[发明专利]用于测试已紧固的紧固件的测试方法和工具

说明书

技术领域

本发明涉及螺钉紧固件的测试方法，其用来校验包括已紧固的螺钉紧固件的连接处根据第一方法已经被正确地紧固到屈服点之下，或者根据第二测试方法该连接处已经被正确地紧固到屈服点之上。本发明还涉及相对应的螺钉紧固件的测试工具。

背景技术

在实践中，机器元件的螺钉紧固件的连接导致了机器元件遭受了由一个或多个独立的螺钉紧固件所施加的夹紧力。夹紧力的大小取决于螺钉紧固件的尺寸和独立的螺钉紧固件的紧固程度，从而典型地达到了预定紧固扭矩则关闭螺钉紧固工具。

使用螺钉紧固件来对诸如刚性钢板的刚性机器元件进行互相紧固的情况中遇到了特定问题。其原因是在这种情形中，可能存在螺钉起子由于达到了目标扭矩而停止工作的时刻，紧固件并未足够紧固来使得机器元件互相紧密地紧固。相反，在已紧固的螺钉紧固件的区域中，刚性板之间存在一定间隙，这是因为在那个位置上它们之间没有接触。利用这种方式紧固的紧固件是存在问题的，因为它们很可能由于疲劳而永久断裂，这是由于波动载荷将会被紧固件承受而并非减小了部件之间的夹紧载荷。

为了解决这个问题，已经提出在金属板之间设置垫片元件来搭接该间隙。然而这种方法不精确、不可靠并且还需要巨大劳力。

先前已知的螺钉紧固系统的另一个问题是螺钉紧固件的多个表面之间发生的摩擦显著变化，从而相同的闭合扭矩可以导致夹紧力在不同的螺钉紧固件之间的较大变化。由于夹紧力典型地为实现了35％的变化，则典型地，螺钉紧固件仅仅被紧固到它的一部分能力，作为实例而言不超过螺钉紧固制造的理论能力的60％。这意味着螺钉紧固件必须加大尺寸来达到预定的夹紧力。

作为解决这个问题的方案，已经提出了将螺钉紧固件紧固到超过屈服点的程度(亦即，发生塑性变形)。为此，好处是可以使用螺钉紧固件的100％的能力。接着，夹紧力还典型地仅仅随着螺钉紧固件中材料的硬化而变化，这给予了较小的变化。

现在的问题是校验是否已经达到了超过屈服点的程度。为此，已经产生了不同方法，其中，紧固工具包括测量仪来确保紧固质量。另一种方案是在螺钉紧固件松开之后测量螺钉紧固件的永久伸长，然而这种方法可以给出错误结果，这是因为该结果取决于测试螺钉的精确度。这种方法还十分浪费劳力。另一种方法是超声测量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种方法和装置，其能够至少减少现有技术的问题，并提供一种方法和工具，其能够很容易地被那些并未被专门训练过的操作者使用，并且能够用来利用高精度而不需要松开螺钉就能够对容易紧固的螺钉紧固件进行快速测试。

根据本发明通过独立权利要求中的特征部分的特征而实现了这些目标。

由此，首先可以明确地校验螺钉紧固件已经被正确紧固，并且机器元件(诸如形成连接处的金属板)已经被正确地互相夹紧；其次可以明确地校验螺钉紧固件已经被紧固到超过屈服点的程度。

螺钉紧固件可以借助于带有传动装置的电机来承受转动测试间隔ΔΦ，或者仅仅通过布置有足够长的把手部分的工具来承受转动测试间隔ΔΦ，该把手部分用来使得操作者通过手来施加转动。此处的工具包括处理单元，该处理单元具有用来测量角度和紧固件转动的相对角度的电路和/或软件。

扭矩T应用至已经紧固的螺钉紧固件，在转动测试间隔ΔΦ期间，该扭矩T及其导数dT/dΦ通过所述工具来进行测量，对于两种方法而言这都是普通的操作，其中取决于所选定的测试方法，测量的扭矩值T与不同的存储值进行比较。

按照第一测试方法，测量的扭矩值T与存储的扭矩值(T_start)相比较，该存储的扭矩值例如对应于已紧固的螺钉紧固件的弹性变形范围的中间区域，或者对应于待被测试的螺钉紧固件预期的扭矩级别。进一步地，测量或者计算的dT/dΦ值与至少一个存储的dT/dΦ值K_R相比较，该K_R在已紧固的螺钉紧固件的弹性变形范围内对应于或者接近于(优选地，稍微小于)dT/dΦ值。如果测量或者计算的dT/dΦ等于或大于K_R，则认可该已紧固的螺钉紧固件。此处，与机器元件相关的在元件之间具有间隙的未正确紧固的螺钉紧固件不被认可，这是因为已经揭示了，这种螺钉紧固件的dT/dΦ显著小于弹性变形范围内的典型的dT/dΦ值。