專利名稱：包括至少一個旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的設(shè)備和測量所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的振動頻率以確定所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的磨 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域是設(shè)備領(lǐng)域。更加具體地，本發(fā)明涉及生產(chǎn)機器， 特別是以預(yù)定扭矩進行旋擰的設(shè)備。
背景技術(shù)：
在本發(fā)明的領(lǐng)域中，旋擰工具通常用于工業(yè)領(lǐng)域，無論工具是靜 止不動的(包括安裝在機器或操縱裝置上的工具)還是可攜帶的。 根據(jù)設(shè)想的應(yīng)用，這些工具能夠包括電動機或氣動裝置。 根據(jù)這些工具的普通用途，它們通過合適的連接器連接到能夠計劃實施大量的操作過程(例如250個過程)的電子控制器(以電氣柜 的形式)，其中每個過程能夠包括20個操作階段。
這些過程能夠直接地通過電氣拒中的鍵盤和關(guān)聯(lián)的程序軟件編程 (然后電氣拒通過拖拽網(wǎng)(ground network )、以太網(wǎng)、或其他類型的 網(wǎng)絡(luò)連接到編程系統(tǒng))。
這些系統(tǒng)例如通過記錄一些結(jié)果，能夠確保實現(xiàn)對由工具執(zhí)行的 操作的跟蹤能力，這些結(jié)果諸如是最終的旋擰扭矩、旋擰速度、最終 的旋擰角、操作的日期和時間、或者表示所執(zhí)行的旋擰的質(zhì)量(根據(jù) 預(yù)定參數(shù)是好還是壞)。
工具本身也可以包括指示旋擰質(zhì)量的裝置，例如，通過提供由 LED顯示的"好/壞"的報告?？梢岳斫?，這種類型的系統(tǒng)能夠執(zhí)行寬廣范圍的參數(shù)化和控制操作。
然而，如上所述，諸如上述的那些的設(shè)備組件需要利用連接網(wǎng)絡(luò)， 這些連接網(wǎng)絡(luò)大致是邏輯的，以便將控制器連接到工具和將控制器連
接到編程設(shè)備。可以理解，這些限制能夠?qū)е虏僮鞒杀镜脑黾?。根?jù)已知的技術(shù)，工具被連接到電氣部分，以便供應(yīng)電力給結(jié)合 在工具中的電子控制設(shè)備。在這種情況中，工具具有小型的顯示裝置 和一些控制按鈕?？梢岳斫猓谏鲜鲆环N或另一種技術(shù)中，關(guān)于旋擰扭矩的數(shù)據(jù)對 恰當(dāng)?shù)乜刂乒ぞ咭约澳軌驅(qū)崿F(xiàn)對旋檸結(jié)果的跟蹤來說是重要的。事實上，關(guān)于旋擰扭矩的數(shù)據(jù)被多次使用，以確保由旋檸產(chǎn)生的 組裝質(zhì)量、實現(xiàn)操作的跟蹤能力和執(zhí)行擰緊數(shù)據(jù)的統(tǒng)計處理。此外，工具由指令裝置控制，該指令裝置結(jié)合到工具中或工具的 外面，它根據(jù)要執(zhí)行的組裝來限定工具的操作參數(shù)。然而，無論是為了控制和/或跟蹤旋擰參數(shù)還是為了這些參數(shù)的正 確執(zhí)行，首先必須確保工具具有良好的操作狀態(tài)。換句話說，工具的可靠性必須能夠定期地在工具的整個使用過程 中加以驗證，以便能夠執(zhí)行維護操作，優(yōu)選地進行預(yù)防維修。這樣，具的磨損狀況:這當(dāng)然嚴重i響該生產(chǎn)線的整;效率。,、 目前，預(yù)防維修局限于工具制造商的建議，這些建議包括維修計劃?？蛇x地，由包含在工具控制柜內(nèi)的軟件程序執(zhí)行的計算系統(tǒng)自動 地根據(jù)工具的真實使用狀態(tài)(扭矩、速度、溫度等)來確定維修計劃?？梢岳斫?，在一種情況或另一種情況中，維修建議來自于經(jīng)驗方 法，而經(jīng)驗方法只來自于對工具磨損的估計。因此，工具的這種維修和/或維護方法會導(dǎo)致兩種類型的狀況 一建議是謹慎的并鼓勵維修和維護，這種維修和維護比必要的更 頻繁這趨向于增加工具的操作成本；—某些工具在兩次維護操作之間可能損壞到造成該工具的永久缺 陷的程度，可能導(dǎo)致工具在使用中斷裂；這也能夠造成在有缺陷的工 具的狀態(tài)被探測到之前還在由該工具制造的組件上有缺陷地工作；無
論如何，這種情況是不可接受的，特別是因為它能夠?qū)е嘛@著的操作損失。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的特別是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點。更加特別地，本發(fā)明的目的是提出一種對設(shè)備的預(yù)防維修技術(shù)。 該設(shè)備包括帶有旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的工具，諸如旋擰工具。該技術(shù)建立在確定 工具真實磨損狀態(tài)的基礎(chǔ)上。本發(fā)明的另一個目的是提供這樣一種技術(shù)，它能夠?qū)崟r或幾乎實 時考慮工具磨損狀況。本發(fā)明的另一個目的是提供一種技術(shù)，具體地通過優(yōu)化維護和/ 或維護的介入，它有助于增加裝備有這些工具的生產(chǎn)線的效率。本發(fā)明的另一個目的是提供實現(xiàn)這樣一種技術(shù)的人機工程解決方案。本發(fā)明的再另一個目的是提供這樣一種技術(shù)，它具有容易實現(xiàn)的 簡單設(shè)計。這些目標以及下面將出現(xiàn)的其他一些目的通過本發(fā)明來實現(xiàn)，本 發(fā)明涉及一種旋擰工具，包括至少一個旋轉(zhuǎn)構(gòu)件，所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件安裝 在工具體內(nèi)并能夠產(chǎn)生至少一個振動頻率，該頻率表示所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件 的磨損狀況，其特征在于，它包括測量一個或多個所述振動頻率的測 量裝置，該裝置用于與處理所述測量值的處理裝置連通，使得能夠?qū)?所述測量值和至少一個參考頻率比較，以便確定磨損狀況。這樣，由于本發(fā)明，能夠確定工具的真實磨損狀況，特別是組成 工具的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的真實磨損狀況。事實上，工具的每個旋轉(zhuǎn)構(gòu)件產(chǎn)生一個能夠被計算的特征頻率， 它是所考慮的構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)速度和幾何形狀的函數(shù)。然后，對于一種新工具，對每個特征頻率進行振幅的測量和記錄 是可能的。這些振幅構(gòu)成相應(yīng)于工具新狀態(tài)的參考振幅。在工具壽期中，機械構(gòu)件常常會磨損，它們的振動振幅會增加。 特征頻率下振幅的測量以及將它們和參考振幅比較，使得可能評價各 個構(gòu)件的磨損程度。因此，可以理解，本發(fā)明能夠使維修和/或維護的介入最佳化，它 們根據(jù)測量到的而不再只是根據(jù)估計的磨損狀況來啟動和執(zhí)行。因此，按這種方式，能夠較好地預(yù)計工具的磨損狀況，甚至是斷 裂狀況。更加一般地，本發(fā)明通過定期地確保工具的良好狀態(tài)和因此確保 它們的可靠性，能夠控制操作和/或組裝質(zhì)量。根據(jù)有利的解決辦法，所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件用于產(chǎn)生擰緊扭矩，而所述 的測量裝置包括至少 一 個用于測量所述扭矩的測量裝置。事實上注意，測量扭矩的信號包括表示工具的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的振動的 所有數(shù)據(jù)。換句話說，擰緊扭矩的測量提供測量磨損狀況所必須的數(shù)據(jù)，在 沒有這些數(shù)據(jù)的情況下，必須添加一些部件到工具體中或修改現(xiàn)有的 部件。所述的處理裝置有利地包括計算裝置，使得可能處理頻語，該頻 語根據(jù)扭矩測量裝置傳送的信號來獲得。這樣，測量扭矩的信號能夠具有一種頻譜，其中的譜線能夠容易 地與參考頻率或一系列參考頻率比較。所述處理裝置優(yōu)選地包括貯存與每個所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件有關(guān)的參考頻 率的裝置。按這種方式，能夠發(fā)出馬達和相關(guān)的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的磨損診斷狀況， 每個診斷狀況由一個參考振動頻率表征。在這種情況中，貯存的參考頻率優(yōu)選地用于屬于下列構(gòu)件中的至少一個構(gòu)件—馬達；一角傳動構(gòu)件；一齒輪構(gòu)件。注意，如果設(shè)置角傳動構(gòu)件，工具的頭部結(jié)合有鉗形扭力輥和球 形輥。它們是敏感的機械構(gòu)件，能夠產(chǎn)生特征頻率，其振幅能夠和關(guān) 于其他旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的參考振幅比較。根據(jù)優(yōu)選的解決辦法，所述處理裝置結(jié)合在與所述工具分開的控 制單元中。因此，能夠在獨立于工具的控制單元上收集所有預(yù)防性維護的數(shù) 據(jù)，該控制單元也能夠執(zhí)行其他的功能，諸如工具的控制和/或參數(shù)化。注意，在與工具分開的控制單元上發(fā)送和處理預(yù)防性維護數(shù)據(jù)， 使得可能使用當(dāng)前可用的工具，而不需要對其作任何修改。然而，在其他一些實施例中，能夠設(shè)想在工具尺寸允許的限度內(nèi)， 將維護數(shù)據(jù)的處理直接結(jié)合在工具中。所述控制單元有利地包括至少一個顯示裝置。這樣可能顯示如文本的特定信息。然而，也能夠設(shè)想使用可視信 號諸如燈光和彩色。所述控制單元優(yōu)選地包括能夠連接到通訊網(wǎng)絡(luò)的通訊裝置。這樣，控制單元能夠發(fā)送數(shù)據(jù)到遠距離的單元，例如特別是通過 公司的計算機網(wǎng)絡(luò)，用于集中數(shù)據(jù)。本發(fā)明還涉及設(shè)置在設(shè)備中的控制單元，該設(shè)備包括至少一個旋轉(zhuǎn)構(gòu)件，所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件安裝在工具體內(nèi)并能夠產(chǎn)生至少一個表示所述 旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的磨損狀況的振動頻率，其特征在于，它包括處理至少一個振動頻率測量值的測量裝置，使得能夠?qū)y量值與至少一個參考頻率 比較，以便確定所述的磨損狀況，該設(shè)備包括測量一個或多個所述振 動頻率的測量裝置。本發(fā)明還涉及一種用于檢查設(shè)備的磨損狀況的方法，該設(shè)備包括 至少一個旋轉(zhuǎn)構(gòu)件，所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件安裝在工具體內(nèi)，并能夠產(chǎn)生至少 一個表示所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的磨損狀況的振動頻率，其特征在于，它包括下列步驟一測量所述振動頻率；—將一個或多個所述振動頻率和至少一個參考頻率比較，以便確 定所述磨損狀況。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點，在閱讀下面對作為解釋和非限制例子
提供的本發(fā)明的優(yōu)選實施例的描述和附圖之后，將更加清楚。


圖l是根據(jù)本發(fā)明結(jié)合在設(shè)備組件中的工具的斷面視圖； 圖2是根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的功能方塊圖； 圖3是利用根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備得到的振動頻率視圖。
具體實施方式
根據(jù)下述的優(yōu)選實施例，應(yīng)用本發(fā)明的設(shè)備包括一個旋擰工具。然而，應(yīng)注意到，本發(fā)明能夠應(yīng)用到任何包括帶有旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的工 具的設(shè)備，該旋轉(zhuǎn)構(gòu)件發(fā)送一個能夠被測量的和與參考頻率相比較的 振動頻率，以便確定工具的磨損狀況。參考圖1，根據(jù)這個實施例的旋擰工具包括安裝在工具體10內(nèi)的 一個馬達(未示出)，而馬達輸出端11聯(lián)接到第一齒輪級21，該第一 齒輪級21本身結(jié)合到第二齒輪級22，后者又聯(lián)接到角傳動齒輪3(在 這種情況中的旋擰工具軸線垂直于馬達軸線；角傳動齒輪3在另一個 可以想到的實施例的情況中可以不存在，在該實施例中旋檸工具軸線 和馬達軸線是共軸的)，角傳動齒輪3用于引起旋擰頭的旋轉(zhuǎn)，旋擰頭 具有設(shè)置用于接納旋擰榫頭的配件4。按本來已知的方式，扭矩傳感器5 (在這種情況中為應(yīng)變計橋) 安裝在圓筒形支承50上，以便傳送關(guān)于由工具施加的擰緊扭矩的數(shù) 據(jù)。在圖2的功能方塊圖中，機械構(gòu)件這次被示意地示出，從而示出 馬達l、減速器2 (包括上述的第一齒輪級21和第二齒輪級22)。如圖所示，扭矩傳感器5連接到測量微控制器，后者傳送數(shù)據(jù)到 工具的控制單元52。根據(jù)扭矩傳感器5提供的數(shù)據(jù)，控制單元通過指令單元53控制馬 達1的運行?？刂茊卧?2還包括處理由扭矩傳感器提供的信號的處理裝置，以 識別由每個工具旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(馬達、第一和第二齒輪級、角傳動)傳送 的振動頻率，從而將測量到的頻率和每個構(gòu)件特定的和表征零磨損狀
況的參考頻率比較。工具的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的振動頻率以頻鐠形式出現(xiàn)，該頻譜包括在由扭 矩傳感器提供的信號中，這樣的信號將在下面更加詳細地描述。振動頻率的處理由包括在控制單元52內(nèi)的計算和儲存裝置執(zhí)行， 參考頻率儲存在該計算和儲存裝置中，以便在計算裝置的協(xié)助下與測 量到的頻率比較。根據(jù)這個實施例，控制單元52和指令單元結(jié)合在單元6中，單元 6在圖2中用術(shù)語"旋擰控制器"表示，它與工具是分開的。旋擰控制器還包括一通訊模塊61，使得能夠?qū)⒖刂破鬟B接到例如以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)交換 網(wǎng)絡(luò)；—顯示裝置62。這樣組成之后，當(dāng)控制單元控制到工具構(gòu)件的振動頻率大于相應(yīng) 參考頻率時，預(yù)定的信號和/或信號顯示在顯示裝置62上，并選擇地 借助于通訊模塊發(fā)送到遙控站。這樣的信息指出有關(guān)的有缺陷的構(gòu)件并選擇地指明要執(zhí)行的維護 和/或服務(wù)的類型。注意，旋擰扭矩是根據(jù)由扭矩傳感器傳送的張力來確定。根據(jù)這個張力，能夠得到頻i普。圖3示出利用上述旋擰工具的扭矩傳感器測量到的頻譜。作為指示，所討論的工具對于最大速度1140轉(zhuǎn)/分鐘具有的扭矩 范圍從5N.m到謹.m。如圖所示，這個信號具有一定數(shù)目的線條，這些線條具體對應(yīng)于 由下列構(gòu)件傳送的振動頻率—角傳動(33.1Hz);一馬達(86.9Hz，對應(yīng)于馬達的兩倍速度)。注意，在頻鐠中， 一個頻率(稱為基頻)能夠產(chǎn)生諧頻，即基頻 的許多頻率。那么，頻語包括一些頻率線，它們具有基頻的兩倍，甚 至甚三倍(或更多倍)的數(shù)值。
在這種情況下一角傳動產(chǎn)生的基頻為33.1Hz并產(chǎn)生兩個諧頻； 一電擾動產(chǎn)生的基頻為100Hz并產(chǎn)生三個諧頻； 一第一減速級產(chǎn)生的基頻為480Hz。因此對于工具零磨損狀況，這種類型的頻諳被探測和記錄。在連 續(xù)測量的過程中，控制單元處理信號，以便驗證鐠線的一個(或多個) 的振幅是否增加，根據(jù)具體情況，傳送報警信息或信號。
權(quán)利要求
1.一種旋擰工具，包括至少一個旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(1)、(21)、(22)、(3)，所述至少一個旋轉(zhuǎn)構(gòu)件安裝在工具體(10)內(nèi)并能夠產(chǎn)生至少一個表示所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的磨損狀況的振動頻率，其特征在于，它包括測量一個或多個所述振動頻率的測量裝置(5)，該測量裝置用于與處理所述測量值的處理裝置(52)連通，使得能夠?qū)⑺鰷y量值和至少一個參考頻率比較，以便確定磨損狀況。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(1 )、( 21 )、 (22)、 (3)用于產(chǎn)生擰緊扭矩，而所述測量裝置(5)包括至少一個測量所述扭矩的裝置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備，其特征在于，所述處理裝置(52)包 括計算裝置，使得能夠處理根據(jù)由測量所述扭矩的所述裝置傳送的信 號得到的頻譜。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1到3中的一項權(quán)利要求的設(shè)備，其特征在于， 所述處理裝置(52 )包括儲存與每個所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(1 )、 ( 21 )、 ( 22 )、(3)相關(guān)的參考頻率的儲存裝置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求5的設(shè)備，其特征在于，儲存屬于下列構(gòu)件中至 少一個構(gòu)件的參考頻率一馬達(1);—角傳動構(gòu)件(3);一齒輪構(gòu)件(21)、 (22)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1到5中的任何一項權(quán)利要求的設(shè)備，其特征在 于，它包括當(dāng)測量到的所述振動頻率中的至少一個達到相對于參考頻 率的預(yù)定水平時發(fā)出報警的報警裝置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1到6中的任何一項權(quán)利要求的設(shè)備，其特征在 于，所述處理裝置(52)結(jié)合在與所述工具分開的控制單元(6)內(nèi)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7的設(shè)備，其特征在于，所述控制單元(6)包 括至少一個顯示裝置(62)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7和8中的一項權(quán)利要求的設(shè)備，其特征在于， 所述控制單元(6)包括能夠連接到通訊網(wǎng)絡(luò)的通訊裝置(61)。
10. —種用于設(shè)置在設(shè)備中的控制單元(6),該設(shè)備包括至少一 個旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(l)、 (21)、 (22)、 (3)，所述至少一個旋轉(zhuǎn)構(gòu)件安裝在工 具體(10)內(nèi)并能夠產(chǎn)生至少一個表示所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的磨損狀況的振 動頻率，其特征在于，控制單元(6)包括處理至少一個振動頻率測量 值的處理裝置(52)，使得能夠?qū)⒃摐y量值和至少一個參考頻率比較， 以便確定所述磨損狀況，該設(shè)備包括測量一個或多個所述振動頻率的 測量裝置(5)。
11. 一種用于檢查設(shè)備的磨損狀況的方法，該設(shè)備包括至少一個 旋轉(zhuǎn)構(gòu)件，所述至少一個旋轉(zhuǎn)構(gòu)件安裝在工具體(10)內(nèi)并能夠產(chǎn)生 至少一個表示所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(1)、 (21)、 (22)、 (3)的磨損狀況的振 動頻率，其特征在于，該方法包括下列步驟一測量所述振動頻率；一將一個或多個所述振動頻率和至少一個參考頻率比較，以便確 定所述磨損狀況。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種旋擰設(shè)備，它包括至少一個旋轉(zhuǎn)構(gòu)件(1)、(21)；(22)、(3)，所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件安裝在工具體(10)內(nèi)并能夠產(chǎn)生至少一個振動頻率，所述振動頻率表示所述旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的磨損狀況。本發(fā)明的特征在于，它包括測量所述振動頻率的測量裝置(5)，該測量裝置(5)設(shè)計成與所述測量值的處理裝置(52)通信，該處理裝置(52)能夠使所述測量值和至少一個參考頻率比較，以便確定所述磨損狀況。
文檔編號G05B19/4065GK101128286SQ200680006097
公開日2008年2月20日 申請日期2006年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月24日
發(fā)明者A·吉利貝爾, B·阿勒努, L·皮諾, N·勒迪, V·瑪麗 申請人:喬治雷諾公司