在此提供了用于指示一个紧固元件（3）在零件（5）中紧固时是否已达到拉伸屈服极限负荷的设备（1）及方法。这个紧固元件包括一个螺纹轴（7），该螺纹轴包括一种磁致伸缩材料。该设备包括用于产生穿透该轴的交变磁场的装置（9，12）、用于测量一个依赖于该轴的瞬时磁化率的物理量的装置（9，14）以及被适配成检测该物理量的显著变化并且确定和指示该紧固元件的轴是否已达到该拉伸屈服极限负荷的一个控制单元（16）。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于指示一个紧固元件在零件中紧固时是否已达到拉伸屈服极限负荷的一种设备及方法。这个紧固元件包括ー个螺纹轴，该螺纹轴包括一种磁致伸縮材料。现有技术在将紧固元件紧固在零件中时，紧固元件与零件之间的摩擦力的影响导致仅能粗略地评估该紧固元件中的应力。如果该紧固元件被加载达到ー个过高的应力，那么这个紧固元件可能会变弱或被断裂。由于该紧固元件的应カ的不确定性，有必要使该紧固元件以最佳负荷的安全边距(safetymarginal)来紧固。因此，该紧固元件没有得到最佳地使用，这导致有必要使紧固元件的尺寸更厚或数量更多。较厚尺寸的紧固元件或数量更多的紧固元件随后导致了包括该紧固元件和该零件的一个结构的重量増加。在许多应用中，限制这个结构的重量是重要的。例如，当在如汽车、火车、飞机等的运输结构中使用紧固元件时，结构的重量増加会导致操作成本的増加。同样重要的是，通过用足够高而将该结构以安全方式保持在一起的应カ来对紧固元件进行紧固。用于测量这些紧固元件中的应カ的已知方法是基于通过ー个发射器将超声信号从紧固元件的扭转头发送到该紧固元件的轴的末端，其中该信号在该紧固元件的轴的末端被反射。这个方法具有以下缺点该发射器与该紧固元件的扭转头必须以物理方式相互接触并且接触装置(如凝胶或类似物)是必需的以便获得充足的信号传递。由此，很难在紧固元件的转动状态下对该紧固元件中的应カ进行測量。此外，可能有必要使用该紧固元件的轴的经专门设计的末端，以便获得充足的信号响应。用于测量包括磁致伸縮材料的ー个轴的单轴线拉伸屈服极限负荷的方法是已知的。该方法是基于识别磁化率的最大值，该最大值与该单轴线拉伸屈服极限负荷相对应。这种方法另一方面并不适用于为确定拉伸屈服极限负荷的多轴应カ条件，例如在将包括拉伸和扭转应力的一个紧固元件进行紧固时，这是因为磁化率的最大值并不与该多轴拉伸屈服极限负荷相对应。文件JP56019423涉及用于确定一个被紧固在结构中的螺钉中的轴向カ的ー种设备。这个确定是基于对通过螺钉头部中的压缩应カ而形成的磁性变化的測量。专利技术概述本专利技术的第一目的在于提供用于指示一个紧固元件在零件中紧固时是否已达到拉伸屈服极限负荷的一种设备及方法。本专利技术的第二目的在于提供用于依赖于拉伸屈服极限负荷而控制ー个紧固元件的紧固的一种设备及方法。本专利技术的第三目的在于提供用于将紧固元件紧固达到最佳负荷的一种设备及方法。该第一目的是通过根据权利要求I的前序部分所述的ー种设备实现的，并且特征在于该设备包括用于产生穿透该轴的交变磁场的装置，用于测量一个依赖于该轴的瞬时磁化率的物理量的装置，其中用于测量该物理量的装置被适配成在该磁场穿透该轴后暴露于所述磁场中，一个控制单元，该控制单元被适配成接收所述物理量的测量值并检测该物理量的显著变化，其中该控制单元被适配成基于该显著变化来确定并指示该紧固元件的轴是否已达到拉伸屈服极限负荷。在包括磁致伸缩材料的紧固元件的轴中的应力发生变化时，该轴的瞬时磁化率发生变化。所产生的磁场在穿透该轴时受到该轴的瞬时磁化率的影响。用于测量物理量的装置在该磁场穿透该轴后暴露于该磁场中、并且被适配成测量该物理量，该物理量依赖于该轴的瞬时磁化率。该控制单元被适配成从用于测量该物理量的装置接收该物理量的测量值并检测该物理量的显著变化。该物理量的显著变化与该紧固元件的轴的拉伸屈服极限负荷相对应。当检测到该物理量的显著变化时，该控制单元被适配成指示该紧固元件已达到拉伸屈服极限负荷。 术语“拉伸屈服极限负荷”涉及当该紧固元件的轴的材料从弹性状态转变为塑性状态时的负荷。术语“瞬时磁化率”，通常用希腊字母X表示，涉及描述了一种材料在外磁场中变得有多么磁性的一个材料特性。对于磁致伸缩材料来说，瞬时磁化率受到该材料中的应力的影响。该设备具有以下优点指示该拉伸屈服极限负荷并不必须要与该紧固元件的物理接触。由此，可以在将该紧固元件紧固在零件中的过程中指示该拉伸屈服极限负荷。通过这个设备，有可能避免该紧固元件被紧固达到会导致该紧固元件变弱或断裂的一个负荷。此夕卜，降低了该紧固元件被紧固达到对于将该结构保持在一起而言过低的应力的风险。基于关于拉伸屈服极限负荷的信息，有可能使紧固元件在零件中的紧固最优化。由此，有可能减少包括该紧固元件和该零件的一个结构的重量。在所有类型的、带有包括磁致伸缩材料的一个轴的紧固元件上都可以使用这个设备。根据本专利技术的一个实施方案，相对于该轴的应变来检测该物理量的显著变化。根据本专利技术的一个实施方案，基于该紧固元件或一个螺纹紧固安装元件的转动以及所述螺纹轴或紧固安装元件的螺纹间距来确定该轴的应变。术语“螺纹间距”涉及在该紧固元件的特定转动下该轴或该紧固安装元件在轴向方向上的位移程度。在紧固元件的不同变体和紧固安装元件的不同变体之间，螺纹间距有所不同。该紧固安装元件是例如在转动时会对该紧固元件的轴中的应力产生影响的一个螺栓或类似元件。根据本专利技术的一个实施方案，该控制单元被适配成相对于该轴的应变来识别该物理量的大体上恒定的变化率，其中当该物理量的这个大体上恒定的变化率的变化超过了一个第一特定值时，检测该物理量的所述显著变化。该物理量的大体上恒定的变化率至少在弹性状态的一部分的过程中存在，一直到该紧固元件的拉伸屈服极限负荷为止。在该拉伸屈服极限负荷下，出现该物理量的显著变化，这个变化从该大体上恒定的变化率偏离。根据本专利技术的一个实施方案，该控制单元被适配成当该物理量已经从初值或最大值中的任一个出现绝对变化时检测该物理量的显著变化。对于紧固元件的不同变体(例如具有不同强度、长度、几何形状、尺寸等等的紧固元件)来说，在拉伸屈服极限负荷下、基于该物理量的绝对变化，该物理量的显著变化是不同的。根据本专利技术的一个实施方案，该紧固元件是以恒定的或大体上恒定的转动速度被紧固的，其中相对于用于紧固该紧固元件的时间来检测该物理量的显著变化。在恒定的转动速度下，该紧固元件的轴的应力依赖于紧固的时间。根据本专利技术的一个实施方案，用于测量该物理量的装置是被适配成在磁场穿透该轴后暴露于所述磁场中的一个传感器元件，其中所述物理量为该传感器元件的电阻和电感中的至少一个。该传感器元件的电阻和电感依赖于该轴的瞬时磁化率。根据本专利技术的一个实施方案，该传感器元件被适配成当该紧固元件的扭转头受到一个扭转力影响时至少部分地围绕该扭转头。 根据本专利技术的一个实施方案，该传感器元件是一个感应式部件，例如线圈。该感应式部件被适配成在暴露于交变磁场中时感应出电流，该电流被该控制单元检测到。根据本专利技术的一个实施方案，该用于产生交变磁场的装置被适配成接收具有的频率在IHz与IMHz之间、优选地在28Hz与350Hz之间的一个交变电流，在该交变电流中了产生所述交变磁场。根据本专利技术的一个实施方案，该用于产生交变磁场的装置是一个感应式部件，例如线圈，该感应式部件被适配成当该紧固元件的扭转头受一个扭转力影响时至少部分地围绕该扭转头。根据本专利技术的一个实施方案，该感应式部件是基于传感器的霍尔效应和磁阻效应之一来检测磁场的一个磁场传感器。根据本专利技术的一个实施方案，该设备包括用于产生穿透该轴的静磁场的装置。通过该静磁场，增强了该物理量的显著变化，其中促进了对该物理量的显著变化的检测。本专利技术的第二目的是通过根据本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗尔夫·卡尔松，克里斯特尔·约翰逊，弗雷德里克·阿伦托普，克里斯蒂安·约翰逊，雅各布·布洛姆格伦，
申请(专利权)人：罗肯系统公司，
类型：
国别省市：
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