[发明专利]将超声波传感器应用到紧固件上的系统

说明书

提供低成本传感器粘结工具和技术，其可用来达到工厂制造的载荷指示部件的品质，而且允许在不考虑紧固件所在定向的条件下将其附连到紧固件上。这种粘结工具和技术还可用来粘结需要精确定位和牢靠粘结的其它小型物体，例如将标识标签粘结到制造好的构件或结构上。

技术领域

本发明涉及精确且可靠地将诸如传感器或标识标签的小型物体粘结到构件上，以便进行测量或标识，并且更确切地来说，本发明涉及使用对在测试实验室或组装现场或建造现场的技术员来说容易且可靠的过程，将超声波传感器粘结到紧固件上，以产生载荷指示紧固件。

背景技术

一段时间以来，超声波被用来精确地测量螺栓中的载荷。最初，最常用的是可移除超声装置。最近，已经开始使用低成本永久固定超声波传感器，其可永久地附连到紧固件的一端上。例如在以下专利中描述了此此类永久紧固件：1989年7月11授权的美国专利No. 4,846,001(Kibblewhite)；1992年7月21日授权的美国专利No. 5,131,276(Kibblewhite)；2006年1月31日授权的美国专利No. 6,990,866(Kibblewhite)；以及2011年10月4日授权的美国专利No. 8,028,5856(Kibblewhite)，通过引用而结合各个专利的主题，就好像其在本文完整地阐述那样。

使用超声波的紧固件中的载荷测量使用脉冲-回波技术来确定紧固件的飞行时间或声长度。利用用粘合剂粘结到紧固件的端部上的永久附连的传感器，这样的测量非常依赖传感器的位置和粘结的特性。除了提供机械附连之外，粘合剂还充当声耦合剂和联接到螺栓表面上的电容。为了使超声波传感器有效地发射和接纳声波，粘合剂层或“粘结线”必须是薄的且没有气泡。为了准确地测量载荷，传感器相对于螺栓柄在端部表面上精确地居中，以最大程度地减小螺栓柄的直径上的应力偏差的作用。由于这个可重复的薄粘结线难以实现，所以要用具有精度自动化机器人装备的制造设施，才能制造出最精确的永久超声波传感器载荷指示紧固件，诸如由位于宾夕法尼亚州的普鲁士王镇上的Load ControlTechnologies公司制造的i-bolt®紧固件。

需要快速地生产载荷指示紧固件来实现紧急测试和开发程序，并且因此超声载荷测量装备厂商提供超声波传感器，以便用户将超声波传感器粘结到紧固件上，以制作载荷指示紧固件。

这种超声波传感器和附连程序的示例在密歇根州的特洛伊镇上的MicroControl股份有限公司制造的MC900瞬时记录仪的操作手册中有描述，把该操作手册的主题通过引用而结合在本文中，就好像其在本文全部阐述那样。但是，这些手工制造工艺缺乏来精确定位传感器的有效办法，而且操作是困难和耗时的。此外，不良的粘结线可重复性可导致测量结果的不可靠和不准确。

因此仍然需要提供一种系统，其允许用户轻易且快速地制作载荷指示紧固件，同时实现工厂生产的载荷指示紧固件的精确定位和粘结完整性，并且提供实际技术来将传感器粘结到已经安装好的紧固件上，或者用于在紧固件无法定向成使得其粘结表面朝上的其它情形中。

发明内容

目前用户可用来将传感器附连到紧固件上的超声波传感器附连套件不设有用于定位和粘结超声波传感器的工具。用手粘结超声波传感器要求熟练的技术人员，过程非常慢且繁重，而且导致载荷指示部件缺乏专业制造设备中生产的载荷指示部件的可靠精确性。

根据本发明，提供低成本传感器粘结工具和技术，其可用来实现工厂制造的载荷指示部件的品质。本发明同时也允许把传感器附连到紧固件上，无论它们的定向如何。另外，本发明的粘结工具和技术可用来粘结需要精确定位和可靠粘结的其它小型物体，例如将标识标签粘结到制造好的构件或结构上。

关于实施本发明优选实施方案的进一步细节，参考下文与下面的插图的描述。

附图说明

图1显示典型的载荷指示紧固件的示例，其具有永久附连到螺栓头上的超声波传感器。