化率發(fā)生變化。所產(chǎn)生的磁場(chǎng)在穿透該軸時(shí)受到該軸的瞬時(shí)磁化率的影響。用于測(cè)量物理量的裝置在該磁場(chǎng)穿透該軸后暴露于該磁場(chǎng)中、并且被適配成測(cè)量該物理量，該物理量依賴(lài)于該軸的瞬時(shí)磁化率。該控制單元被適配成從用于測(cè)量該物理量的裝置接收該物理量的測(cè)量值并檢測(cè)該物理量的顯著變化。該物理量的顯著變化與該緊固元件的軸的拉伸屈服極限負(fù)荷相對(duì)應(yīng)。當(dāng)檢測(cè)到該物理量的顯著變化時(shí)，該控制單元被適配成指示該緊固元件已達(dá)到拉伸屈服極限負(fù)荷。
術(shù)語(yǔ)“拉伸屈服極限負(fù)荷”涉及當(dāng)該緊固元件的軸的材料從彈性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄誀顟B(tài)時(shí)的負(fù)荷。術(shù)語(yǔ)“瞬時(shí)磁化率”，通常用希臘字母X表示，涉及描述了一種材料在外磁場(chǎng)中變得有多么磁性的一個(gè)材料特性。對(duì)于磁致伸縮材料來(lái)說(shuō)，瞬時(shí)磁化率受到該材料中的應(yīng)力的影響。該設(shè)備具有以下優(yōu)點(diǎn)指示該拉伸屈服極限負(fù)荷并不必須要與該緊固元件的物理接觸。由此，可以在將該緊固元件緊固在零件中的過(guò)程中指示該拉伸屈服極限負(fù)荷。通過(guò)這個(gè)設(shè)備，有可能避免該緊固元件被緊固達(dá)到會(huì)導(dǎo)致該緊固元件變?nèi)趸驍嗔训囊粋€(gè)負(fù)荷。此夕卜，降低了該緊固元件被緊固達(dá)到對(duì)于將該結(jié)構(gòu)保持在一起而言過(guò)低的應(yīng)力的風(fēng)險(xiǎn)。基于關(guān)于拉伸屈服極限負(fù)荷的信息，有可能使緊固元件在零件中的緊固最優(yōu)化。由此，有可能減少包括該緊固元件和該零件的一個(gè)結(jié)構(gòu)的重量。在所有類(lèi)型的、帶有包括磁致伸縮材料的一個(gè)軸的緊固元件上都可以使用這個(gè)設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，相對(duì)于該軸的應(yīng)變來(lái)檢測(cè)該物理量的顯著變化。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，基于該緊固元件或一個(gè)螺紋緊固安裝元件的轉(zhuǎn)動(dòng)以及所述螺紋軸或緊固安裝元件的螺紋間距來(lái)確定該軸的應(yīng)變。術(shù)語(yǔ)“螺紋間距”涉及在該緊固元件的特定轉(zhuǎn)動(dòng)下該軸或該緊固安裝元件在軸向方向上的位移程度。在緊固元件的不同變體和緊固安裝元件的不同變體之間，螺紋間距有所不同。該緊固安裝元件是例如在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)對(duì)該緊固元件的軸中的應(yīng)力產(chǎn)生影響的一個(gè)螺栓或類(lèi)似元件。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，該控制單元被適配成相對(duì)于該軸的應(yīng)變來(lái)識(shí)別該物理量的大體上恒定的變化率，其中當(dāng)該物理量的這個(gè)大體上恒定的變化率的變化超過(guò)了一個(gè)第一特定值時(shí)，檢測(cè)該物理量的所述顯著變化。該物理量的大體上恒定的變化率至少在彈性狀態(tài)的一部分的過(guò)程中存在，一直到該緊固元件的拉伸屈服極限負(fù)荷為止。在該拉伸屈服極限負(fù)荷下，出現(xiàn)該物理量的顯著變化，這個(gè)變化從該大體上恒定的變化率偏離。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，該控制單元被適配成當(dāng)該物理量已經(jīng)從初值或最大值中的任一個(gè)出現(xiàn)絕對(duì)變化時(shí)檢測(cè)該物理量的顯著變化。
對(duì)于緊固元件的不同變體(例如具有不同強(qiáng)度、長(zhǎng)度、幾何形狀、尺寸等等的緊固元件)來(lái)說(shuō)，在拉伸屈服極限負(fù)荷下、基于該物理量的絕對(duì)變化，該物理量的顯著變化是不同的。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，該緊固元件是以恒定的或大體上恒定的轉(zhuǎn)動(dòng)速度被緊固的，其中相對(duì)于用于緊固該緊固元件的時(shí)間來(lái)檢測(cè)該物理量的顯著變化。在恒定的轉(zhuǎn)動(dòng)速度下，該緊固元件的軸的應(yīng)力依賴(lài)于緊固的時(shí)間。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，用于測(cè)量該物理量的裝置是被適配成在磁場(chǎng)穿透該軸后暴露于所述磁場(chǎng)中的一個(gè)傳感器元件，其中所述物理量為該傳感器元件的電阻和電感中的至少一個(gè)。該傳感器元件的電阻和電感依賴(lài)于該軸的瞬時(shí)磁化率。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，該傳感器元件被適配成當(dāng)該緊固元件的扭轉(zhuǎn)頭受到一個(gè)扭轉(zhuǎn)力影響時(shí)至少部分地圍繞該扭轉(zhuǎn)頭。 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，該傳感器元件是一個(gè)感應(yīng)式部件，例如線(xiàn)圈。該感應(yīng)式部件被適配成在暴露于交變磁場(chǎng)中時(shí)感應(yīng)出電流，該電流被該控制單元檢測(cè)到。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，該用于產(chǎn)生交變磁場(chǎng)的裝置被適配成接收具有的頻率在IHz與IMHz之間、優(yōu)選地在28Hz與350Hz之間的一個(gè)交變電流，在該交變電流中了產(chǎn)生所述交變磁場(chǎng)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，該用于產(chǎn)生交變磁場(chǎng)的裝置是一個(gè)感應(yīng)式部件，例如線(xiàn)圈，該感應(yīng)式部件被適配成當(dāng)該緊固元件的扭轉(zhuǎn)頭受一個(gè)扭轉(zhuǎn)力影響時(shí)至少部分地圍繞該扭轉(zhuǎn)頭。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，該感應(yīng)式部件是基于傳感器的霍爾效應(yīng)和磁阻效應(yīng)之一來(lái)檢測(cè)磁場(chǎng)的一個(gè)磁場(chǎng)傳感器。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，該設(shè)備包括用于產(chǎn)生穿透該軸的靜磁場(chǎng)的裝置。通過(guò)該靜磁場(chǎng)，增強(qiáng)了該物理量的顯著變化，其中促進(jìn)了對(duì)該物理量的顯著變化的檢測(cè)。本發(fā)明的第二目的是通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求11所述的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案提供的，其中該設(shè)備包括被適配成將一個(gè)扭轉(zhuǎn)力傳遞到該緊固元件或螺紋緊固安裝元件上的一個(gè)扭轉(zhuǎn)傳遞單元，其中該扭轉(zhuǎn)傳遞單元被適配成通過(guò)該控制單元、依賴(lài)于對(duì)已達(dá)到的拉伸屈服極限負(fù)荷的指示而受控制。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，該控制單元被適配成在已達(dá)到的拉伸屈服極限負(fù)荷的指示下使該扭轉(zhuǎn)傳遞單元中斷將扭轉(zhuǎn)力傳遞到該緊固元件。由此，防止了該緊固元件被加載成塑性狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，該控制單元被適配成在根據(jù)RpO. 2極限的拉伸屈服極限負(fù)荷的指示下使該扭轉(zhuǎn)傳遞單元中斷將扭轉(zhuǎn)力傳遞到該緊固元件上。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，該控制單元被適配成存儲(chǔ)關(guān)于特定緊固元件已達(dá)到拉伸屈服極限負(fù)荷的信息。本發(fā)明的第三目的是通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求12所述的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案提供的，其中該扭轉(zhuǎn)傳遞單元被適配成基于對(duì)已達(dá)到的拉伸屈服極限負(fù)荷的指示而使該緊固元件轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣使得該緊固元件的負(fù)荷通過(guò)特定的校正值被校正。拉伸屈服極限負(fù)荷被用作用特定校正值來(lái)校正該緊固元件在零件中的負(fù)荷的一個(gè)參考。通過(guò)這個(gè)校正，有可能用特定校正值將該緊固元件從拉伸屈服極限負(fù)荷加載至塑性狀態(tài)或用該特定校正值使其進(jìn)入彈性狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，該控制單元被適配成存儲(chǔ)對(duì)于特定的緊固元件用特定校正值從該拉伸屈服極限負(fù)荷進(jìn)行所述校正的信息。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，該控制單元被適配成接收所述物理量的測(cè)量值并存儲(chǔ)在該緊固元件的緊固終止時(shí)該物理量的信息。在拉伸屈服極限負(fù)荷下或在用特定校正值從拉伸屈服極限負(fù)荷對(duì)該緊固元件的應(yīng)力進(jìn)行校正后，終止對(duì)該緊固元件的緊固。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，該設(shè)備被適配成在對(duì)該緊固元件的緊固終止后，通過(guò)該用于產(chǎn)生交變磁場(chǎng)的裝置來(lái)產(chǎn)生穿透該緊固元件的軸的一個(gè)交變磁場(chǎng)，通過(guò)用于測(cè)量 該物理量的裝置來(lái)測(cè)量依賴(lài)于該軸的瞬時(shí)磁化率的這個(gè)物理量，將該緊固元件緊固時(shí)的這個(gè)物理量與緊固終止一段時(shí)間后的該物理量相比較，并且通過(guò)該控制單元來(lái)確定該物理量的變化是否超過(guò)了特定的控制值，其中該控制單元被適配成當(dāng)該物理量超過(guò)了針對(duì)這個(gè)變化的特定控制值時(shí)則指示該變化超過(guò)了這個(gè)特定控制值。在對(duì)該緊固元件的緊固終止一段時(shí)間后，例如，幾個(gè)月或幾年后，該緊固元件中的應(yīng)力可能會(huì)由于零件中的運(yùn)動(dòng)、零件中的材料或緊固元件的屈服等等而減少。通過(guò)將在緊固終止時(shí)的該依賴(lài)于瞬時(shí)磁化率的物理量與緊固終止一段時(shí)間后的瞬時(shí)磁化率進(jìn)行比較，有可能檢測(cè)到該緊固元件的應(yīng)力的變化。由此，有可能檢測(cè)到該緊固元件在緊固終止一段時(shí)間后沒(méi)有足夠高的應(yīng)力。前述目的還通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求12至15所述的一種方法實(shí)現(xiàn)。根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法包括以下步驟產(chǎn)生穿透該軸的交變磁場(chǎng)，測(cè)量一個(gè)依賴(lài)于該軸的瞬時(shí)磁化率的物理量，檢測(cè)該物理量的顯著變化，基于該物理量的顯著變化來(lái)確定該緊固元件的軸是否已達(dá)到拉伸屈服極限負(fù)荷，并且依賴(lài)于所述確定來(lái)指示該緊固元件已達(dá)到拉伸屈服極限負(fù)荷。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，該方法包括以下步驟相對(duì)于該軸的應(yīng)變來(lái)識(shí)別該物理量的大體上恒定的變化率，并且當(dāng)從該物理量的大體上恒定的變化率的偏離達(dá)到或超過(guò)了一個(gè)第一特定值時(shí)，檢測(cè)該物理量的所述顯著變化。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，該方法包括以下步驟識(shí)別該物理量從所述物理量的初值或最大值中的任一個(gè)起的絕對(duì)變化，當(dāng)該物理量的絕對(duì)變化達(dá)到一個(gè)第一特定值時(shí)，檢測(cè)該物理量的所述顯著變化。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，該方法包括確定該軸的應(yīng)變，相對(duì)于該軸的增加的應(yīng)變來(lái)識(shí)別該物理量的大體上恒定的變化率，在將該應(yīng)變表示在第一軸線(xiàn)上而將該物理量表示在第二軸線(xiàn)上的一個(gè)圖表中確立一條線(xiàn)，使得這條線(xiàn)起始于該第一軸線(xiàn)上的一個(gè)特定偏移后的應(yīng)變值并且以所述已識(shí)別出的恒定的變化率延伸，當(dāng)所測(cè)量的物理量與所確立的線(xiàn)以一個(gè)特定誤差容限相交時(shí)，檢測(cè)該物理量的所述顯著變化，并且如果所測(cè)量的物理量與所確立的線(xiàn)以該特定誤差容限相交，則指示該緊固元件已達(dá)到該偏移后的拉伸屈服極限負(fù)荷。在某些情況下，由于沒(méi)有很好地限定屈服點(diǎn)，因此根據(jù)應(yīng)力-應(yīng)變曲線(xiàn)的形狀很難確定拉伸屈服極限負(fù)荷。在這種情況下，可以相對(duì)于偏移后的應(yīng)變(例如，0%、1%或0%、2%的應(yīng)變)、基于該物理量(優(yōu)選為電感)的恒定變化率來(lái)限定該拉伸屈服極限負(fù)荷。當(dāng)所測(cè)量的物理量與所確定的應(yīng)變的一個(gè)點(diǎn)與在表示應(yīng)變對(duì)物理量的圖表中所確立的線(xiàn)相交時(shí)，檢測(cè)該顯著變化。在所確定的應(yīng)變下的所測(cè)量的物理量的相交點(diǎn)是以一個(gè)誤差容限來(lái)檢測(cè)的，該誤差容限對(duì)應(yīng)于在所確定的應(yīng)變下測(cè)量的物理量與所確立的線(xiàn)上的相應(yīng)應(yīng)變下的 該線(xiàn)上的這個(gè)物理量之間的差是小于第二特定值。相比于從該物理量的大體上恒定的變化率的偏離，使用偏移后的應(yīng)變來(lái)確定該顯著變化對(duì)于確定并指示該緊固元件已達(dá)到拉伸屈服極限負(fù)荷而言提供了改善的可靠性。術(shù)語(yǔ)“恒定的變化率”指的是物理量的測(cè)量值關(guān)于所確定的應(yīng)變的斜率。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，該方法包括當(dāng)在所確定的應(yīng)變下的所測(cè)量的物理量、與在所確立的線(xiàn)上的相應(yīng)應(yīng)變下這條所確立的線(xiàn)上的該物理量的值之間的差小于一個(gè)第二特定值時(shí)，檢測(cè)該物理量的所述顯著變化，并且如果所述差小于該第二特定值，則指示該緊固元件已達(dá)到偏移后的拉伸屈服極限負(fù)荷。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，該方法包括當(dāng)所測(cè)量的物理量的應(yīng)變與在所確立的線(xiàn)上的相應(yīng)值下所確立的線(xiàn)上的物理量的值之間的差小于一個(gè)第三特定值時(shí)，檢測(cè)該物理量的所述顯著變化，并且如果所述差小于該第三特定值，則指示該緊固元件已達(dá)到偏移后的拉伸屈服極限負(fù)荷。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，該方法包括基于該緊固元件或一個(gè)螺紋緊固安裝元件的轉(zhuǎn)動(dòng)以及所述螺紋軸或緊固安裝元件的螺紋間距來(lái)確定該軸的應(yīng)變。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，該方法包括依賴(lài)于對(duì)該緊固元件已達(dá)到拉伸屈服極限負(fù)荷的指示來(lái)終止對(duì)該緊固元件的緊固。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，該方法包括以下步驟基于對(duì)已達(dá)到的拉伸屈服極限負(fù)荷的指示來(lái)使該緊固元件轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣使得該緊固元件的負(fù)荷用一個(gè)特定校正值被校正。


現(xiàn)將通過(guò)對(duì)本發(fā)明的不同實(shí)施方案的描述并且參考附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行解釋。圖Ia披露了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的一種設(shè)備。圖Ib披露了圖Ia中所披露的設(shè)備的一部分的放大圖。圖Ic披露了針對(duì)根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方案的一種方法的框圖。
圖2a披露了基于電感倒數(shù)來(lái)檢測(cè)一個(gè)物理量的顯著變化的一個(gè)圖表的實(shí)例。圖2b披露了基于電感來(lái)檢測(cè)物理量的顯著變化的一個(gè)圖表的實(shí)例。圖3a披露了基于電感來(lái)檢測(cè)物理量的顯著變化的一個(gè)圖表的實(shí)例。圖3b披露了基于電阻來(lái)檢測(cè)物理量的顯著變化的另一個(gè)實(shí)例。
圖4披露了指示出緊固元件的扭轉(zhuǎn)角、緊固力與應(yīng)變之間的依賴(lài)關(guān)系的一個(gè)圖表。圖5披露了指不出線(xiàn)圈的電感和電阻與交變磁場(chǎng)的頻率之間的依賴(lài)關(guān)系的一個(gè)圖表。圖6披露了基于根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方案的一種方法的框圖。圖7a披露了基于電感和偏移后的應(yīng)變來(lái)檢測(cè)顯著變化的一個(gè)圖表的實(shí)例。圖7b披露了圖7a的一部分的放大圖，在這個(gè)部分檢測(cè)該顯著變化。本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)說(shuō)明圖Ia披露了用于確定并指示一個(gè)緊固元件3在零件5中緊固時(shí)是否已達(dá)到拉伸屈服極限負(fù)荷的一種設(shè)備I的截面。圖Ib披露了圖Ia中示出的設(shè)備I的一部分的放大圖。因此，在對(duì)緊固元件3進(jìn)行緊固的過(guò)程中，實(shí)時(shí)進(jìn)行對(duì)拉伸屈服極限的確定和指示。緊固元件3包括一個(gè)螺紋軸7，該螺紋軸包括一種磁致伸縮材料。緊固元件3可以例如是一個(gè)螺釘或類(lèi)似的螺紋元件。螺紋軸7包括一種磁致伸縮材料，這種材料的磁特性受到材料中的機(jī)械應(yīng)力的影響。這種磁致伸縮材料包括例如鐵或鎳的不同合金。緊固元件3具有一個(gè)扭轉(zhuǎn)頭8，該扭轉(zhuǎn)頭與螺紋軸7相連接以用于接收一個(gè)扭轉(zhuǎn)力。設(shè)備I包括用于產(chǎn)生穿透該軸7和扭轉(zhuǎn)頭8的交變磁場(chǎng)的裝置9、12。在該圖中所披露的實(shí)施方案中，用于產(chǎn)生交變磁場(chǎng)的裝置包括一個(gè)第一線(xiàn)圈9，該第一線(xiàn)圈被提供了來(lái)自一個(gè)第一電流供應(yīng)單元12的交變電流。第一線(xiàn)圈9定位在扭轉(zhuǎn)頭8周?chē)?，而不與扭轉(zhuǎn)頭8接觸?，F(xiàn)在位于第一線(xiàn)圈9與扭轉(zhuǎn)頭8之間的是一個(gè)空氣隙，并且一個(gè)外部扭轉(zhuǎn)凹座13被適配成將一個(gè)扭轉(zhuǎn)力傳遞到扭轉(zhuǎn)頭8。設(shè)備I包括用于測(cè)量一個(gè)依賴(lài)于該軸7的瞬時(shí)磁化率的物理量的裝置9、14。用于測(cè)量該物理量的裝置包括被適配成受該交變磁場(chǎng)影響的一個(gè)傳感器元件。在圖Ia和圖Ib中，該傳感器元件是線(xiàn)圈，在這種情況下是第一線(xiàn)圈9。第一線(xiàn)圈9被適配成在該磁場(chǎng)穿透該軸7后暴露于該交變磁場(chǎng)中。用于測(cè)量該物理量的裝置還包括一個(gè)測(cè)量單元14，該測(cè)量單元被適配成測(cè)量在第一線(xiàn)圈9暴露于該交變磁場(chǎng)后在第一線(xiàn)圈9中出現(xiàn)的物理量。該物理量例如是第一線(xiàn)圈9的電感和電阻。測(cè)量單元14被適配成基于因交變磁場(chǎng)而在第一線(xiàn)圈9中感應(yīng)出的電流來(lái)測(cè)量該物理量。因此在所披露的實(shí)施方案中，用于產(chǎn)生交變磁場(chǎng)的裝置9、12和用于測(cè)量該物理量的裝置9、14是相同的第一線(xiàn)圈9。在另一個(gè)實(shí)施方案中，用于產(chǎn)生交變磁場(chǎng)的裝置9，12和用于測(cè)量該物理量的裝置9、14是不同的線(xiàn)圈。設(shè)備I包括一個(gè)控制單元16,該控制單元被適配成接收來(lái)自測(cè)量單元14的物理量測(cè)量值。控制單元16被適配成基于所接收到的物理量測(cè)量值來(lái)檢測(cè)該物理量的顯著變化。控制單元16被適配成在檢測(cè)該顯著變化時(shí)確定并指示該緊固元件3的軸7是否已達(dá)到拉伸屈服極限負(fù)荷。拉伸屈服極限負(fù)荷的指示可以例如通過(guò)一個(gè)指示裝置18(例如，燈、揚(yáng)聲器或類(lèi)似的指示裝置18)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
設(shè)備I包括被適配成將一個(gè)扭轉(zhuǎn)力傳遞到緊固元件3的扭轉(zhuǎn)頭8上的一個(gè)扭轉(zhuǎn)傳遞單元19。該扭轉(zhuǎn)力是通過(guò)一個(gè)扭轉(zhuǎn)凹座13進(jìn)行傳遞的。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，拉伸屈服極限負(fù)荷的指示是通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)的控制單元16將一個(gè)停止信號(hào)發(fā)射到該扭轉(zhuǎn)傳遞單元19，其中扭轉(zhuǎn)力從扭轉(zhuǎn)傳遞單元19到該緊固元件的扭轉(zhuǎn)頭8的傳遞被中斷。在另一個(gè)實(shí)施方案中，拉伸屈服極限負(fù)荷的指示是通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)的控制單元16將一個(gè)指示信號(hào)發(fā)射到該扭轉(zhuǎn)傳遞單元19，該指示信號(hào)引起該扭轉(zhuǎn)傳遞單元19將一個(gè)扭轉(zhuǎn)力傳遞到緊固元件3的扭轉(zhuǎn)頭8，這樣使得緊固元件3的負(fù)荷用一個(gè)特定校正值從該拉伸屈服極限負(fù)荷被校正。因此，控制單元16被適配成依賴(lài)于對(duì)已達(dá)到的拉伸屈服極限負(fù)荷的指示來(lái)控制該扭轉(zhuǎn)傳遞單元將扭轉(zhuǎn)力傳遞到緊固元件3的扭轉(zhuǎn)頭8。由此，控制單元16被適配成用一個(gè)特定校正值來(lái)校正已達(dá)到的拉伸屈服極限負(fù)荷。緊固元件3可以用特定校正值從拉伸屈服極限負(fù)荷被校正，這樣使得緊固元件3恢復(fù)為彈性狀態(tài)或使得緊固元件3進(jìn)入塑性狀態(tài)。設(shè)備I包括用于產(chǎn)生穿透軸7的靜磁場(chǎng)的裝置20、22。該靜磁場(chǎng)是例如通過(guò)圍繞緊固元件3的扭轉(zhuǎn)頭8的一個(gè)第二線(xiàn)圈20產(chǎn)生的。該第二線(xiàn)圈20產(chǎn)生該靜磁場(chǎng)，通過(guò)該靜磁場(chǎng)，一個(gè)第二電流供應(yīng)單元22對(duì)該第二線(xiàn)圈20提供直流電。第二線(xiàn)圈20定位在第一線(xiàn)圈9周?chē)?。扭轉(zhuǎn)頭8在大體上與零件5的表面平行的一個(gè)平面中延伸。將第一線(xiàn)圈9基本上安排在所述平面中。以同樣的方式，將第二線(xiàn)圈20基本上安排在該平面中。由此，所產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)和靜磁場(chǎng)穿透了該緊固元件3的軸7。第一線(xiàn)圈9被適配成接收具有的頻率在IHz與IMHz之間、優(yōu)選地在28Hz與350Hz之間的交變電流，以用于產(chǎn)生該交變磁場(chǎng)。在所產(chǎn)生的交變磁場(chǎng)的過(guò)高頻率下，該磁場(chǎng)由于所謂的集膚效應(yīng)而無(wú)法穿透該緊固元件3的表面。因此，在過(guò)高的頻率下檢測(cè)該緊固元件3的拉伸屈服極限負(fù)荷是不可能的。圖Ic披露了用于在對(duì)緊固元件3進(jìn)行緊固時(shí)確定拉伸屈服極限負(fù)荷的一種方法的框圖。該方法被適配成在對(duì)緊固元件3進(jìn)行緊固的過(guò)程中被連續(xù)使用。該方法的框30包括產(chǎn)生穿透該緊固元件3的軸7的交變磁場(chǎng)。由此，該磁場(chǎng)受到該緊固元件3的軸7的磁致伸縮特性的影響。在框32中，該方法包括測(cè)量一個(gè)依賴(lài)于該緊固兀件3的軸7的瞬時(shí)磁化率的物理量。該物理量例如是第一線(xiàn)圈9的電阻或電感。在框34中，該方法包括檢測(cè)該物理量的顯著變化。在該方法的一個(gè)實(shí)施方案中，對(duì)該物理量的顯著變化的檢測(cè)是通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)的相對(duì)于緊固元件3的軸7的應(yīng)變來(lái)識(shí)別該物理量的大體上恒定的變化率、并且識(shí)別從該物理量的大體上恒定的變化率的偏離。在該方法的另一個(gè)實(shí)施方案中，對(duì)該物理量的顯著變化的檢測(cè)是通過(guò)基于一個(gè)物理量的初值或最大值來(lái)檢測(cè)該物理量的絕對(duì)變化而實(shí)現(xiàn)的。 在框36中，該方法包括基于該物理量的顯著變化來(lái)確定該緊固元件的軸7是否已達(dá)到拉伸屈服極限負(fù)荷。在確定該緊固元件3已達(dá)到拉伸屈服極限負(fù)荷時(shí)，該方法包括根據(jù)框38來(lái)指示已達(dá)到了拉伸屈服極限負(fù)荷。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，這種指示包括傳遞一個(gè)指示信號(hào)，在框40中該指示信號(hào)啟動(dòng)了對(duì)緊固元件3的負(fù)荷的校正。
在缺乏對(duì)已達(dá)到拉伸屈服極限負(fù)荷的確定時(shí)，該方法從框30開(kāi)始重復(fù)進(jìn)行。因此，該方法被適配成迭代進(jìn)行直到指示出該拉伸屈服極限負(fù)荷。圖2a、 圖2b、圖3a以及圖3b披露了控制單元16檢測(cè)該物理量的顯著變化的多個(gè)不同實(shí)施方案。圖2a披露了基于電感倒數(shù)和緊固力與緊固兀件3的應(yīng)變的一個(gè)圖表。在圖2a中，通過(guò)相對(duì)于緊固元件3的軸7的應(yīng)變來(lái)識(shí)別電感倒數(shù)的大體上恒定的變化，以檢測(cè)物理量電感倒數(shù)的顯著變化。當(dāng)從物理量電感倒數(shù)的大體上恒定的變化率的偏離超過(guò)了一個(gè)第一特定值時(shí)，檢測(cè)物理量電感倒數(shù)的顯著變化。在圖2a中看到了相對(duì)于從大約O. 3%的應(yīng)變一直到大約I. 0%的應(yīng)變，電感倒數(shù)的連續(xù)變化率。通過(guò)一條點(diǎn)線(xiàn)表示這個(gè)連續(xù)的變化率。當(dāng)緊固元件3以彈性狀態(tài)存在時(shí)，這個(gè)連續(xù)的變化率與緊固力相對(duì)于應(yīng)變的連續(xù)變化率相對(duì)應(yīng)。在約百分之一的應(yīng)變下，電感倒數(shù)相對(duì)于應(yīng)變的連續(xù)變化率出現(xiàn)偏離并且開(kāi)始一個(gè)新的變化率。通過(guò)一條點(diǎn)虛線(xiàn)畫(huà)出這個(gè)偏離的變化率，該變化率慢于初始識(shí)別出的變化率。該偏離的變化率不一定需要是連續(xù)的。在圖2a中，也畫(huà)出了相對(duì)于應(yīng)變的緊固力?？梢钥闯觯撾姼械箶?shù)的大體上恒定的變化率的偏離與從彈性狀態(tài)到塑性狀態(tài)的轉(zhuǎn)換(也就是說(shuō)是該緊固元件3的拉伸屈服極限負(fù)荷)相對(duì)應(yīng)。以與圖2a中類(lèi)似的方式，圖2b披露了一個(gè)圖表,其中不出了相對(duì)于應(yīng)變的物理量電感和相對(duì)于應(yīng)變的緊固力。對(duì)物理量電感的顯著變化的確定是以相應(yīng)的方式實(shí)現(xiàn)的。圖3a披露了電感和緊固力與緊固元件3的應(yīng)變的圖表。在圖3a中，物理量電感的顯著變化是通過(guò)基于初值或最大值來(lái)識(shí)別電感的絕對(duì)變化而檢測(cè)的。物理量電感從初值或最大值起的絕對(duì)變化依賴(lài)于緊固元件的類(lèi)型以及拉伸屈服極限的定義。在圖3a中，示出了對(duì)于特定類(lèi)型的緊固元件、基于從初值到拉伸屈服極限負(fù)荷RpO. 01和RpO. 2的四個(gè)不同的信號(hào)變化(標(biāo)記為a、b、c、d)對(duì)該顯著變化的檢測(cè)。對(duì)于信號(hào)變化a和b來(lái)說(shuō)，物理量電感的顯著變化是基于該物理量的初值。對(duì)于信號(hào)變化c和d來(lái)說(shuō)，該電感的顯著變化是基于該物理量的最大值。對(duì)拉伸屈服極限負(fù)荷存在不同定義，例如，RpO. 01和RpO. 2。對(duì)于信號(hào)變化a和c來(lái)說(shuō)，對(duì)物理量電感的顯著變化的檢測(cè)是針對(duì)類(lèi)型RpO. 01的拉伸屈服極限負(fù)荷實(shí)現(xiàn)的。對(duì)于信號(hào)變化b和d來(lái)說(shuō)，對(duì)物理量電感的顯著變化的檢測(cè)是針對(duì)類(lèi)型RpO. 2的拉伸屈服極限負(fù)荷實(shí)現(xiàn)的。以如圖3b中所示相同的方式，示出了對(duì)物理量電阻相對(duì)于應(yīng)變的顯著變化的檢測(cè)。對(duì)物理量電阻的顯著變化的檢測(cè)對(duì)于信號(hào)變化a'和b'來(lái)說(shuō)是根據(jù)物理量電阻的初值實(shí)現(xiàn)的，并且對(duì)于信號(hào)變化c'和d'來(lái)說(shuō)是根據(jù)物理量電阻的最小值實(shí)現(xiàn)的。對(duì)物理量電阻的顯著變化的檢測(cè)是以與根據(jù)圖3a的確定相對(duì)應(yīng)的方式實(shí)現(xiàn)的。圖4披露了呈現(xiàn)出緊固元件3的扭轉(zhuǎn)角、緊固力與應(yīng)變之間的依賴(lài)關(guān)系的一個(gè)圖表。軸7的應(yīng)變是基于緊固元件3或一個(gè)緊固安裝元件以一個(gè)扭轉(zhuǎn)角度進(jìn)行的扭轉(zhuǎn)而確定的。這個(gè)扭轉(zhuǎn)與緊固元件3的軸7的應(yīng)變和緊固力相對(duì)應(yīng)。在緊固元件3的扭轉(zhuǎn)角、緊固力與應(yīng)變之間的依賴(lài)關(guān)系依賴(lài)于螺紋軸或緊固安裝元件的螺紋間距。該緊固安裝元件(在圖中未披露)是例如一個(gè)螺栓或類(lèi)似元件，該螺栓或類(lèi)似元件在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)被壓向零件5，這導(dǎo)致緊固元件3的軸7的應(yīng)力增加。圖5披露了當(dāng)線(xiàn)圈9被定位成與緊固元件3相連接時(shí)，電感和電阻如何隨頻率而變化。例如，將線(xiàn)圈9定位在扭轉(zhuǎn)頭8上方。線(xiàn)圈9產(chǎn)生對(duì)緊固元件3的扭轉(zhuǎn)頭8和軸7造成影響的一個(gè)交變磁場(chǎng)，該扭轉(zhuǎn)頭8和軸7進(jìn)而對(duì)線(xiàn)圈9的電感和電阻造成影響。圖5相應(yīng)地披露了通過(guò)線(xiàn)圈9測(cè)量的來(lái)自緊固元件3的響應(yīng)。在交變磁場(chǎng)的頻率增加的情況下，線(xiàn)圈9的電阻和電感減小，反之亦然。在緊固元件3附近、例如在緊固元件3的扭轉(zhuǎn)頭8處測(cè)量線(xiàn)圈9的電阻抗。線(xiàn)圈9的電阻抗可以被描述為z (f) =R(f) + j ω L，其中R為電阻，它進(jìn)而依賴(lài)于緊固元件3、零件5以及扭轉(zhuǎn)凹座13中的磁損耗，L為在緊固元件3、零件5以及扭轉(zhuǎn)凹座13激勵(lì)的情況下具有同相磁響應(yīng)的電感，并且ω=2 f，其中f為線(xiàn)圈9中的激勵(lì)頻率，來(lái)自線(xiàn)圈9的交變磁場(chǎng)被用于以從幾個(gè)Hz到若干個(gè)kHz的特定頻率間隔來(lái)測(cè)量線(xiàn)圈9的阻抗并且具有約O. ImT的恒定的激勵(lì)幅度并具有與有待測(cè)量的機(jī)械應(yīng)力(應(yīng)變)的方向相對(duì)應(yīng)的方向。在圖5中示出了當(dāng)線(xiàn)圈9被安排在緊固元件3、扭轉(zhuǎn)凹座13以及零件5附近時(shí)，作為頻率的函數(shù)的L和R的典型測(cè)量值。對(duì)于某些材料的緊固元件3來(lái)說(shuō)，很難基于在拉伸屈服點(diǎn)處該物理量的恒定變化率的偏離來(lái)確定該拉伸屈服點(diǎn)。圖6披露了基于根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方案的一種方法的框圖，該方法適于在這些情況下使用。該方法與圖Ic中所示的方法的不同之處在于該方法包括以下步驟在框33a中，確定該緊固元件3的軸7的應(yīng)變?？梢岳缁诰o固元件3或一個(gè)螺紋緊固安裝元件的轉(zhuǎn)動(dòng)以及所述螺紋軸7或緊固安裝元件的螺紋間距來(lái)確定軸7的應(yīng)變。該方法進(jìn)一步包括以下步驟在框33b中，當(dāng)對(duì)緊固元件3進(jìn)行緊固時(shí)，識(shí)別該物理量相對(duì)于軸7的應(yīng)變的一個(gè)大體上恒定的變化率。在圖7a中示出了確立恒定變化率的一個(gè)實(shí)例并且以第一條線(xiàn)LI的形式對(duì)其進(jìn)行展示。
當(dāng)對(duì)緊固元件3進(jìn)行緊固時(shí)，緊固元件3的軸3中的應(yīng)變逐漸增加。因此，在對(duì)緊固元件3進(jìn)行緊固的過(guò)程中，將有關(guān)該物理量的3個(gè)值與應(yīng)變一起收集并保存在控制單元16的一個(gè)存儲(chǔ)單元中。通過(guò)例如找出所收集的這些值的平均值來(lái)識(shí)別該物理量的大體上恒定的變化率，這個(gè)變化率通過(guò)第一條線(xiàn)LI進(jìn)行展示。該方法進(jìn)一步包括以下步驟在框33c中，在將應(yīng)變表示在第一軸線(xiàn)上而將該物理量表示在第二軸線(xiàn)上的一個(gè)圖表中確立一條線(xiàn)L2，參見(jiàn)圖7a。線(xiàn)L2被確立成使得線(xiàn)L2在特定的偏移后的應(yīng)變(在圖7a中，O. 2%的應(yīng)變)處起始于第一軸線(xiàn)、并且以該物理量的已識(shí)別出的大體上恒定的變化率延伸。該方法進(jìn)一步包括以下步驟在框34a中，當(dāng)在所確定的應(yīng)變下的所測(cè)量的物理量與所確立的線(xiàn)L2相交時(shí)，檢測(cè)該物理量關(guān)于緊固元件3的拉伸屈服極限負(fù)荷的顯著變化。當(dāng)在所確定的應(yīng)變下以及所確立的線(xiàn)L2上的相應(yīng)應(yīng)變下的所測(cè)量的物理量與所確立的線(xiàn)上的該物理量的值與之間的差Dl小于一個(gè)第二特定值C2時(shí)，檢測(cè)到這種相交。通過(guò)使用偏移后的應(yīng)變值、識(shí)別該物理量隨應(yīng)變的恒定變化率、確立這條包括識(shí)別出的恒定變化率的線(xiàn)L2并且找出測(cè)量值與所確立的線(xiàn)的相交點(diǎn)，與檢測(cè)該顯著變化的其他方式相比可以更可靠地檢測(cè)到拉伸屈服極限負(fù)荷。這對(duì)于在拉伸屈服極限負(fù)荷下對(duì)于該物理量的顯著變化提供弱響應(yīng)的緊固元件3來(lái)說(shuō)是尤其重要的。圖7a披露了圖6中所披露的方法的一個(gè)用于檢測(cè)涉及拉伸屈服極限負(fù)荷的顯著變化的圖表的實(shí)例。該圖表的第一軸線(xiàn)(在這種情況下是X軸線(xiàn))表示軸7的所確定的應(yīng)變。該圖表的第二軸線(xiàn)(在這種情況下是I軸線(xiàn))表示所測(cè)量的物理量電感倒數(shù)。在對(duì)緊固元件3進(jìn)行緊固的過(guò)程中，持續(xù)地收集電感倒數(shù)的測(cè)量值和軸7的應(yīng)變的確定值。將電感倒數(shù)的測(cè)量值和應(yīng)變的確定值標(biāo)繪在圖表中并且在圖表中描繪成點(diǎn)。在已收集了足夠的關(guān)于應(yīng)變的電感倒數(shù)值后，確立一個(gè)恒定的變化率。在圖7a中，該恒定的變化率是基于圖表中的帶圈的點(diǎn)確立的并通過(guò)第一條線(xiàn)LI展示。在該恒定的變化率已確立后，確立第二條線(xiàn)L2，該第二條線(xiàn)L2以一個(gè)特定的偏移后的應(yīng)變(在這種情況下，O. 2%的應(yīng)變)起始于第一軸線(xiàn)、并且從該第一軸線(xiàn)以所確立的恒定變化率(即，第一條線(xiàn)LI的斜率)開(kāi)始延伸。因此，該第二條線(xiàn)L2具有與第一條線(xiàn)LI相同的傾斜度?！ぎ?dāng)在所確定的應(yīng)變下的所測(cè)量的物理量與在所確立的線(xiàn)L2上的相應(yīng)應(yīng)變下所確立的線(xiàn)L2上的該物理量的值之間的差Dl是小于一個(gè)第二特定值C2時(shí)，檢測(cè)所測(cè)量的電感倒數(shù)的顯著變化，參見(jiàn)圖7b，該圖披露了圖7a的一部分的放大圖，此處對(duì)于標(biāo)記為X的點(diǎn)檢測(cè)該顯著變化，具有一個(gè)誤差容限。因此，當(dāng)關(guān)于應(yīng)變的電感倒數(shù)測(cè)量值與所確立的線(xiàn)L2以該誤差容限相交時(shí)，檢測(cè)該顯著變化。低激勵(lì)頻率下的磁化率X可以被描述為與磁各向異性K成反比。這對(duì)于關(guān)于熱變異具有較低程度的影響的、具有一定磁化率的材料來(lái)說(shuō)尤其是如此。對(duì)于一種材料來(lái)說(shuō),存在以下關(guān)系式
「 I其中，K可以寫(xiě)成K=K0+C σ并且其中σ為緊固元件3中的機(jī)械應(yīng)力，C為依賴(lài)于該磁致伸縮材料的一個(gè)常量，并且Ktl為在不增加機(jī)械應(yīng)力的情況下的磁各向異性。線(xiàn)圈系統(tǒng)的電感與和線(xiàn)圈系統(tǒng)緊密相連的磁性材料的磁導(dǎo)率成比例。這個(gè)磁導(dǎo)率大約等于磁化率，這是因?yàn)閄 1 L c^c μ ^ X這得到以下結(jié)果
I II c< y Ce - Ce ■■■■■■■■■■■■■■■■■■-_·|
K Kc + Ca因此— .X Kr + Co因此，如果關(guān)于應(yīng)變來(lái)繪制1/L，那么將反映出緊固元件的應(yīng)變曲線(xiàn)，只要在扭轉(zhuǎn)期間，周?chē)拇判圆牧?例如，扭轉(zhuǎn)凹座13或零件5)不變形即可。本發(fā)明并不限于所披露的實(shí)施方案、而是可以在所附權(quán)利要求書(shū)的架構(gòu)內(nèi)進(jìn)行修改和改變。
例如，第一電流供應(yīng)單元12和第二電流供應(yīng)單元22可以是同一個(gè)電流供應(yīng)單元。通過(guò)一個(gè)外部扭轉(zhuǎn)凹座13 (例如圖Ia和圖Ib中所示的)或通過(guò)一個(gè)內(nèi)部工具(例如一個(gè)內(nèi)螺紋工具)來(lái)傳送扭轉(zhuǎn)力。用于產(chǎn)生交變磁場(chǎng)的裝置9、12和用于測(cè)量物理量的裝置9、14在靜態(tài)條件下或在 轉(zhuǎn)動(dòng)條件下與使緊固元件3或緊固安裝元件轉(zhuǎn)動(dòng)的一個(gè)扭轉(zhuǎn)傳遞單元13、19定位在一起。
權(quán)利要求
1.一種用于指示一個(gè)緊固元件(3)在零件(5)中緊固時(shí)是否已達(dá)到拉伸屈服極限負(fù)荷的設(shè)備(1)，其中該緊固元件(3)包括ー個(gè)螺紋軸(7)，該軸(7)包括一種磁致伸縮材料，甚特征在于該設(shè)備(I)包括 用于產(chǎn)生穿透該軸(7)的交變磁場(chǎng)的裝置(9，12)， 用于測(cè)量一個(gè)依賴(lài)于該軸(7)的瞬時(shí)磁化率的物理量的裝置(9，14)，其中用于測(cè)量該物理量的該裝置(9，14)被適配成在該磁場(chǎng)穿透該軸(7)后暴露于所述磁場(chǎng)中，以及 被適配成接收所述物理量的測(cè)量值并檢測(cè)該物理量的顯著變化的一個(gè)控制単元(16)，其中該控制単元(16)被適配成基于該顯著變化來(lái)確定并指示該緊固元件(3)的軸(7)是否已達(dá)到該拉伸屈服極限負(fù)荷。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的設(shè)備(1)，其特征在于該物理量的顯著變化相對(duì)于該軸(7)的應(yīng)變而發(fā)生。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備(1)，其特征在于該軸(7)的應(yīng)變是基于該緊固元件(3)或一個(gè)螺紋緊固安裝元件的轉(zhuǎn)動(dòng)以及所述螺紋軸(7)或緊固安裝元件的螺紋間距而確定的。
4.根據(jù)權(quán)利要求2和3中任一項(xiàng)所述的設(shè)備(I)，其特征在于該控制単元(16)被適配成相對(duì)于該軸(7)的應(yīng)變來(lái)識(shí)別該物理量的大體上恒定的變化率，其中當(dāng)從該物理量的大體上恒定的變化率的偏離超過(guò)了ー個(gè)第一特定值時(shí)，檢測(cè)該物理量的所述顯著變化。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至3中任一項(xiàng)所述的設(shè)備(I)，其特征在于該控制単元(16)被適配成當(dāng)出現(xiàn)該物理量從ー個(gè)初值或最大值中的任一者起的絕對(duì)變化時(shí)來(lái)檢測(cè)該物理量的顯著變化。
6.根據(jù)以上權(quán)利要求中仟ー頂所沭的設(shè)備(I),其特征在于用于測(cè)量該物理量的該裝置(9，14)包括被適配成在該磁場(chǎng)穿透該軸(7)后暴露于所述磁場(chǎng)中的一個(gè)傳感器元件(9)，其中所述物理量為該傳感器元件(9)的電阻和電感中的至少ー者。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的設(shè)備(I),其特征在于該傳感器元件(9)被適配成當(dāng)該緊固元件(3)的ー個(gè)扭轉(zhuǎn)頭(8)受扭轉(zhuǎn)カ影響時(shí)至少部分地圍繞該扭轉(zhuǎn)頭(8)。
8.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備(1)，其整證在土用于產(chǎn)生交變磁場(chǎng)的該裝置(9，12)包括一個(gè)感應(yīng)式部件(9)，該感應(yīng)式部件(9)被適配成當(dāng)該緊固元件(3)的ー個(gè)扭轉(zhuǎn)頭(8)受扭轉(zhuǎn)カ影響時(shí)至少部分地圍繞該扭轉(zhuǎn)頭(8)。
9.根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的設(shè)備(1)，甚整證在土該設(shè)備(I)包括用于產(chǎn)生穿透該軸(7)的靜磁場(chǎng)的裝置(20，22)。
10.根據(jù)以上權(quán)利要求中仟ー頂所沭的設(shè)備(I),其特征在于該設(shè)備(I)包括被適配成將扭轉(zhuǎn)力傳遞到該緊固元件(3)或一個(gè)螺紋緊固安裝元件上的一個(gè)扭轉(zhuǎn)傳遞單元(13，19),其中該扭轉(zhuǎn)傳遞單元(13,19)被適配成通過(guò)該控制單元(16)、依賴(lài)于已達(dá)到的拉伸屈服極限負(fù)荷而受控制。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備(I),其特征在于該扭轉(zhuǎn)傳遞單元(13,19)被適配成基于對(duì)已達(dá)到的拉伸屈服極限負(fù)荷的指示而使該緊固元件(3)轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣使得該緊固元件(3)的負(fù)荷用ー個(gè)特定校正值被校正。
12.一種用于指示一個(gè)緊固元件(3)在零件(5)中緊固時(shí)是否已達(dá)到拉伸屈服極限負(fù)荷的方法，其中該緊固元件(3)包括ー個(gè)螺紋軸(7)，該軸(7)包括一種磁致伸縮材料，其中該方法包括以下步驟 產(chǎn)生穿透該軸(7)的交變磁場(chǎng)， 測(cè)量一個(gè)依賴(lài)于該軸(7)的瞬時(shí)磁化率的物理量， 檢測(cè)該物理量的顯著變化， 基于該物理量的顯著變化來(lái)確定該緊固元件(3)的軸(7)是否已達(dá)到該拉伸屈服極限負(fù)荷，并且 依賴(lài)于所述確定來(lái)指示該緊固元件(3)已達(dá)到該拉伸屈服極限負(fù)荷。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中該方法包括 相對(duì)于該軸(7)的應(yīng)變來(lái)識(shí)別該物理量的大體上恒定的變化率，并且當(dāng)從該物理量的大體上恒定的變化率的偏離超過(guò)了ー個(gè)第一特定值時(shí)，檢測(cè)該物理量的所述顯著變化。
14.根據(jù)權(quán)利要求12和13中任一項(xiàng)所述的方法，其中該方法包括 確定該軸(7)的應(yīng)變， 相對(duì)于該軸(7)的增加的應(yīng)變來(lái)識(shí)別該物理量的大體上恒定的變化率， 在將該應(yīng)變表示在第一軸線(xiàn)上而將該物理量表示在第二軸線(xiàn)上的一個(gè)圖表中確立ー條線(xiàn)(L2)，使得該線(xiàn)(L2)起始于該第一軸線(xiàn)處的ー個(gè)特定的偏移后的應(yīng)變值并且以所述識(shí)別出的恒定的變化率延伸， 當(dāng)測(cè)量的物理量與所確立的線(xiàn)(L2)以ー個(gè)特定誤差容限相交吋，檢測(cè)該物理量的所述顯著變化，并且 如果測(cè)量的物理量與所確立的線(xiàn)(L2)以該特定誤差容限相交，則指示該緊固元件(3)已達(dá)到該偏移后的拉伸屈服極限負(fù)荷。
15.根據(jù)權(quán)利要求12至14中任一項(xiàng)所述的方法，其中該方法包括 基于對(duì)已達(dá)到的拉伸屈服極限負(fù)荷的指示來(lái)使該固定元件(3)轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣使得該固定元件(3)的負(fù)荷用ー個(gè)特定校正值被校正。
全文摘要
在此提供了用于指示一個(gè)緊固元件(3)在零件(5)中緊固時(shí)是否已達(dá)到拉伸屈服極限負(fù)荷的設(shè)備(1)及方法。這個(gè)緊固元件包括一個(gè)螺紋軸(7)，該螺紋軸包括一種磁致伸縮材料。該設(shè)備包括用于產(chǎn)生穿透該軸的交變磁場(chǎng)的裝置(9，12)、用于測(cè)量一個(gè)依賴(lài)于該軸的瞬時(shí)磁化率的物理量的裝置(9，14)以及被適配成檢測(cè)該物理量的顯著變化并且確定和指示該緊固元件的軸是否已達(dá)到該拉伸屈服極限負(fù)荷的一個(gè)控制單元(16)。
文檔編號(hào)G01L5/00GK102918371SQ201180026791
公開(kāi)日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2011年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月8日
發(fā)明者羅爾夫·卡爾松, 克里斯特爾·約翰遜, 弗雷德里克·阿倫托普, 克里斯蒂安·約翰遜, 雅各布·布洛姆格倫 申請(qǐng)人:羅肯系統(tǒng)公司