用于对螺纹连接件进行已记录的上紧或紧固的方法与流程

本发明涉及一种方法，该方法通过使用轴向操作的，优选地液压驱动的张紧装置和设置有记录模块的过程控制单元用于对由带螺纹的螺栓和拧在其上的螺母组成的重载荷螺纹连接件进行已记录的上紧或紧固。

通过这种方法，螺纹连接件通过扫描布置在螺纹连接件上的标识，优选地条形码标识被识别。这样检测的数据被存储在记录模块中。螺纹连接件通过张紧装置通过在带螺纹的螺栓的螺纹端部上轴向拉伸而纵向延伸，并且因此花费的上紧力和/或上紧压力被存储在记录模块中。在纵向延伸之后，螺母通过使用手动扭矩扳手被转动，并且实际上花费的手动扭矩被存储在记录模块中。

背景技术：

从现有技术已知液压操作的螺栓张紧装置，例如从wo2008/092768a2、wo2010/054959a1或de102015104133al。通过这种类型的张紧装置，首先，可更换衬套被拧到(带螺纹的)螺栓上或被引起与其接合以便张紧该螺栓。为此，可更换衬套可以设置有对应的内螺纹。可更换衬套被布置在液压气缸外壳内并且被夹带可更换衬套的至少一个活塞包围。活塞(例如作为液压活塞-气缸单元的一部分)可以轴向地夹带可更换衬套。要被张紧的螺栓因此轴向延伸。在它延伸时，相对于机器部分支撑螺栓的螺母可以被紧固，即，可以被转动。

通常，实际上使用的操作参数以及涉及相关螺纹情况的一般数据不被检测和记录。这种数据可以是例如制造商、螺栓或螺母的类型或型号，以及螺栓和/或螺母的上紧和扭矩值。通常，螺栓张紧装置没有用来检测和记录这种数据的合适装置。此外，通常没有用来评估、检查和可靠地存储这种数据的措施。这可以与其中永久控制检查是必要的并且为了安全原因必须证明充分强的螺纹连接件的螺纹连接件相关，例如在具有化学或核危险物品的反应器或存储容器的情况中。

此外，如果螺栓张紧装置的用户最初不知道对于要被张紧的螺栓与其关联的所需的或理想的液压压力和上紧压力或上紧力位于哪个区域中，则存在问题。该值可以取决于螺栓的类型、制造或尺寸而变化。在有疑问的情况中，这可能导致螺栓加载有过高的张应力，该过高的张应力可能最终导致带螺纹的螺栓断裂或拉长。除了影响操作安全的这些因素外，如果螺栓不加载有理想的上紧力，则也可能减小上紧或紧固过程的品质和精度。当转动螺母时使用小于理想的扭矩时，这也适用。

通过合适的传感器或扫描器通过读取标识(例如条形码)获得信息是众所周知的。因此，组成部分、标签、广告板等等可以设置有标识，该标识然后被合适的扫描器检测和读取。在识别之后，为相应的条形码存档的特别信息可以被取回。这种条形码扫描器作为标准被集成在现代电信设备中。因此，结合合适的应用软件(app)的相机承担这种条形码扫描器的功能。作为分离的设备的条形码扫描器例如从零售业已知用来在收银台扫描所购物。决定性的是，条形码扫描器设置有光源并且在扫描过程期间被布置在离扫描对象一定距离处。然而，条形码必须位于物镜或扫描器的入射场或曝光范围中。相对于扫描对象布置扫描器经常独立于角度。偏离扫描器和条形码之间的理想布置角度的布置可以在合适的情况下由合适的聚焦光学器件补偿。

技术实现要素：

本发明的目标是当通过轴向操作的张紧装置上紧或紧固高张力螺纹连接件时实现专用于每一个螺纹类型的数据记录，并且因此改善拧紧过程的操作可靠性、品质和可再现性。

这通过根据以下描述的方法被实现。

如已经描述的，提供一种方法，该方法用于通过使用轴向操作的，优选地液压驱动的张紧装置和设置有记录模块的过程控制单元对由带螺纹的螺栓和拧在其上的螺母组成的重载荷螺纹连接件进行已记录的上紧或紧固，其中：

1)该螺纹连接件通过扫描被布置在该螺纹连接件上的标识，优选地条形码标识被识别，并且这样检测的数据被存储在该记录模块中；

2)螺纹连接件借助于张紧装置通过在带螺纹的螺栓的带螺纹的端部轴向拉伸而被延长并且将由此施加的上紧力和/或上紧压力存储在记录模块中；

3)在延长之后，通过使用手动扭矩扳手转动螺母并且实际上施加的手动扭矩因此被存储在记录模块中。

通过使用该方法，每一种螺纹情况下的不同数据被可靠地记录并且可以以可再现的方式被存储。该数据可以为一般性质的，并且包括例如螺纹连接件的制造商的标记、样式、序列号、型号、类型或物理和技术参数。该数据可以关于带螺纹的螺栓或者也关于螺母。

在扫描螺纹连接件之后，该螺纹连接件被识别并且识别结果被存储在记录模块中。在记录模块中，被识别的螺纹连接件可以另外被赋予日期、时间、项目编号或其它数据，并且这些可以被一起存储。

该数据被存储在通用文件中，该通用文件可以特别地存放在外部服务器、外部计算机单元上或在数据云中。这适用于施加的上紧力和/或上紧压力，也适用于实际上施加的手动扭矩，因此用于存储在记录模块中的所有数据。所有数据可以被存储在单个文件中或在数个不同文件中。该数据的记录使螺纹连接件的品质和状况检查能够在以后在任何时间被执行，更特别地实现在较长时期上的后续检查。

在本发明的有利构造中，在螺纹连接件的识别之后，在操作者开始上紧过程之前，从过程控制单元建议操作者存储在数据库中的上紧力和/或上紧压力。过程控制单元可以为了这个目的而访问电子数据库。数据库可以包含用于相关的识别的螺纹连接件的上紧力和/或上紧压力的最佳的或推荐的值和/或值范围。通过使用这样提出的参数，可以保证螺纹连接件的更安全的和/或优化的上紧。

在自动提出操作参数之后，产生另外的安全阶段，在该安全阶段中，操作者必须手动地确认或开始上紧过程的启动。

如果操作者在另一方面根据其自身的经验偏好不同的上紧力和/或上紧压力，则他不接受过程控制单元的参数提议。他然后可以手动地输入另一值并且启动上紧过程，该上紧过程然后同样被记录在记录模块中。

操作者或用户可以通过输入单元(例如，通过过程控制单元的触摸屏或外部操作装置)手动地输入所有相关数据。触摸屏或操作装置同时可以是显示单元。拧紧过程因此可以被视觉地跟随且控制。

根据本发明的另外构造，在螺纹连接件的识别之后，过程控制单元自动选择存储在数据库中的上紧力和/或上紧压力并且液压螺纹张紧装置的泵自动移动到这个压力。该泵调节液压驱动的张紧装置中的压力并且通过对应的供应和排出管路连接到这个张紧装置。该泵可以通过信号处理器连接到过程控制单元。

有利的是，在通过过程控制单元的螺纹连接件的识别之后，过程控制单元自动选择存储在数据库中的上紧力和/或上紧压力，并且上紧过程通过使用选定的值被自动地开始。

为了执行根据本发明的方法，特别地使用张紧装置。这个装置包括：气缸外壳，该气缸外壳被设计为液压气缸；可更换衬套，该可更换衬套被布置在气缸外壳中并且该可更换衬套在面向带螺纹的螺栓的其端部设置有内螺纹并且可以拧到带螺纹的螺栓上；和至少一个活塞，该至少一个活塞在气缸外壳中轴向地可移动并且可以连接到液压供应装置并且通过该至少一个活塞居中地引导可更换衬套并且通过该至少一个活塞可以轴向地夹带可更换衬套。气缸外壳或与其连接的部件可以被支撑在基座(例如作为邻接装置的机器元件)上。当使用这种类型的液压张紧装置时，根据本发明的方法是特别有利的。由于当通过在其带螺纹的端部部分上拉伸而延伸带螺纹的螺栓时巨大的力出现。施加的上紧力和/或液压上紧压力的记录可能特别有利于安全记录或参数监视的范围内的操作可靠性。

在高的上紧力和/或上紧压力的情况下，特别地存在带螺纹的螺栓弹起或射出的危险。也可能发生的是，可更换衬套在这种情况中离开螺栓的螺纹并且同样射出。为了避免这种情况，对于被识别的螺纹连接件适合的且/或最佳的上紧力和/或上紧压力的自动选择可能是有利的，不管有或没有来自用户的后续释放要求。

更有利的是，通过根据本发明的方法中已经使用的手动扭矩扳手将可更换衬套拧到带螺纹的螺栓上。当将可更换衬套拧到螺栓上并且转动螺母时，根据本发明的方法的两个重要步骤通过同一个工具被同时执行。手动扭矩扳手可以是电子手动扭矩扳手。

有利的是，通过传感器，更特别地条形码扫描器扫描标识。这个传感器可以是光学传感器。该传感器可以是张紧装置、手动扭矩扳手或分立设备的部件。光学传感器通常是相对划算的，可以被容易地应用并且容易地操作。这促进将这种类型的传感器实施在张紧装置中或手动扭矩扳手上。传感器条形码扫描器可以例如布置在张紧装置外部或张紧装置内部。附接件可以在气缸外壳外部或在可更换衬套内部。

如果传感器位于手动扭矩扳手上，则传感器可以在任何位置被布置在那里。然而，重要的是，传感器不被手动扭矩扳手的机械地操作的元件(例如多边缘)损坏。在手动扭矩扳手上的传感器的布置可以具有关于扫描器的灵活性和操纵的优点。由于该手动扭矩扳手比张紧装置轻且窄。

该传感器可以被布置成静止的或者以可释放的方式被附接。可释放布置的优点是能够定期检查传感器并且当损坏时更换它。应当同样地观察到，当扫描条形码时，传感器被布置或保持在条形码附近，即使得条形码位于光学传感器的辐射范围、照明范围或检测范围内。该扫描通常被无接触地执行，即，传感器可以位于离条形码一定距离处。

该传感器还可以是包括过程控制单元的计算机单元的直接组成部分。在这种情况中，可能有利的是，该传感器是相机。

该计算机单元优选地是可移动计算机，更特别地平板计算机，智能手机，或特别地适合于此的其它计算机模块。重要的是，计算机单元具有显示单元以及输入单元。显示单元和输入单元可以被共同地实施在触摸屏中。输入单元此外可以形成为键盘或按钮。固定计算机用作计算机单元也是可能的。在每一种情况中，传感器通过信号处理器连接到过程控制单元。

张紧装置和/或手动扭矩扳手和/或分离的装置可以根据本发明设置有发送和接收单元，该发送和接收单元通过信号处理器连接到过程控制单元，通过该发送和接收单元，与过程控制单元的数据交换是可能的。在扫描、上紧和转动过程之下的相关数据然后可以被转发到过程控制单元并且由这引起的对应数据可以被发送到张紧装置或手动扭矩扳手的相关发送和接收单元。

过程控制单元也包括发送和接收单元。发送和接收单元可以是例如具有发送和接收模块的电路板。发送和接收单元可以以无线信号连接彼此连接或有线地彼此连接。例如，wlan、无线电或umts连接是合适的。实际上，任何类型的现代无线信号传输在这里可能是合适的。通过导体板或电路板的电子连接路径也可能是合适的，只要连接路径将不同的组成部分连接到彼此。

有利的是，过程控制单元以及传感器通过常用应用程序被控制。这可以被安装例如在计算机单元上。计算机单元和外部液压供应装置与泵一起可以布置例如在手推车上。

根据本发明的另外构造，施加的上紧力或上紧压力可以由压力传感器和/或力传感器测量。数个压力和/或力传感器也可以用于此。压力和/或力传感器可以是液压供应装置的直接组成部分。

此外，传感器也可以通过根据本发明的方法用于测量螺纹长度。对应的传感器也被设置用来测量实际上施加在手动扭矩扳手上的扭矩。

通过该方法的另外配置，提出转动该螺母通过布置在张紧装置上的传动装置被执行，其中这个传动装置设置有旋转角度传感器。这个传感器检测在转动期间被包括的旋转角度。这个旋转角度可以是螺母自身的旋转角度，或例如由转动传动装置的元件的一个执行的另一表征旋转角度。这样检测的角度值同样被存储，为此，旋转角度传感器通过信号处理器被连接到过程控制单元使得检测的旋转角度值在过程控制单元中可用以便处理和评估。

通过这个评估，作出关于剩余延伸的声明，并且因此从结合带螺纹的螺栓的已知螺距的包括的旋转角度值推断带螺纹的螺栓的伸长。这个伸长值被记录在记录模块中。

如果对应于带螺纹的螺栓的伸长的预定旋转角度被包括并且螺母然后以预定扭矩转动到止动件，则保证带螺纹的螺栓以对应的力被上紧。

必要的是，记录模块包括存储器和/或数据库。关于标识和上紧和转动过程的数据，更具体地所用的上紧力和/或上紧压力，以及实际上施加的手动扭矩可以被存储在该存储器和/或该数据库中。

根据本发明的更优选的构造，一旦上紧和转动过程结束，就向用户显示光信号。

附图说明

从图中示出的示例性实施例的以下描述，根据本发明的方法的另外细节和优点将变得明了。在附图中：

图1示出夹紧两个机器部分的具有螺母的带螺纹的螺栓；

图2以透视图示出液压操作的带螺纹的螺栓张紧装置，该张紧装置被设置成与带螺纹的螺栓对准并且被支撑在上机器部分上。也示出的是手动扭矩扳手，该手动扭矩扳手用来将可更换衬套拧到带螺纹的螺栓上。

图3示出张紧过程期间的与图2中相同的带螺纹的螺栓张紧装置；

图4示出当通过手动扭矩扳手紧固螺母时与图2和图3中相同的带螺纹的螺栓张紧装置。

具体实施方式

在图1到图4中示出了根据本发明的用于对重载荷螺纹连接件1进行已记录的轴向上紧或紧固的方法。

如图1中示出的，这种螺纹连接件1由长的带螺纹的螺栓2和拧在其上的螺母3组成。螺纹连接件1在这里将两个机器部分5、6张紧到彼此。除了带螺纹的螺栓2和螺母3外，另外元件也可以是螺纹连接件1的组成部分，例如，要被张紧的另外机器部分6的远离螺母3的侧部上的另外螺母。垫圈也经常是这种螺纹连接件1的组成部分。为了根据本发明的方法，标识7必须被布置在螺纹连接件1上，因此被布置在带螺纹的螺栓2或螺母3上。这在图1中被示出，例如使用条形码7，该条形码被布置在带螺纹的螺栓2的端部侧8或带螺纹的螺栓端部上。然而，标识7也可以布置在带螺纹的螺栓上的其它地方和/或螺母的其它地方。

条形码7首先通过合适的传感器被扫描。传感器或扫描器可以例如布置在手动扭矩扳手10(图2)上，该手动扭矩扳手如下面描述的在根据本发明的方法的范围内在任何情况中被使用。传感器或扫描器也可以是可移动计算机单元(例如，平板电脑、智能手机或可移动计算机单元)的一部分。该传感器可以是例如相机。仅用于扫描标识7的分离的扫描模块也可以在根据本发明的方法的范围内被使用。条形码然后可以通过传感器被检测并且螺纹连接件1可以在实际上紧或紧固之前被识别。

在张紧装置11自身中或上的传感器或扫描器的布置也可以被设置。张紧装置11然后被设置在要被张紧的螺栓2上并且条形码正好在张紧之前被扫描。

通过扫描获得的信息是识别螺纹连接件1(例如，螺纹连接件的确切类型)的基础。螺纹连接件1然后在下一步骤中通过在带螺纹的螺栓2的带螺纹的端部15上仅仅轴向拉伸而伸长。

为了这个伸长过程，可以为操作者或用户提供处理参数以便通过用于相关的已识别的类型的螺纹连接件1的过程控制单元上紧或转动，例如通过取回存储在数据库中的具有对应值的数据页。用户然后可以确认或拒绝向他建议的参数的使用。根据本发明的方法也可以在没有这种类型的参数建议的情况下被执行。

具有液压供应装置的泵的自动压力调节和上紧过程的后续自动开始的自动方法是可能的。

图1中示出的重载荷螺纹连接件1通过仅仅轴向操作液压地操作的张紧装置11被上紧或紧固。张紧装置11和上紧并紧固的过程在图2到图4中被示出。螺纹连接件1通过在突出超过螺母的带螺纹的螺栓2的带螺纹的端部上轴向地拉伸而纵向地延伸。因此花费的上紧力fa和/或通过液压装置施加的上紧压力pa被自动存储在记录模块中，即独立于由用户根据其经验设置的上紧力，或由系统建议并且从数据库中的值获取的上紧力fs和/或存储的上紧压力ps。

在通过上紧装置11，预定的预张紧力fvm沿螺栓的纵向方向在带螺纹的螺栓2上被施加一定时间时，被拧到带螺纹的螺栓2上的螺纹连接件1的螺母3可以被上紧或再上紧。这通过手动扭矩扳手10发生。实际上被施加直到被释放的手动扭矩mh同样被存储在记录模块中。

在图2到图4中以透视图被示出的张紧装置11将在下面参考根据本发明的方法被更详细地描述。应当注意，张紧装置11在图中以剖视图被示出为部分地打开的。

居中地布置在张紧装置11中的可更换衬套12在其下端部设置有内螺纹13。在开始张紧过程之前，可更换衬套12通过这个内螺纹13拧到突出超过螺母3的带螺纹的螺栓2的带螺纹的端部部分15上。这个拧紧优选地通过手动扭矩扳手10进行。对于实际张紧过程，拧到带螺纹的螺栓2上的可更换衬套12被液压地设置在轴向张紧下，因此带螺纹的螺栓2沿纵向方向延伸长度δl。该力fvm现在作用在带螺纹的螺栓2上。

由于螺栓2的暂时伸长，螺母3的下侧变得自由，使得螺母3可以首先以小的扭转阻力转动并且然后以递增的扭转阻力转动并且可以以这种方式被紧固。布置在螺母附近的转动装置17在这里是有帮助的。这可以是张紧装置11的构成部分。手动扭矩扳手10被设置在转动装置17上。

液压张紧机构由承受压力的气缸外壳18包围。气缸外壳18的刚性突起向下形成包围螺母3的支撑管19。支撑管19可以与气缸外壳18成一体或者替代地为与气缸外壳18分离的部分但可以放置在其上。支撑管19在其下侧打开并且支撑在固定的基座(例如，机器部分5)上，该机器部分在张紧过程期间用作邻接装置。对于这里描述的方法，邻接装置是该机器部分5，螺母3以其下侧支撑在该机器部分上。

通过支撑管19中的开口操作的传动装置17可以被设置用来转动螺母3。这个传动装置形成转动装置17。

转动所需的扭矩通过来回移动设置在传动装置17上的手动扭矩扳手10被施加，直到达到设定的扭矩并且释放扭矩扳手10。螺母3自然地仅可以在张紧装置11仍然工作时被转动。

液压连接20位于气缸外壳18上的侧部，通过该液压连接，张紧装置11的液压操作室21阀控制地连接到外部液压供应装置。外部液压供应装置与该泵一起可以例如布置在手推车上。在液压气缸中存在活塞25，该活塞安装成沿纵向方向可移动，与气缸的内壁密封。活塞25通过供给液压压力到气缸的液压操作室21中被抬高。这可以例如抵抗强力弹簧的力而发生，该强力弹簧从上方偏压活塞25并且该强力弹簧用作活塞重置弹簧并且以力直接地偏压活塞25，该力旨在将活塞25保持在其基本位置中，在该基本位置中，液压工作室21具有其最小液位。这在附图中没有被示出并且可选地为张紧装置10的一部分。

活塞25将可更换衬套12包围在环中。它在其内边缘上设置有周边台阶27，该周边台阶背离基座，形成夹带表面，可更换衬套12通过附接到其上的径向加宽部分28被支撑在该夹带表面上。可更换衬套12以这种方式被活塞轴向夹带。

可更换衬套12在其螺栓侧端部上设置有内螺纹13以便拧到带螺纹的螺栓2上。在其上端部，可更换衬套12设置有插口30，在该插口上，手动扭矩扳手10的成角度的角部可以被布置，以便相对于气缸外壳18转动可更换衬套12，并且因此将可更换衬套12拧到带螺纹的螺栓12上。

活塞25在液压压力下在工作室21中升起，由此它轴向夹带被支撑在夹带表面27上的可更换衬套12。这导致带螺纹的螺栓2的延伸和螺母3的下侧和上机器元件5之间的间隙δl的形成。作为扫描并且因此识别螺纹连接件1的类型和因此提供的，或不管怎样由操作者计算之后的力值的结果，液压压力可以被设置在该设备内。

延伸带螺纹的螺栓可以通过合适的传感器被检测，处理并且在适用的情况下同样存储作为过程值。螺母3然后通过延伸的带螺纹螺栓通过手动扭矩扳手10被转动直到达到扭矩释放值m，转动装置17为此服务。

转动螺母3通过布置在张紧装置11上的传动装置17被执行。该传动装置的转动传动元件的至少一个设置有旋转角度传感器。这检测在转动期间包括的旋转角度。

被检测的旋转角度可以是螺母3自身的旋转角度，或该传动装置的元件的一个实现的另一特性旋转角度。这样检测的角度值同样被存储，为此，旋转角度传感器通过信号处理器连接到过程控制单元使得检测的旋转角度值在过程控制单元中可用以便处理和评估。

通过这个评估，作出关于剩余延伸的声明，并且通过这个，根据连同带螺纹的螺栓2和螺母3的已知螺距的包括的旋转角度值实现带螺纹的螺栓2的伸长。这个延伸值被记录在记录模块中。

如果对应于带螺纹的螺栓2的伸长的预定旋转角度被包括并且螺栓3然后以预定扭矩转动到止动件，则保证带螺纹的螺栓2以对应的力被上紧。

实际上作用在螺母3上并且由手动扭矩扳手10施加的上紧力矩m由合适的传感器检测，例如通过扭矩传感器。这个值也被传递到过程控制单元并且存储在记录模块中。

在螺母3的转动期间检测的数据和测量值的传递可以例如通过布置在手动扭矩扳手10上的发送和接收单元或通过布置在转动装置17上的发送和接收单元进行。这些然后与过程控制单元信号连接。实际上施加的扭矩mh与施加的轴向上紧力fa或液压上紧压力pa一起被存储在记录模块中。

任何数量的不同过程变量可以在具有对应大的存储器的记录模块中被存储且/或处理。例如，参数可以被存储在数据表或参数文件(例如，以表格式)中。这些数据然后可以按需要被输出或打印，例如以便明显的证据。

附图标记清单

1螺纹连接件

2带螺纹的螺栓

3螺母

5机器部分

6机器部分

7标识、条形码

8端部侧

10手动扭矩扳手

11张紧装置

12可更换衬套

13内螺纹

15带螺纹的端部部分

17转动装置、传动装置

18气缸外壳

19支撑管

10液压连接

21操作室

25活塞

27台阶

28径向加宽的部分

30插口

m手动扭矩

δl长度、间隙

p压力

fvm力