专利名称：用于以连续等级自动调整旋拧工具的旋拧速度的方法和对应的工具的制作方法
技术领域：
本发明的领域是工具的领域。更具体来说，本发明涉及工业工具，且特定来说涉及 经设计以用预定扭矩执行旋拧的工具。
背景技术：
在本发明的领域中，旋拧工具非常广泛地用于工业部门中，且可为固定的(包含 安装于机器或操纵器上的工具)或便携式的。这些工具根据既定用途可包含电动或气动驱动构件。日益常见的是在工业领域中使用的旋拧工具包含如下的构件或将连接到如下的 系统其实现由工具执行的操作的可跟踪性，从而提供例如对结果的记录，所述结果例如 为最终旋拧扭矩、最终旋拧角、操作的日期和时间，或表示所执行的旋拧的质量(良好或不 良，根据预定参数)的曲线。此类型的工具和/或系统因此使得可执行广范围的参数化和控制操作，其对于确 保所生产组合件的质量来说是重要的。应了解，在以操作的质量及其可跟踪性为目标的工业方法中，紧固扭矩以及关于 其的数据对于以下各项是重要的适当地控制工具；以精度制造组合件；跟踪旋拧结果。在当前时间，旋拧工具因此典型地配备有用于瞬时测量紧固扭矩的构件，其中通 过这些测量构件获得的数据由工具的马达的控制构件使用，以便在已达到预定的最终紧固 扭矩时将其停止。而且，常见的是设计旋拧工具以便以两个连续阶段来实施第一所谓的预旋拧阶段，在此期间工具以低扭矩作用于待以预定高速旋拧的元 件；第二所谓的紧固阶段，其中工具以高扭矩作用于待以比第一阶段中慢的预定速度 旋拧的元件。然而，在实践中，应注意，由工具施加的紧固扭矩超过最终设定点紧固扭矩，这是 由于已传输马达停止设定点时工具的响应时间造成的。此现象称为“过冲”。当然，此现象是完全不合意的，因为其涉及损坏工具和/或工具正在上面使用的 组合件的风险。以两个连续阶段操作的工具因此具有以下缺点当用于紧固阶段的预定速度太快 时，造成上述现象，从而导致扭矩过冲；或当用于紧固阶段的预定速度太慢时，造成生产率 损失。而且，用这些工具，用户必须选择旋拧程序的速度，其当然会有出错的风险。
此外，旋拧程序一旦由操作者设定便针对由工具执行的所有旋拧循环应用于对应 的工具，其与待生产的连续组合件的特性无关，所述特性可在组合件之间有所不同。
发明内容
本发明特定来说用于克服现有技术的此缺点。更具体来说，本发明目的在于提出一种用于自动调整旋拧工具的旋拧速度以便避 免在旋拧循环结束时发生扭矩过冲的方法。在此意义上，本发明特定来说既定提出此方法，其中旋拧速度直接与旋拧扭矩的 变化相关联，同时避免了旋拧速度的随机变化。本发明还既定提供此方法，其可容易地从一类组合件变换到另一类组合件，且更 具体来说，其根据正在制造的组合件的特性(螺纹改变、组合件硬度等)智能地调整旋拧循 环。在此意义上，本发明的目的是提供此方法，其不涉及由用户做出的选择。本发明还既定提供此方法，其可以减少或者避免产率的损失。这些目的以及下文将出现的其它目的由本发明实现，本发明涉及一种用于在旋拧 循环期间自动调整旋拧工具的旋拧速度的方法，其中所述工具包含用于测量紧固扭矩的构件；用于计算随着时间而变的所述扭矩的变化的构件；用于基于所述工具的最大旋拧速度VMax计算设定点速度Vc的构件；用于存储最终紧固扭矩的构件；所述方法的特征在于其包含执行至少两个连续等级，其中所述设定点速度Vc在 每一等级期间保持恒定且从一个等级到下一等级进行调整，且所述设定点速度Vc经计算 以使得Vc = VMaxXKl X K2，其中Kl是针对随着时间而变的所述扭矩的变化范围的恒定系数，且K2是针对所 述最终扭矩的百分比范围的恒定系数，且每一等级由以所述最终扭矩的百分比的形式表达 的上限和下限预定义，且从一个等级到下一等级的改变导致所述系数K2的值的改变。因此，本发明使得可获得一种用于渐进地减少旋拧速度的方法，其在所述等级考 虑到随着时间而变的扭矩变化值的范围内是经优化且可靠的，其对于避免最终目标扭矩的 过冲是重要的。另外，根据两个系数的组合计算设定点速度有助于细化所述方法的参数且有助于 旋拧速度的渐进减少，且因此有助于优化此方法，其中一个系数与随着时间而变的扭矩变 化值范围相关联，且另一系数与最终扭矩百分比值范围相关联。而且，旋拧循环是根据旋拧速度保持恒定的等级来执行；随后可以预定方式限制 连续等级的数目，使得在旋拧循环期间发生旋拧速度的较少改变，从而确保对操作者的方 便，或至少防止突然的且随机的速度变化的感觉。此外，根据本发明的方法根据能够在旋拧循环期间发生的变化以及与组合件改变 (螺纹改变、硬度改变等)相关联的变化来自动调整工具的旋拧速度。应注意，由于根据本发明的方法“独自地”调整旋拧速度，因此旋拧循环的操作不涉及如同现有技术的典型解决方案的情况中那样操作者在工具控制器上输入旋拧参数。所述方法优选根据以下特征中的至少一者来实施K2的值在所述用于测量所述紧固扭矩的构件检测到低于所述下限的值的扭矩值 时增加；K2的值在所述用于测量所述紧固扭矩的构件检测到高于所述上限的值的扭矩值 时减小。
根据优选解决方案，等级改变导致对系数Kl的修正。根据有利的解决方案，通过考虑在先前等级期间获得的随着时间而变的所述扭矩 变化的测量而针对一等级来确定Kl的值，其中将Kl的初始值设定为1。根据特定实施例，所述方法经实施以使得基于表而修正系数K1，所述表指示随着 时间而变的多个连续且增加的扭矩变化范围，且提供针对每一范围的Ki的值，其中所述表 中的所述Kl的值随着所述范围增加而减小。应注意，由于Kl的初始值被设定为1，因此如果所述方法涉及返回到第一等级，那 么其不一定涉及返回到Kl的初始值。根据另一有利特征，系数K2是针对每一等级预定的。本发明还涉及一种旋拧工具，其包含用于测量紧固扭矩的构件；用于计算随着时间而变的所述扭矩的变化的构件；用于基于所述工具的最大旋拧速度VMax计算设定点速度Vc的构件；用于存储最终紧固扭矩的构件；用于执行所述旋拧速度的至少两个连续等级的减小的构件，其中所述设定点速度 Vc在每一等级期间保持恒定且从一个等级到下一等级减少，且所述设定点速度Vc经计算 以使得Vc = VMaxXKl X K2，其中Kl是针对随着时间而变的所述扭矩的变化范围的恒定系数，且K2是针对所 述最终扭矩的百分比范围的恒定系数，且每一等级由以所述最终扭矩的百分比的形式表达 的上限和下限预定义，且从一个等级到下一等级的改变导致所述系数K2的值的改变。
在以下参考单个附图对为说明性和非限制性目的提供的本发明优选实施例的描 述中将更明了本发明的其它特征和优点图1展示在根据本发明优选实施例的方法中旋拧速度以五个连续等级渐进减少 的曲线。
具体实施例方式如上文指示，本发明的原理在于以下事实提出一种用于随着扭矩改变而自动调 整旋拧速度的方法，其中旋拧速度是根据由随着时间而变的扭矩变化的上限和下限以及待 实现的最终扭矩的百分比界定的连续等级来调整，其中从一个等级到下一等级的旋拧速度 减小且是基于两个系数来计算
第一系数K1，其是根据扭矩的改变速率dC/dT或换句话说根据随着时间而变的扭 矩变化来确定；第二系数K2，其是根据相对于将达到的最终扭矩而达到(测量)的扭矩等级来确定。对于每一等级，设定点速度Vc如下界定Vc = VMaxXKlX K2，其中VMax =工具的最大速度(从工具马达且可能从并入在工具中的缩减器的特性获得)，且其中Kl和K2经界定以使得设定点速度小于或等于工具的最大速度。根据本发明的用于实施用于旋拧速度的渐进减少的方法的旋拧工具包含用于测量紧固扭矩的构件，包含例如应变计；控制微处理器，其特定来说既定执行以下操作计算随着时间而变的扭矩变化；根据等式Vc = VMaxXKl X K2计算设定点速度Vc ；存储将达到的最终紧固扭矩；存储系数Kl和K2的值；存储随着时间而变的界定范围的扭矩变化上限和下限，且存储针对每一范围的系 数Ki的值；存储针对每一等级的下部和上部最终扭矩百分比值。应注意，随着时间而变的扭矩变化(瞬时紧固扭矩由应变计测量)是由微处理器 根据以下等式计算的dC/t = Δ C/ Δ Tx将达到的最终紧固扭矩/工具的最大扭矩。还应注意，在每一水平期间，因为以预定方式设定系数Kl和Κ2且设定点旋拧速度 Vc等于VMaxXKl ΧΚ2(最大值针对所考虑的工具是恒定的)，所以设定点旋拧速度Vc在所 考虑的等级期间也是恒定的。根据旋拧条件对旋拧速度的自动调整(导致紧固扭矩的改变，测得的紧固扭矩的 值是用于执行根据本发明的方法的输入数据)是通过从一个等级到下一等级修改系数Kl 和Κ2来获得的。为此，系数Κ2的值经改变以使得Κ2的值在所述用于测量紧固扭矩的构件检测到低于所述下限的值的扭矩值时增 加；Κ2的值在所述用于测量紧固扭矩的构件检测到高于所述上限的值的扭矩值时减 小。除此之外，等级改变导致对系数Kl的修正，因为Kl的值优选是通过考虑在先前等 级期间随着时间而变的扭矩变化的测量而针对一等级来确定的(其中Ki的初始值被设定 为1)。根据特定实施例，所述方法根据以下特征中的至少一者来实施在等级改变之后修正系数Κ1，使得Kl的值在先前等级η-1中随着时间而变的扭矩 变化相对于等级η-2中随着时间而变的扭矩变化增加时减小；在等级改变之后修正系数Κ1，使得Kl的值在先前等级η-1中随着时间而变的扭矩变化相对于等级n-2中随着时间而变的扭矩变化减小时增加；应注意，控制微处理器经编程以使得当其以Vc = VMaxXK1XK2执行设定点速度Vc 的计算时，如果K1XK2 > 1，那么微处理器自动执行校正以便设定K1XK2 = 1。图1展示依据根据本发明的方法的优选实施例，在设定点旋拧速度中的渐进减少 的曲线图，其包含五个连续等级。如附图中所示，旋拧速度的渐进减少以五个连续等级1、2、3、4和5发生。 瞬时扭矩值由用于测量工具的扭矩的构件提供到工具的微处理器(随着时间而 变的扭矩改变的曲线图因此线性地来展示，其不一定是所有组合件的情况)。等级1、2、3、4和5通过由微处理器存储的上限和下限预定义，其中这些极限根据 实例实施例为如下等级1 在最终扭矩的0%到10%的范围内的最终扭矩百分比值范围；等级2 在最终扭矩的10%到30%的范围内的最终扭矩百分比值范围；等级3 在最终扭矩的30%到70%的范围内的最终扭矩百分比值范围；等级4 在最终扭矩的70%到90%的范围内的最终扭矩百分比值范围；等级5 在最终扭矩的90%到100%的范围内的最终扭矩百分比值范围；Kl和K2的值是预定的且由微处理器存储。根据此实例实施例，K2的值为如下等级1 :K2 = 1 ；等级2 :Κ2 = 0. 8 ；等级3 :Κ2 = 0. 5 ；等级4 :Κ2 = 0. 2 ；等级5:Κ2 = 0. 1。Kl的值是通过考虑在等级η-1期间随着时间而变的扭矩变化(dC/dT)的测量来针 对等级η确定的。如上文指示，等级改变导致对系数Kl的修正。因此，当提供到工具的微处理器的 测得扭矩值达到所考虑等级的极限中的一者时，方法涉及工具的等级改变以用于渐进地执 行旋拧循环，且因此应用对应于新等级的Κ2的值。除此之外，微处理器使用关于扭矩变化和先前等级的持续时间的数据来计算在先 前等级期间随着时间而变的平均扭矩变化。微处理器使用所存储数据的表以便根据在先前等级期间随着时间而变的平均扭 矩变化的计算结果来选择Kl的值，其中Kl的值例如为如下针对ONm/s 与 30Nm/s 之间的 dC/dt, Kl = 1. 8 ；针对30Nm/s 与 75Nm/s 之间的 dC/dt，Kl = 1. 4 ；针对75Nm/s 与 150Nm/s 之间的 dC/dt，Kl = 1 ；针对150Nm/s 与 210Nm/s 之间的 dC/dt，Kl = 0. 8 ；针对210Nm/s 与 300Nm/s 之间的 dC/dt，Kl = 0. 6 ；针对大于300Nm/s 的 dC/dt，Kl = 0. 4。这些值是以表的形式存储，所述表指示随着时间而变的多个连续且增加的扭矩变 化范围，且提供针对每一范围的Kl的值。大体上，表中的Kl的值随着范围增加而减小。
当然，在不脱离本发明的范围的情况下，可根据待生产的组合件的类型来调整等级的数目，且因此可调整Kl和K2的值。
权利要求
一种用于在旋拧循环期间自动调整旋拧工具的旋拧速度的方法，其中所述工具包含用于测量紧固扭矩的构件；用于计算随着时间而变的所述扭矩的变化的构件；用于基于所述工具的最大旋拧速度VMax计算设定点速度Vc的构件；用于存储最终紧固扭矩的构件；所述方法的特征在于其包含执行至少两个连续等级，其中所述设定点速度Vc在每一等级期间保持恒定且从一个等级到下一等级进行调整，且所述设定点速度Vc经计算以使得Vc＝VMax×K1×K2，其中K1是针对随着时间而变的所述扭矩的变化范围的恒定系数，且K2是针对所述最终扭矩的百分比范围的恒定系数，且每一等级由以所述最终扭矩的百分比的形式表达的上限和下限预定义，且从一个等级到下一等级的改变导致所述系数K2的值的改变。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述K2的值在所述用于测量所述紧固扭矩 的构件检测到低于所述下限的值的扭矩值时增加。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述K2的值在所述用于测量所述紧固扭矩 的构件检测到高于所述上限的值的扭矩值时减小。
4.根据权利要求1到3中任一权利要求所述的方法，其特征在于等级改变导致所述系 数K1的修正。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于通过考虑在先前等级期间获得的随着时间 而变的所述扭矩变化的测量而针对一等级来确定所述K1的值，其中将K1的初始值设定为 1。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于基于表而修正所述系数K1，所述表指示随 着时间而变的多个连续且增加的扭矩变化范围且提供针对每一范围的K1的值，其中所述 表中的所述K1的值随着所述范围增加而减小。
7.一种旋拧工具，其包含 用于测量紧固扭矩的构件；用于计算随着时间而变的所述扭矩的变化的构件；用于基于所述工具的最大旋拧速度VMax计算设定点速度Vc的构件；用于存储最终紧固扭矩的构件；用于执行旋拧速度的至少两个连续等级的减小的构件，其中所述设定点速度Vc在每 一等级期间保持恒定且从一个等级到下一等级减少，且所述设定点速度Vc经计算以使得 Vc = VMaxXKlXK2,其中K1是针对随着时间而变的所述扭矩的变化范围的恒定系数，且K2是针对所述最 终扭矩的百分比范围的恒定系数，且每一等级由以所述最终扭矩的百分比的形式表达的上 限和下限预定义，且从一个等级到下一等级的改变导致所述系数K2的值的改变。
全文摘要
本发明涉及一种用于在旋拧循环期间自动调整旋拧工具的旋拧速度的方法，所述方法的特征在于其包含执行至少两个连续等级，其中设定点速度Vc在每一等级期间保持恒定且从一个等级到下一等级进行调整，且所述设定点速度Vc经计算以使得Vc＝VMax×K1×K2，其中K1是针对随着时间而变的扭矩的变化范围的恒定系数，且K2是针对所述最终扭矩的百分比范围的恒定系数，且每一等级由以所述最终扭矩的百分比的形式表达的上限和下限预定义，且从一个等级到下一等级的改变导致所述系数K2的值的改变。
文档编号B25B21/00GK101863004SQ20101015087
公开日2010年10月20日 申请日期2010年4月19日 优先权日2009年4月17日
发明者热拉尔·派特巴纳尔, 若斯兰·马里斯 申请人:乔治雷诺公司