用于用以将元件压接在部件上的系统的力测量工具的制作方法

本发明涉及压接装置的领域，用于要被压接在部件上的螺母和螺柱，所述压接装置特别是用力实施装配的压接装置。本发明的目的是提供一种用于测量通过这样的压接装置施加的力的装置。

背景技术：

压接是一种广泛用于组装两个部件的简单方法。用于要被压接的螺母或螺柱的压接装置或压接机允许螺母或螺柱的旋拧、压接和解旋拧操作被执行。

某些压接机通过用力执行装配操作执行螺母或螺柱的压接。要施加的力的值之前根据应用和在其支撑件上要被压接的部件在压接机的位置处被限定。以总的方式，对于通常情况，力值范围为3.5kn至40kn，且可特别地高达60kn。

于是事先通过压接机标定的力系统地以可重复方式施加。但是，被压接机施加以组装两个部件的力必须定期检查，且直接在压接机的位置处检查。该定期检查确保压接操作的质量，且使得可以确保没有由于一些部件的磨损而偏移，且压接过程可重复、适当且充分。

为了检查通过压接机施加的力，可使用利用压电单元的力测量装置。该类型的利用压电单元的装置要求使用放大器和复杂的电子系统，以处理压电数据，并将其变换为可由用户使用的值。

此外，利用压电单元的力测量器件是非常复杂的器件，其难以实现，且因此与常规压接机的价格相比是昂贵的器件。

技术实现要素：

存在提供一种力测量装置的需求，其适于借助力的压接装置，其是紧凑、可移动的，且能够以可靠和高效的方式测量峰值力。

通过提供一种用于测量由待压接的元件的装配设备施加的力的装置，该需求倾向于被满足，且上述缺点倾向于被缓解，所述设备设置有螺纹杆，其具有内或外螺纹。该装置有利地包括：

-液压腔室，包括流体且沿纵向轴线延伸；

-活塞，被构造为在液压腔室内沿所述纵向轴线滑动；

-螺纹连接器，固定至该活塞，该螺纹连接器具有外或内螺纹，其被构造为使得，螺纹杆旋拧到螺纹连接器，从而螺纹杆可在活塞上施加轴向力，导致活塞沿所述纵向轴线在液压腔室内的行程；

-压力计，与液压腔室通信，其被构造为测量液压腔室内的压力，该压力由装配设备的螺纹杆施加在活塞上的轴向力产生。

以优选的方式，该装置还包括显示器，其连接至压力计，该显示器被构造为将通过压力计测量的压力变换为轴向力值。

根据优选的实施例，该装置包括砧，其被设计为接收装配设备的反支撑件(counter-support)，以便通过将螺纹杆旋拧到螺纹连接器上和将反支撑件抵靠砧布置而将装配设备固定在装置上。

优选地，活塞和液压腔室被构造为使得，活塞可具有沿纵向轴线的至少0.2mm的行程。

根据替换例，螺纹连接器通过活塞的部分形成，从而螺纹连接器和活塞形成单体部件。

根据有利实施例，该装置设置有一组可互换部件，该组每个部件被构造为形成螺纹连接器。以优选的方式，该组可互换部件包括被设计为接收螺纹杆的部件，该螺纹杆具有的螺纹轮廓从以下轮廓中选择：针叶轮廓、方形轮廓、截头轮廓、锥形轮廓或偏移距轮廓。

根据一个实施例，该装置设置有可再充电电池，其被构造为将电力供应至测量装置的元件。

根据替换例，活塞和液压腔室布置为使得，施加在活塞上的轴向力导致液压腔室内的压力减小或压力增加。

附图说明

其他优势和特征将从本发明特定实施例的以下描述更加清楚呈现，其被给出用于非限制性例子，且在附图中示出，在附图中：

图1a和1b以示意的方式在横截面视图中示出力测量装置的实施例，其用于用于将元件压接在部件上的系统；

图2在分解透视图中示出力测量装置的示例实施例；

图3a和3b以示意的方式在横截面视图中示出力测量装置的连接器和活塞的实施例；

图4a和4b以示意的方式在横截面视图中示出力测量装置的连接器的实施例；

图5以示意的方式在横截面视图中示出力测量装置的另一实施例；

图6在正视图中示出力测量装置的实施例。

具体实施方式

存在提供一种力测量装置的需求，其适于借助力的压接装置，其能够以可靠和高效的方式测量峰值力。

利用压电单元的已经存在的力测量装置是笨重的，且不是可便携的。此外，该技术方案不适于峰值力的测量，换句话说，以非常短的时间获得的力。与压接相关的运动学实际上非常快速。压接机的拉杆在不到一秒的时间内从闲置状态变为被施加力值。由此，当力施加在不可变性力的单元(诸如测量装置的压电单元)上时，“冲击”效应被施加。该“冲击”效应可使力的测量偏离，且影响其可靠性。

为了提供通过要被压接的元件的装配设备施加的峰值力的可靠和准确的测量，有利的是使用适于该类型的设备的力测量装置，同时是可移动的、紧凑的且容易制造的。

这些要求倾向于通过提供一种力测量装置而满足，该力测量装置利用装配设备施加的轴力变换为液压压力，同时允许该装配设备在进行测量时执行移动行程的优势。提供这样的移动行程的可能性的测量装置使得可以以现实的方式在装配设备的实际操作条件下执行力的测量。

图1以示意的方式示出由要被压接的装配设备20施加的力的测量装置10。测量装置10与装配设备20兼容，该装配设备设置有具有外螺纹(参见图1a)的螺纹杆21，或装配设备20设置有具有内螺纹的螺纹杆21，换句话说攻丝凹槽(参见图1b)。

测量装置10有利地包括液压腔室11，其结合装配设备20的螺纹杆21间接操作，以将装配设备20施加的力经由杆21变换为液压压力。液压腔室11还沿纵向轴线ox延伸，且优选地包括不可压缩流体11’。

测量装置10还包括活塞12，其被构造为在液压腔室11内滑动。活塞12在液压腔室内的滑动移动沿纵向轴线ox发生。

腔室11包括孔11o，其允许流体(特别是不可压缩流体11’)在活塞12在液压腔室11中的移动期间进入和/或移除。液压腔室11和活塞12之间的密封有利地通过密封件33和34执行，其被构造为允许在液压腔室11内的操作和压力增加。密封件33和34还针对污染侵入的风险执行装置10的保护。

为了能够测量通过装配设备20施加的力，测量装置10设置有被设计为将所述设备20的杆21安装在装置10上的器件。测量装置10由此包括螺纹连接器13，其固定至活塞12，换句话说，牢固地附连至活塞12。连接器13具有内螺纹(攻丝部)或外螺纹(参见图1a和1b)，且其被构造用于使杆21旋拧到连接器13。优选地，连接器13安装在活塞12的中空区域中。

连接器13被设计为接收装配设备20的具有外螺纹的杆，或攻丝凹槽21。连接器13因此具有相应的螺纹。换句话说，连接器13可适于匹配不同类型的螺纹，以允许测量装置与不同装配设备的简单且高效的使用。

根据图2所示的优选实施例，液压腔室11优选地具有中空柱体的形状，其具有冠部11b作为其基部，和纵向轴线ox作为回转轴线。冠部11b可以是正方形或六边形冠部，或是具有通过两个优选同心轮廓形成的基本形状的任何其他几何形状。在此，冠部11b是平的圆形冠部。环形腔室11还包括第一孔40，优选地为柱形形状的，从而装配设备20的杆21可进入到孔40中。

活塞12包括第一部分12’，开口12o通过其，其被构造为与孔40对齐，从而杆21可经由孔40进入到开口12o中。第一部分12’的尺寸设置为使得，其在腔室11中滑动。

第一部分12’还包括壁12’p，其被构造为与腔室11中的不可压缩流体11’接触，且可还包括表面12’s，沿轴线ox的方向与壁12’p相对。表面12’s被构造为优选地至少部分地与连接器13接触。根据该实施例，第一部分12’具有中空柱体的形状。

活塞12还包括第二部分12”，其界定开口12o且优选地具有中空柱体的形状，其回转轴线是纵向轴线ox。第二部分12”被构造为在柱形孔40中滑动。第一和第二部分12’和12”彼此固定，且被布置为使得，第一部分12’形成用于第二部分12”的肩部和基部。

该装置10还包括一组密封件，特别是密封件33、34和o形环35，其装配在活塞的部分12’和12”与液压腔室11之间，从而活塞12可以紧密的方式在环形腔室11中滑动。

连接器13被构造为固定至活塞12，优选地在表面12’s的位置处和/或在第二部分12”的位置处，例如在开口12o中。以优选的方式，连接器13包括基部13’和纵向部分13”(见图3a和3b)。基部13’和纵向部分13”固定至彼此。元件13’、13”可通过肩部连结，或以优选的方式，通过斜面部13’c连结(见图3a和3b)。

纵向部分13”被构造为能够定位在开口12o中，且因此也定位在孔40中。斜面部13c被构造为抵靠表面12s形成的止挡件。

根据图3a所示的实施例，纵向部分13”包括第二孔13o，其可以是通孔或盲孔，包括连接器13的内螺纹。第二孔13o沿纵向轴线ox延伸。连接器13则构造为使得，具有外螺纹的杆21可旋拧到连接器13上。

根据图3b所示的另一实施例，纵向部分13”包括杆30t，其位于与基部13’相对的端部处。杆30t具有外螺纹，换句话说，连接器13的外螺纹。连接器13则构造为使得，具有内螺纹(换句话说，攻丝)的杆21可旋拧到连接器13上。

连接器13可通过任何已知的器件固定至活塞12，例如通过卡扣紧固、通过螺纹连接等。优选地，活塞12在表面12’的位置处包括壳体12l，其被构造为容纳连接器13的基部13’(见图3a和3b)。

根据优选实施例，力测量装置10包括一组可互换部件13i，该组的每个部件13i被构造为形成螺纹连接器(见图3a和3b)。该组可包括部件13i，其被设计为与螺纹杆21协作，其具有带特定尺寸的特定类型螺纹。优选地，部件13i被构造为与具有非标准化内或外螺纹、或标准化螺纹的螺纹杆21协作，所述标准化螺纹具有m3至m16之间的公制螺纹。

该组部件13i还优选地包括被设计为接收螺纹杆21的部件，该螺纹杆具有的螺纹所带有的轮廓从非穷尽列表中选择，该列表包括：针叶轮廓、方形轮廓、截头轮廓、锥形轮廓和偏移距轮廓。

换句话说，该组部件13i包括如具有不同尺寸和/或不同形状的装配设备20的杆21版本数量那样多的(带螺纹或攻丝)部件。

装置10可有利地用于不同压接机20，换句话说，测量装置不要求压接机20的砧和拉杆的任何特殊调整。测量装置10有利地允许快速测量，以便不干扰压接操作的高效性能，特别是在组装线上执行的那些操作。

根据图4a和4b所示的特定实施例，连接器13的纵向部分13”有利地包括至少两个相继的级131”和132”，其横向尺寸在从一个级到下一级时沿预先限定的方向且沿纵向轴线ox的方向减小。

根据图4a所示的第一示例实施例，连接器13是攻丝连接器，其被构造为与具有外螺纹的杆21协作。攻丝连接器13的第二孔13o包括至少两个攻丝级131”和132”，其具有沿预先限定的方向减小的公制螺纹和横截面，该预先限定的方向对应于螺纹杆21到测量装置10中的插入方向。出于举例目的，第一级131”具有适于公制螺纹m16的攻丝，第二级132”具有适于公制螺纹m14的攻丝。

根据图4b所示的第二示例实施例，连接器13是具有外螺纹的连接器，其被构造为与具有内螺纹的杆21协作，换句话说，被攻丝的杆。连接器13的杆30t包括至少两个螺纹级131”和132”，其具有沿预先限定的方向减小的横截面、换句话说减小的公制螺纹，该预先限定的方向对应于与螺纹杆21到测量装置10中的插入方向相反的方向。出于举例目的，第一级131”具有公制螺纹m16，第二级132”具有公制螺纹m14。

根据第三示例性实施例(没有示出)，连接器13包括具有外螺纹和内螺纹二者的杆30t。

由此可有利地提供包括两个、三个或更多分级的范围，从而它们可与具有不同横向尺寸的不同杆21一起使用。这避免在所述螺纹杆21的可允许和一致的几何形状和长度界限内在涉及具有带不同横向尺寸的杆21的装配设备的两个测量之间必须更换连接器13。

根据替换例，活塞12包括具有内或外螺纹的部分(连接器13)，其被构造为使得，装配设备20的杆21直接旋拧到活塞12上。所述部分用作将杆21与活塞12机械地连接的连接器13。换句话说，连接器13通过活塞12的部分形成，从而连接器13和活塞12形成单体部件。

为了执行通过装配设备20施加的力的测量，装配设备通过将螺纹杆21旋拧到螺纹连接器13上而固定至测量装置10。以此方式，当装配设备20施加力时，模拟要被压接的元件的布置操作，杆21在连接器13上施加轴向力fa，换句话说在活塞12上。通过杆21施加的轴向力fa则导致活塞12沿纵向轴线ox在液压腔室11中的行程。

液压腔室11、活塞12和螺纹连接器13的布置，以及它们与装配设备20的杆21的协作，由此允许通过杆21施加的轴向力fa被转变为液压腔室11中的活塞12产生的相关联液压压力p。为了量化通过装配设备20施加的力fa，因此适当的是，测量相关联的压力p。

测量装置10由此有利地包括压力计14，其与液压腔室11连通。压力计14被构造为测量液压腔室11内的压力p，该压力p由通过装配设备20的螺纹杆21施加在活塞12上的轴向力fa产生。

优选地，压力计14是紧凑的压力计，其被构造为测量0至400bar的压力。出于举例目的，压力计14是具有数字显示的电子压力计，例如hydac公司推广的eds3000压力计。

通过借助压力计14测量压力p，螺纹杆21施加的轴向力fa的测量值则根据活塞12、液压腔室11和流体11’的物理特征的尺寸而推知。

根据优选实施例，测量装置10包括连接至压力计14的显示器15。显示器15被构造为将压力计14测量的压力p变换为通过螺纹杆21在连接器13上施加的轴向力值fa。

显示器15优选地包括计算单元和屏幕。计算单元处理通过压力计14收集的测量，并计算相应的轴向力值。屏幕可以是液晶显示器(lcd)、二极管屏幕、针屏或任何其他已知的显示系统，其连接至计算单元，且优选地被构造为显示轴向力的被计算值。

根据替换例，显示器15被构造为，提供关于被压力计14测量的轴向力的定性指示。出于举例目的，显示器可包括一个或多个显示器灯，它们在被测量的轴向力大于预先限定的临界值或包含在预限定范围内时被激活。该类型的显示器没有指示被测量的力值，而是指示被测量的力的定性特征。

根据优选实施例，测量装置10包括可再充电电池18，其被构造为将电力供应至测量装置10的元件。特别地，电池18可将电力供应至压力计14和显示器15。出于举例的目的，电池18可包括具有预先限定的电压的电池单元。

通常，要被压接的元件的装配设备包括(内或外)螺纹杆，通常称为拉杆，其被设计为拉动、旋拧和解旋拧要被压接的元件的第一协作部件。装配设备还包括反支撑件，其被构造为用作要被压接的元件的第二部件的支撑件。杆和反支撑件之间的轴向移动导致要被压接的元件的相应第一和第二部件之间的等效移动，例如产生卷边。

由此，为了尽可能好地模拟装配设备20的压接动作，测量装置10有利地包括砧17，其被设计为接收装配设备20的反支撑件22。

砧17和攻丝连接器13的布置被构造为将装配设备20固定在测量装置10上。通过将装配设备20的螺纹杆21旋拧到螺纹连接器13以及通过有利地在活塞上施加力之前将装配设备20的反支撑件22抵靠砧17布置以防止砧17和反支撑件22之间的冲击而实现固定。

根据优选实施例，活塞12和液压腔室11被构造为使得，活塞12可具有沿纵向轴线ox的至少0.2mm的行程。该最小行程有利地防止在测量期间的任何“冲击”效应。

轴向力变换为液压压力以及装置的不同元件的有利布置(特别是活塞和液压腔室)允许在执行轴向力的测量时实现压接操作的正确模拟。它们还允许规避在“不可变形”力单元(诸如常规的压电单元)中出现的“冲击”效果。

通过装配设备施加的轴向力的具有改进准确度的测量由此有利地通过根据前述任一实施例的测量装置执行。此外，测量装置10允许在非常短的时间进行立刻测量，典型地为一秒。后者的利用不会干扰组装操作的高效接续，特别是在组装线上。

根据图5所示的另一实施例，活塞12和液压腔室11布置为使得，当执行力测量时，施加在活塞12上的轴向力fa导致液压腔室11内的负压力，换句话说，液压腔室11中的压力p的减小。在这些条件下，压力计14被构造为测量液压腔室11中的压力p的减小。根据该实施例，当装配设备20固定在测量装置10上时，活塞12定位在液压腔室11和装配设备20之间。

此外，根据图1所示的实施例，当杆21施加的力fa的测量被执行时，活塞12导致液压腔室11的加压，换句话说，液压腔室11内的压力p的增加。根据图1的实施例，当装配设备20固定在测量装置10上时，液压腔室11定位在活塞12和装配设备20之间。

液压腔室的使用和装置的不同元件(特别是活塞和液压腔室)的布置有利地允许实现紧凑、轻且容易制造的力测量装置。实际上，在图6中提供和所示的测量装置10，优选地在正交坐标系中具有分别小于244、85和65mm的尺寸。该装置有利地是轻的，且优选地质量小于0.8kg。

力测量装置10是便携的，且可用一只手保持和处理。测量装置有利地对于操作者来说是实际且容易操作。

此外，力测量装置允许测量3kn至40kn的力，测量范围覆盖传统便携压接机所施加的大部分力。