专利名称：确定脉冲扳手所执行的螺管接头紧固过程的质量的方法
技术领域：
本发明涉及一种确定螺管接头紧固过程的质量的方法，其中螺管接头借助于扭矩脉冲扳手进行紧固。
背景技术：
当利用扭矩脉冲扳手对螺管接头进行紧固的时候，在正确确定螺管接头紧固过程(包括紧固过程的结果)的状态和/或质量方面是有问题的。已经使用超声技术(即，测量穿过螺管接头的超声波的行程的时间)以得到在整个紧固过程中由螺管接头获得的夹持负载的指示。虽然在大多数情况下，这种夹持负载指示的方法已经足够准确，但是，要在高精度的螺管接头方面获得所需要的高级别的可靠的夹持负载指示则是不充分的。此外，在很多情况下，螺管接头部件存在缺陷并且无法获得可以令人接受的螺管接头质量。例如，一些螺管接头可能会承受错误的夹持长度、过早的屈曲、跳峰(peak-jumping)等，从而在紧固之后对螺管接头的质量产生负面影响。这些问题仅仅通过超声方法不能确保被发现。一种可以想到的解决这个问题的办法可以是将由穿过螺管接头的超声波行程时间的测量值而获得的夹持负载指示与例如扭矩测量值进行结合，从而使得两个独立的读数则会显示螺管接头或紧固过程的任何错误。然而，由于脉冲扳手固有的间歇动态行为，使得不可能或至少很难利用脉冲扳手中的扭矩传感器来获得所传递的扭矩大小的信息。
发明内容
本发明的目的是提供针对以上所述的问题的解决方案。特别地，本发明提供了一种调查和/或确定借助脉冲扳手所执行的螺管接头紧固过程的质量的方法，其中超声技术用来指示螺管接头的夹持负载，并且不受脉冲紧固过程中的动态力所影响的多余参数的读数被用以与夹持负载指示进行结合，从而评估螺管接头紧固过程的质量和/或结果。本发明的其他目的和优点将显示在随后的说明和权利要求中。
本发明的优选实施方案将进一步参考附图详细地在下文中进行描述，附图示意性地显示了适合于执行根据本发明的方法的脉冲扳手。
具体实施例方式根据本发明的方法涉及在借助螺管接头12将两个部件10、11夹持在一起时对螺管接头紧固过程的质量进行检测。该紧固过程是通过一种扭矩脉冲扳手13执行的。该扭矩脉冲扳手13包括外壳14、输出轴15和旋转马达18，该输出轴15设置有螺母座16，该旋转马达18经由脉冲发生单元20联接至输出轴15。脉冲发生单元20包括连接至马达18的惯性驱动构件21和用于将动能间歇地从惯性驱动构件21传递至输出轴15的液压联轴器。该脉冲发生单元20设置有角度编码器或旋转检测设备以及固定传感器单元23，该角度编码器或旋转检测设备的形式为固定至惯性驱动构件21的序列磁性环22，该固定传感器单元23靠近该磁性环22固定至外壳14，并且布置为响应于在惯性驱动构件21旋转时穿过磁性环22的磁极而进行信号传递。整个紧固过程的全部经历的旋转角度包括传递至螺管接头的每个扭矩脉冲所获得的角度增量的总和。具有这类型角度编码器的脉冲扳手之前在美国专利7，424，919中进行了描述。适合于执行根据本发明的方法的脉冲扳手还包括超声波元件24和未图示的控制单元，该控制单元用于计算超声波穿过螺管接头的行程的时间。该控制单元位于外壳14的后方部件28中并且经由延伸穿过脉冲单元21和马达18的导管而与超声波元件24进行通讯。超声波元件24被携载在螺母座16内部的输出轴15上并且用于产生并检测超声波。在螺管接头紧固过程期间，螺母座16和超声波元件24用于接合螺钉25的头部，该螺钉25的头部形成螺管接头12的一部分。螺母座16用于将紧固扭矩脉冲传递至螺钉25，而超声波元件24的目的是将超声波引入螺钉25并且当超声波从螺钉25的相对端部处反射之后接收返回波的回波。超声波信号被通讯至控制单元，并且以熟知的方式对行进时间或穿过螺钉25的超声波的行程的时间进行计算，并用于计算施加在螺钉25上的轴向张力和夹持负载。根据本发明的方法是基于一种经验，即仅仅使用穿过螺钉的超声波的行程的时间来计算施加在螺管接头上的夹持负载在某些情况下不足以保证能获取准确地获得夹持负载的可靠信息，这是因为螺管接头的不规则或缺陷可能会给出关于所获得的夹持负载的错误信息。并且，对螺纹夹持负载的超声波调查的设备可能发生故障并给出错误信息。然而，根据本发明的方法是基于超声波行程时间，以检测螺钉18所获得的夹持负载，但是为了获得关于紧固过程结果的独立的信息，对在紧固过程期间所经过的角距离与预定极限值进行比较。这就意味着发生在螺管接头上的缺陷(该缺陷会导致关于通过超声波技术的螺管接头所实际获得的夹持负载的错误信息)可以通过在紧固结束时螺管接头的总体经过角位移来进行检测。紧固过程中可接受的角度极限值通过预紧固研究来确定，其中大量类似的状态良好的螺管接头被紧固至所期望的夹持负载(基于超声波行程时间)，在整个紧固过程中的所指示的角度位移的正态分布被确定并用于建立可接受的角度极限值。如果在现实的螺管接头的紧固过程中，已经通过基于穿过螺管接头的超声波的行程时间的计算而确认已经获得了所期望的夹持负载，但是所指示的螺管接头的总体角度位移并不符合预紧固建立的极限值，则会产生NOK信号。因此，虽然由所指示的超声波行程时间计算的轴向负载已经达到了目标值，但是由于螺管接头的缺陷或损坏实际所获得的轴向负载并不是所期望的大小。在这种情况下，必须拆卸螺管接头并检查发生的缺陷。特别是在关键类型的螺管接头中，这种辅助的角度校准对于确保包含有实际的螺管接头的结构的质量和安全性而言是非常重要的。NOK信号还可以指示超声波行程时间测量值中的误差，这就意味着超声波操作设备应该被检测，必要的时候应该被维修。
权利要求
1.一种确定螺管接头紧固过程的质量的方法，其中螺管接头通过扭矩脉冲扳手来进行紧固，所述方法包括以下步骤: -通过反复监测紧固过程期间在所述螺管接头中引入的超声波的行程时间，从而指示紧固过程期间所述螺管接头获得的夹持负载， -指示所述紧固过程期间所述紧固接头的旋转移动，以及 -将所述螺管接头获得的夹持负载和所指示的旋转移动与预定极限值进行比较，从而对所执行的紧固过程的质量接受度进行调查。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述旋转移动是通过对在反复的扭矩脉冲中所获得的连续旋转增量进行求和而获得的。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述连续旋转增量被表示为在动能从惯性驱动构件传递至脉冲扳手的输出轴的情况下，每个连续脉冲中所述脉冲扳手的脉冲机构的所述惯性驱动构件的停止点的逐步位移。
全文摘要
一种确定借助脉冲扳手所执行的螺管接头紧固过程的质量的方法，该方法包括通过计算引入到螺管接头的超声波行程时间而对夹持负载进行确定，并且将螺管接头的总体旋转移动与预定角度极限值进行比较，该预定角度极限值作为已经被螺管接头中引入的超声波行程时间所指示的目标轴向负载水平。螺管接头所获得的总体旋转移动和角度极限值之间所发生的差异将表示有缺陷的螺管接头和/或故障的超声波行程时间测量，这就意味着紧固过程质量不可接受。
文档编号B25B23/14GK103153546SQ201180046778
公开日2013年6月12日 申请日期2011年6月29日 优先权日2010年9月30日
发明者C-G·卡兰, T·林德贝克 申请人:阿特拉斯·科普柯工业技术公司