用于檢查螺旋系統的檢查裝置和用于此的檢查方法與流程

本發明涉及一種用于檢查螺旋絲杠或螺旋系統的檢查裝置，所述螺旋絲杠或螺旋系統設置用于裝配螺紋連接或螺紋部位，本發明還涉及一種為此的檢查方法。

背景技術：

為了周期性地檢查和校準電動螺旋絲杠或螺旋系統(所述螺旋絲杠或螺旋系統尤其在裝配線或生產線中用于裝配螺紋部位或螺紋連接)，使用所謂的反饋傳感器來感測旋轉角度和/或轉矩或組合地感測轉矩和旋轉角度。在此，通過將待檢查的螺旋系統的測量值或顯示值與所用的反饋傳感器的與之相對應的測量值或顯示值比較來對待檢查的螺旋系統進行評價，所述反饋傳感器為此目的通常布置或匹配在待檢查的螺旋系統的螺旋絲杠的從動裝置與螺紋部位或螺紋連接或諸如此類的之間。在反饋傳感器的原理方面，相關測量參數反饋到國家標準或國際標準上。由此一方面產生會帶來較高成本耗費的、在生產線中僅能以巨大的耗費實現的復雜測量結構，而另一方面產生高的測量耗費，因為需要兩個分開的測量序列來評價待檢查的螺旋系統。這樣的反饋測量系統適合用于感測兩個特征參數、即既適用于感測轉矩也適用于感測旋轉角度，尤其在所述測量系統中，由于測量結構的復雜度高，所以幾乎僅僅只可能在實驗室條件下實現檢查運行。

技術實現要素：

具有權利要求1的特征的檢查裝置具有這樣的優點：可以在成本耗費低的情況下實現相對簡單的測量結構，其中，在檢查和評價待檢查的螺旋系統時可以實現高的準確性，其方式是：本發明的基本構思是，借助于扭轉元件將由物理定律得出的特征曲線作為標準來機械地賦予待檢查的螺旋絲杠的轉矩變化過程，以便能夠根據對由螺旋絲杠在檢查過程期間所實施的轉矩變化過程和在其中反映的特征曲線的分析處理來識別和確定螺旋絲杠的處于預給定的允差之外的表現。在此，所述賦予作為檢查裝置對由螺旋絲杠根據螺旋絲杠的轉矩變化過程施加到檢查裝置的扭轉元件上的力的機械反饋或機械響應特性來進行。為此設置，扭轉元件設有預先確定的預應力地被接收在基體中并且用于在由待檢查的螺旋絲杠引起的轉矩變化過程作用于扭轉元件時將扭轉元件的彈簧特性曲線賦予螺旋絲杠的轉矩變化過程，其中，扭轉元件的彈簧特性曲線由第一止擋位置和第二止擋位置確定，其中，設置有器件，以便分析處理表征螺旋絲杠轉矩變化過程的測量數據，其中，根據被分析處理的測量數據和賦予在其中的彈簧特性曲線，轉矩變化過程的確定彈簧特性曲線的并且與止擋位置相對應的控制點用作用于評價螺旋絲杠的與標準有偏差的特性的尺度。

由在從屬權利中所列舉的措施得出本發明的另外的有利的擴展方案和構型。

本發明的一種優選的構型是，扭轉元件在預先確定的預應力的作用下這樣被接收在基體中，使得扭轉元件在沒有外力作用的情況下在其第一止擋位置中以一個止擋面止擋基體的一個止擋面，并且可以在克服預先確定的預應力的外力的作用下從第一止擋位置出來向基體的第二止擋面的方向運動。

在第二止擋位置中，扭轉元件的第二止擋面止擋基體的第二止擋面，通過以下方式：扭轉元件可以從其第一止擋位置出來運動至所述第二止擋位置，實現扭轉體的在兩個止擋位置之內的扭轉。因此，這兩個止擋位置限定檢查裝置的彈簧特性曲線。在此，在扭轉元件的靜止位置中、即在其第一止擋位置中，在其第二止擋面和基體的與該第二止擋面相對應的止擋面之間存在空隙，該空隙確定檢查裝置的最大測量范圍。

根據本發明的一種擴展方案設置，扭轉元件的端部借助于調整體被力鎖合地固定在基體上。由此可能的是，限定地、例如通過受轉矩控制的工具而可自由選擇地施加預先確定的預應力，扭轉元件以所述預先確定的預應力被接收在基體中。為此，扭轉元件的端部抗扭地固定在調整體中，其中，調整體與基體連接。

通過扭轉元件具有在縱軸向上延伸的長形的桿區域，所述桿區域用于接收從外部作用的轉矩，其中，進行桿區域的扭轉。

根據本發明的一種特別符合目的的實施方式，扭轉元件的縱向中軸線與基體的縱向中軸線同軸地延伸，從而基本上得到一種簡單的結構。

本發明的一種特別穩定的實施方式設置，扭轉元件一件式地構造。

用于在使用這種檢查裝置的情況下檢查螺旋絲杠或螺旋系統的方法包括以下步驟：將待檢查的絲杠的轉矩變化過程導入到檢查裝置中；以及分析處理待檢查的螺旋絲杠的表征所述轉矩變化過程的測量數據，其中，根據被分析處理的測量數據和賦予在其中的彈簧特性曲線，求取轉矩變化過程的與止擋位置相對應的并且確定彈簧特性曲線的控制點作為用于評價螺旋絲杠的與標準有偏差的特性的尺度。為此，根據固定點來確定檢查裝置的扭轉元件的賦予轉矩變化過程的彈簧特性曲線，其中，考慮固定點作為與扭轉元件的止擋位置相對應的特征控制點在預先已知抗扭剛度并且預先已知滑移的情況下根據以下等式計算螺旋絲杠與標準的偏差：

W3＝(W2-W1)-((M2-M1)·tsf)

在此，用W3表示螺旋絲杠的偏差，用參數M1和W1表示第一特征控制點的轉矩和所屬的旋轉角度，并且，用參數M2和W2表示第二特征控制點的轉矩和所屬的旋轉角度，以及用tsf表示螺旋絲杠的抗扭剛度和滑移。

附圖說明

在后面的描述和附圖中詳細地解釋本發明的實施例。附圖以示意圖示出：

圖1根據本發明的檢查裝置的部分縱剖圖，該檢查裝置具有基體、被接收在其中的扭轉體和與扭轉體抗扭地連接的調整盤，

圖2圖1的檢查裝置的側視圖，

圖3檢查裝置的按照圖2中的剖面線I-I剖開的橫截面視圖，

圖4圖1的檢查裝置的立體圖，

圖5部分剖切的圖1的檢查裝置的立體圖，

圖6作為檢查裝置部件的基體的立體圖，

圖7作為檢查裝置部件的扭轉桿的立體圖，

圖8以強烈放大的示圖示出檢查裝置的基體和被裝入其中的扭轉桿的按照圖1中的剖面線I-I剖開的橫截面視圖，

圖9示出一測量曲線圖，其中，基于旋轉角度描繪螺旋絲杠的轉矩變化過程M，其中，借助螺旋絲杠記錄的測量曲線在其中間區段中被賦予根據本發明的檢查裝置的特征曲線，

圖10示出一測量曲線圖，該測量曲線圖用于在檢查裝置卡鎖時求取螺旋絲杠的抗扭剛度和滑移，其中，基于螺旋絲杠的旋轉角度描繪轉矩變化過程M，

圖11示出一測量曲線圖，該測量曲線圖用于校準根據本發明的檢查裝置，其中，借助于反饋基準裝置基于螺旋絲杠的旋轉角度描繪轉矩變化過程M，其中，借助于反饋基準裝置記錄的測量曲線在其中間的區段中具有檢查裝置的特征曲線，

圖12示出一測量曲線圖，該測量曲線圖用于在檢查裝置卡鎖時經校準地求取螺旋絲杠的抗扭剛度和滑移，其中，借助于反饋基準裝置基于旋轉角度描繪螺旋絲杠的轉矩變化M，

圖13具有連接在待檢查的螺旋絲杠上的根據第一實施方式的檢查裝置的原理圖，和

圖14具有連接在待檢查的螺旋絲杠上的根據第二實施方式的檢查裝置的原理圖。

具體實施方式

圖1至圖5示出根據本發明的檢查裝置10，所述檢查裝置適合用于連接在螺旋絲杠上。檢查裝置10具有基體11、被接收在基體11中的扭轉體12和固定在基體11的下端部14處的調整盤13。一件式地構造的扭轉體12與檢查裝置10的縱向中軸線15同軸地被接收在基體11中，其中，扭轉體12的六邊形地構造的上端部16從基體11向上突出并且用于耦合或匹配到螺旋絲杠上。在上端部16下方，扭轉體12具有直徑擴寬的凸肩17，所述凸肩具有兩個在圓周方向上相互隔開間距的止擋面17′和17″，所述止擋面與基體11在其上凸肩18上具有的兩個止擋面18′和18″相對應。扭轉體12的凸肩17過渡到直徑較小的環形肩部20中，所述環形肩部支承在支承部位22上，所述支承部位構造為位于基體11上凸肩18的內部中的臺階部。從上端部16出發，扭轉體12在其縱方向上經過擴寬的凸肩17、環形肩部20、圓錐形地變細的臺階部23和直徑較小的柱形桿區段24延伸至在徑向上加厚的下端部25。扭轉體12以其上凸肩17支承在基體11的凸肩18上，而扭轉體12的下端部25插入或縮入到調整盤13的軸向地延伸的中心開口13′中，并且扭轉體12由此力鎖合地且抗扭地與調整盤13連接。在該狀態下，貼靠在基體11的端部區段14上的調整盤13相對于端部區段14以確定的尺度扭轉并且產生預應力，被攜動的扭轉體12在該預應力的影響下扭轉，從而其第一止擋面17′止擋基體11的第一止擋面18′。在該位置中，調整盤13借助于配合銷27鎖定在端部區段14上，所述配合銷為此穿過構造在調整盤13的外邊緣上的通孔并且以其端部嵌接在位于端部區段14的邊緣區中的接收孔中并且由此固定。由此，調整盤13與基體11力鎖合和形鎖合地連接。在基體11的中間區段中，構造有銑入到該中間區段的外部圓周中的作用面29，所述作用面用于將檢查裝置10接收到機器中。

圖6直觀示出根據本發明的檢查裝置10的基體11，其中，基體11的上凸肩18具有凸緣狀地向上伸出的區域，所述區域與縱向中軸線15同軸地延伸并且作為環段在圓周方向上延伸經過一角度范圍，該角度范圍由兩個止擋面18′和18″限界并且為180°。圖7直觀示出根據本發明的檢查裝置10的扭轉體12，其中，扭轉體12的凸肩17具有凸緣狀地向下伸出的區域，所述區域與縱向中軸線15同軸地延伸并且作為環段在圓周方向上延伸經過一角度范圍，該角度范圍由兩個止擋面17′和17″限界并且定為比180°小約9°。圖8以橫截面示圖示出在組裝狀態下的根據本發明的檢查裝置10，其中，扭轉體12在預應力作用下裝入基體11中。由此，扭轉體12的凸肩17的第一止擋面17′形鎖合地止擋基體11的凸肩18的第一止擋面18′。由于凸肩17，18的構造不同，所以在圓周方向上相對置的兩個止擋面17″，18″之間產生具有角度錯開量的空隙，所述角度錯開量在所述實施例中為約9°。該空隙30限定檢查裝置10的測量范圍，因為根據所選擇的實施例扭轉體12可扭轉9°。

在檢查裝置10與待檢查的螺旋絲杠耦合或匹配的位置中，絲杠作用在檢查裝置10的六邊形的端部16上，在所述位置中，螺旋絲杠逐步地走過一旋轉角度范圍并且在此針對所調整的各個旋轉角度測量對應地為使檢查裝置10轉動所施加的轉矩。基于由螺旋絲杠施加的轉矩，已預緊地裝在基體11中的扭轉體12繞其自身的縱向中軸線15進一步扭轉。在此，扭轉體12的沿縱向中軸線15延伸的長形桿區域24基本上通過繞縱向中軸線扭動或扭轉來接收過程力。如果螺旋絲杠達到大于扭轉體12的預應力的轉矩值，則扭轉體12的第一止擋面17′從基體11的第一止擋面18′松脫，并且，扭轉體12的第二止擋面17″以相同的尺度朝向基體11的第二止擋面18″運動，從而兩個止擋面17″和18″之間的空隙或角度錯開量30減小。即，由螺旋絲杠所施加的轉矩抵抗被預緊的扭轉體12的阻力。將轉矩逐步提高直至凸肩17的第二止擋面17″止擋在凸肩18的第二止擋面18″上為止。

圖9示出用于連接或匹配到螺旋系統的螺旋絲杠上的、根據本發明的檢查裝置10的測量曲線圖100，其中，基于旋轉角度(以度為單位)描繪螺旋絲杠的轉矩變化過程M(以Nm為單位)。由螺旋絲杠所感測并且在測量曲線圖100中所描繪的測量曲線基本上分成三個區段；該測量曲線的第一區段延伸至測量點S1并且其特征在于，直至所述測量點為止在旋轉角度小的情況下由螺旋絲杠施加的轉矩M小于扭轉體12的預應力，從而扭轉體12的止擋面17′還不能從基體11的止擋面18′抬起。該第一區段非線性地構造并且覆蓋0.00°至約5.10°的角度范圍。當由螺旋絲杠施加的轉矩M大于或等于扭轉體12的預應力時，測量曲線才過渡到第二或中間的區段中，該區段從測量點S1延伸至測量點S2并且在5.2°至16.8°的旋轉角度范圍內嚴格線性地構造，因為在該區段中，扭轉體的彈簧特性曲線反映在螺旋絲杠的轉矩變化過程中。因此，在此涉及扭轉體對由螺旋絲杠施加在扭轉體上的轉矩變化的機械響應特性，即扭轉體的響應特性顯示為：針對扭轉體進行表征的彈簧特性曲線被賦予螺旋絲杠的轉矩變化過程。因此，檢查裝置起機械標準的實體的功能。如測量曲線圖100所示，根據所述實施例，測量點S1由轉矩值M1＝22.6Nm和旋轉角度W1＝5.2°限定，而測量點S2由在旋轉角度W2＝16.8°時的轉矩值M2＝62.5Nm限定。在測量點S2處，扭轉體12的止擋面17″止擋在基體11的止擋面18″上，從而在較大的旋轉角度和轉矩值較高的情況下，測量曲線過渡到第三區段中，所述第三區段非線性地構造。測量點S1(M1，W1)和S2(M2，W2)是測量曲線中的特征拐點并從而限界反映扭轉體12的彈簧特性曲線的線性區段。因此，檢查裝置10的測量范圍由空隙30的結構特征確定，所述空隙在所選擇的實施例中如圖8所示為9°。根據兩個測量點S1和S2可求取螺旋絲杠的偏差或誤差W3，其中，存在以下的等式：

W3＝(W2-W1)-((M2-M1)·tsf) 等式(1)，

其中，用tsf表示螺旋絲杠的抗扭剛度和滑移，所述抗扭剛度在其偏差方面是需要考慮的。

然而，待檢查的螺旋絲杠的偏差或誤差已經可以通過比較在——限定彈簧特性曲線的使用閾值的——測量點S1上求取的轉矩值M1與在檢查裝置10上調整的預先確定的預應力來識別；即，當轉矩值M1與在檢查裝置上調整的預應力值有偏差時，則待檢查的螺旋絲杠有誤差地工作并且必須被再校準。

圖10示出用于求取螺旋絲杠的抗扭剛度tsf和滑移sf的測量曲線圖110，其中，基于螺旋絲杠的旋轉角度描繪轉矩變化過程M。為此，卡鎖檢查裝置10中的扭轉體12，其方式是，將銷裝入孔32中，所述孔構造在扭轉體12的凸肩17中以及基體11的凸肩18中，從而扭轉體相對于基體的扭轉被卡鎖并且第一止擋面17′不再能從相對應的止擋面18′抬起。由此，由螺旋絲杠導入或施加的轉矩僅僅作用在檢查裝置10的基體11上，從而測量曲線圖10中的測量曲線反映轉矩上升和轉矩下降。在此，測量曲線的具有測量點P1和P2的左側區域由螺旋絲杠的抗扭剛度和滑移tsf表征，而測量曲線的右側區域僅通過螺旋絲杠的抗扭剛度部分表征。為了在左側的測量曲線區域中確定測量點P1和P2，在圖10的測量曲線中尋找這樣的測量點，所述測量點就對應的轉矩值而言與圖9中的測量點S1和S2至少近乎一致。因為測量點S1(在圖9中)位于轉矩值MT1＝22.4Nm和旋轉角度WT1＝5.2°處，而與測量點S2(M2＝62.5Nm)相對應的測量點P2在圖10中在旋轉角度WT2＝7.55°處具有轉矩值MT2＝61.2Nm。在右側的測量曲線區域中的測量點P3和P4用于確定滑移并且就對應的轉矩值而言與測量點P1和P2相一致；因此，P3由值對(WT＝0.5°；MT3＝61.8Nm)確定并且P4由值對(11.24°；22.4Nm)確定。因為測量曲線在P1和P2之間的以及在P3和P4之間的區段中線性地延伸，所以根據以下的兩個等式既可確定螺旋絲杠的抗扭剛度tsf也可確定其滑移sf：

在此，用WT1和MT1表示測量點P1的旋轉角度和轉矩，并且用WT2和MT2表示測量點P2的旋轉角度和轉矩。

對于螺旋絲杠的滑移，存在以下的關系：

sf＝(WT2-WT1)-(WT4-WT3) 等式(3)，

其中，用WT3和WT3表示測量點P3和P4的相應的旋轉角度。

對圖10中的測量曲線的分析處理根據等式(2)和(3)得到tsf＝0.0605度/Nm和sf＝0.6°。

為了使檢查裝置10可以作為標準來工作，僅僅需要校準一次，根據圖11和12所示出的測量曲線圖解釋所述校準。

圖11示出借助于反饋式參考裝置記錄的、用于一次地校準根據本發明的檢查裝置10的測量曲線圖120，所述檢查裝置連接或匹配到螺旋絲杠上，其中，基于旋轉角度描繪螺旋絲杠的轉矩變化過程M。這種校準對于根據本發明的檢查裝置10僅僅需要實施一次。在此，與在圖9和圖10中示出的測量曲線圖不同，測量數據、即相應的旋轉角度和相應地所配屬的轉矩值由反饋式基準裝置感測。

圖12示出借助于反饋式參考系統記錄的、用于經校準地求取螺旋絲杠的抗扭剛度和滑移的測量曲線圖130，其中，基于旋轉角度描繪轉矩變化過程M。與在圖9和圖10中所示出的測量曲線圖不同地，測量數據、即相應的旋轉角度和相應地所配屬的轉矩值由反饋式基準裝置感測。檢查裝置10在實施所述測量期間機械式地被卡鎖。

圖13以示意圖直觀示出根據本發明的檢查裝置10與待檢查的螺旋絲杠50一起的第一實施變型。在此，螺旋絲杠50以其端部套到檢查裝置10的六邊形地構造的端部16上。通過屬于螺旋絲杠的控制單元50′(所述控制單元與螺旋絲杠50通過信號導線50″電連接)，螺旋絲杠逐步地走過一旋轉角度范圍，并且對于所調整的每個旋轉角度測量在檢查裝置10轉動時所施加的轉矩。所感測的測量數據被傳遞給屬于檢查裝置10的在外部操作的處理單元10′并且由該處理單元處理、分析和顯示。為此，可以構造為可存儲器編程的控制裝置或構造為計算器的處理單元10′具有顯示窗40以及布置在其下方的顯示面板41，42，43，所述顯示窗用于以圖像方式示出描繪所感測的測量數據的測量曲線，該測量曲線具有限制檢查裝置的特征曲線的測量拐點S1和S2。在該顯示面板41中輸出表征測量拐點S1的轉矩值，而在布置在顯示窗下方的顯示面板42中示出表征測量拐點S2的轉矩值。布置在顯示窗下方的顯示面板43用于顯示或輸出根據被分析處理的測量曲線求取的、以度為單位的偏差。

圖14以示意性的示圖直觀示出根據本發明的檢查裝置10與待檢查的螺旋絲杠50一起的第二實施變型。該第二實施變型與在圖13中所示出的實施變型的區別在于，取代在外部操作的處理單元，設置有評價模塊10″，該評價模塊集成地被接收在螺旋絲杠50的控制單元50′中。在此，評價模塊10″起與處理單元10′相同的功能并且具有顯示面板40至43，所述顯示面板用于：以圖像方式輸出測量曲線，所述測量曲線具有限制檢查裝置的特征曲線的測量拐點；以及用于輸出與所述測量拐點相對應的轉矩值以及根據被分析處理的測量曲線求取的偏差。

概括地，在根據本發明的方法中，首先將待檢查的螺旋絲杠的轉矩變化過程導入到檢查裝置10中，接著對待檢查的螺旋絲杠的表征所述轉矩變化過程的測量數據進行分析處理，其中，根據被分析處理的測量數據和賦予在其中的彈簧特性曲線求取轉矩變化過程的至少一個與預先確定的預應力相對應的控制點作為用于評價螺旋絲杠的與標準有偏差的特性的尺度。為此，根據固定點S1和S2確定檢查裝置的扭轉元件的賦予轉矩變化過程的彈簧特性曲線，其中，固定點S1和S2作為特征控制點根據等式(1)來作為計算螺旋絲杠與標準的偏差的基礎。根據本發明的檢查裝置10具有扭轉元件12，該扭轉元件設有預先確定的預應力地被接收在基體11中并且用于在由待檢查的螺旋絲杠引起的轉矩變化過程作用于扭轉元件12時將彈簧特性曲線賦予螺旋絲杠的轉矩變化過程，其中，彈簧特性曲線一方面通過由預先確定的預應力所限定的第一止擋位置而另一方面通過第二止擋位置、即最終止擋位置確定或限界，其中，設置有器件10′或10″，以便分析處理表征螺旋絲杠轉矩變化過程的測量數據，其方式是，根據被分析處理的測量數據和賦予在其中的彈簧特性曲線，轉矩變化過程的至少兩個控制點用作用于評價螺旋絲杠的與標準有偏差的特性的尺度。這兩個控制點與扭轉元件的兩個止擋位置相對應。

因此，通過根據本發明的檢查裝置10和根據本發明的檢查方法而可能的是，也感測螺旋絲杠的影響參數、如滑移和抗扭剛度。由此，在本發明的周期性運行中，不僅可以感測螺旋絲杠的測量參數(轉矩和旋轉角度)的改變，而且也可以感測由螺旋系統或擰緊工具的磨損引起的改變。因為本發明——與現有技術不同地——還評價螺旋絲杠的所有已知的影響參數、即抗扭剛度和滑移以及還可能有用于保持檢查裝置的機器的可屈服性，所以這導致高的測量準確性。