紧固件测试系统和设备的制作方法

1.本公开涉及紧固件的测试。


背景技术：

2.junker测试是一种机械测试，用于确定由螺纹紧固件所固定的接头在遭受由横向振动所造成的剪切载荷时因螺纹紧固件的自松动导致的失去其预紧力(preload)的点。针对junker振动测试的标准可以在名称为“new criteria for self-loosening of fasteners under vibration”的sae文献690055中发现。用于执行junker测试的已知的机器针对验证的目的并不实用，这是因为机器是庞大的并因此不易运输。附加地，例如出于验证的目的利用已知的junker测试机器在短时间内测试多个紧固件是有问题的，这是因为已知的机器一次仅仅容纳一个紧固件，并且这一个紧固件在被测试之前需要以合适的预紧力被正确安装在机器内。这使得很难将不同的紧固件和/或施加至紧固件的不同的螺纹固定剂(threadlocker)进行比较以验证它们的不同的性能。


技术实现要素：

3.本公开提供了改进的系统，以便执行由螺纹紧固件固定的接头的振动测试并且测试以及比较施加至此类螺纹紧固件的粘合性的螺纹固定剂。
4.根据本公开，振动测试设备可以包括测试工位，其包含第一构件以及限定开口的第二构件，所述开口被配置成在其中接收测试件。第二构件可以被配置成以相对于第一构件往复横向运动的方式滑动，并且电动的驱动组件可以被配置成以相对于第一构件往复横向运动的方式驱动第二构件。
5.根据本公开，振动测试设备还可以包括准备工位，其与测试工位分离。准备工位可以包括开口，所述开口被配置成在其中接收测试件并且将测试件的第一接头构件以正确对正的方式相对于测试件的第二接头构件定位。
6.根据本公开，在测试件在测试工位内设置时，测试工位的第二构件的相对于第一构件的往复横向运动可以使得测试件的第二接头构件相对于测试件的第一接头构件振动。
7.根据本公开，振动测试设备还可以包括电机控制输入部以及与电机控制输入部和电动驱动组件操作性连接的控制器。控制器可以响应于来自电机控制输入部的信号提供电力以激活电动驱动组件。
8.根据本公开，控制器能够操作性地连接至测试件的传感器。
9.根据本公开，振动测试设备还可以包括显示器，并且控制器可以被配置成在测试件的紧固件失效时在显示器上提供指示。指示可以是基于由传感器所检测的力，所述力表明了夹持载荷。显示器可以内置到振动测试设备的壳体中，例如多个发光二极管，或者显示器可以是诸如计算机、平板电脑、移动电话等的远程装置上的屏幕等，所述远程装置经由有线或无线连接的方式例如经由bluetooth与振动测试设备连通。
10.根据本公开，控制器还可以包括发射器模块，所述发射器模块被配置成与远程装
置连通。控制器可以向远程装置提供表明夹持载荷的信号，所述夹持载荷是由传感器所检测的力推断出的。
11.根据本公开，振动测试设备可以包括准备工位以及测试工位，所述准备工位被配置成具有在其中依次组装的多个测试件，所述测试工位被配置成依次接收并振动所述多个测试件中的每个组装的测试件。振动测试设备还可以包括电动驱动组件，所述电动驱动组件被配置成使得测试工位的至少一部分振动。
12.根据本公开，振动测试设备还可以包括控制器，所述控制器操作性地连接至电动驱动组件。控制器可以为电动驱动组件供电，以使得测试工位的至少一部分振动。通过以相对于测试工位的第二构件的往复横向运动的方式驱动测试工位的第一构件，电动驱动组件可以使得至少一部分振动。
13.根据本公开，振动测试设备还可以包括固定系统，所述固定系统被配置成在测试件在测试工位中被振动时将每个组装的测试件的一部分固定至测试工位的第二构件。
14.根据本公开，振动测试设备可以包括手动输入部，以便手动地驱动电动驱动组件，例如从而将测试工位的第一构件和第二构件对正，以便接收并释放测试工位中的多个测试件的组装的测试件。
15.根据本公开，准备工位可以与测试工位分开并相邻。
16.根据本公开，振动测试设备可以包括顶出系统，所述顶出系统被配置成将多个测试件中的测试件从准备工位或测试工位中的至少一个顶出。
17.根据本公开，紧固件测试系统可以包括多个测试件以及振动测试设备。振动测试设备可以包括彼此相邻的测试工位以及准备工位。测试工位可以被配置成接收并且振动多个测试件中的测试件。多个测试件中的测试件可以在准备工位中被组装。
18.根据本公开，多个测试件中的每个测试件可以包括第一接头构件以及第二接头构件。每个测试件还可以包括将第一接头构件耦接至第二接头构件的紧固件。
19.根据本公开，测试工位可以包括第一构件以及第二构件，所述第二构件限定开口，所述开口被配置成在其中接收测试件。第二构件可以被构造成相对于第一构件以往复横向运动的方式滑动。振动测试设备还可以包括电动驱动组件，所述电动驱动组件被配置成相对于第一构件以往复横向运动的方式驱动第二构件。
20.根据本公开，准备工位可以包括开口，所述开口被配置成在其中接收多个测试件中的一个测试件并且将测试件的第一接头构件相对于测试件的第二接头构件定位。
附图说明
21.本发明的这些以及其它特定和优点将通过阅读如下结合附图给出的详细的说明而更好地理解，其中：
22.图1是根据本公开的紧固件测试系统的立体图。
23.图2是如图1所示的紧固件测试系统的振动测试设备的局部分解侧向剖切立体图。
24.图3是如图2所示的振动测试设备的侧向剖切立体图。
25.图4是如图2所示的振动测试设备的俯视图。
26.图5是如图2所示的振动测试设备的前向剖切立体图。
27.图6是如图1所示的紧固件测试系统的测试件的局部分解立体图。
28.图7是如图6所示的测试件的侧向剖切视图。
29.图8是如图6所示的测试件的前向剖切视图。
30.图9是在操作过程中的如图1所示的紧固件测试系统的立体图。
31.图10是在测试件的制备过程中的如图9所示的紧固件测试系统的放大前向剖切视图。
32.图11是在测试件的制备过程中的如图9所示的紧固件测试系统的放大立体图。
33.图12是在测试件的制备过程中的如图9所示的紧固件测试系统的放大立体图。
34.图13是如图9所示的紧固件测试系统的前向剖切视图。
35.图14是在操作过程中的如图1所示的紧固件测试系统的立体图。
36.图15是在测试件的测试过程中的如图14所示的紧固件测试系统的侧向剖切视图。
37.图16是图1的紧固件测试系统的示意图。
38.图17是根据本公开的紧固件测试系统的立体图。
具体实施方式
39.在详细描述各实施例之前，应当理解的是本发明并不限于所描述的特定的实施例。还应当理解的是，所使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，并且不将限制本技术的权利要求书的范围。
40.在附图中，尽管特定的说明可以仅仅针对特定的附图和附图标记，但是应当理解的是此类说明可以等同地适用于其它附图中的同样的附图标记。附加地，尽管各个特征为了简化在不同的附图中被示出，但是本领域技术人员容易想到的是各个特征可以在不脱离本公开的范围的前提下被组合。
41.图1示出了根据本公开的紧固件测试系统10。紧固件测试系统10包括振动测试设备12以及一个或多个测试件14。振动测试设备12包括在本体20中布置的测试工位16以及准备工位18。振动测试设备12还可以包括顶出系统21，以便辅助测试件14从测试工位16和/或准备工位18的取出；以及包括在本体20的端部处的稳定把手(stabilization handle)22。
42.测试工位16包括固定基座构件24以及上构件26，限定测试容腔27，所述测试容腔被配置成在其中接收测试件14。上构件26在基座构件24上布置，并且被配置成相对于基座构件24以往复横向运动的方式滑动。
43.准备工位18与测试工位16分开，并且包括容腔28，所述容腔被配置成在其中接收测试件14，以便为了在测试工位16中的随后测试准备测试件14。准备工位18的限定容腔28的内壁可以具有台阶式构造，从而容腔28的下部分30小于容腔28的上部分31。
44.参看图2和3，振动测试设备12还包括位于本体20内的电动驱动组件32。电动驱动组件32包括如图2所示的电机34或者其它类似的驱动机构以及将电机34连接至测试工位16的上构件36的齿轮变速器36。齿轮变速器36被配置成将如图2所示的电机34的旋转运动转化成往复运动，以沿着轴线38相对于基座构件24以往复横向运动的方式驱动上构件26。如图3所示，振动测试设备12包括控制器40，用于控制电动驱动组件32的电动致动；以及与控制器40操作性连接的电机控制输入部42。
45.参看图4，振动测试设备12还可以包括显示器44以及传感器端口46，所述显示器和所述传感器端口操作性耦接至控制器40，如图3所示。振动测试设备12还可以包括手动输入
部48，允许使用者手动地旋转电机34，如图2所示。例如，手动输入部48可以是耦接至电机34的轴的旋钮等，其在被旋转时可以实现轴的相应的旋转。这种旋转导致了如图2所示的电动驱动组件32以及测试件16的上构件26的手动致动，这有助于上构件26相对于基座构件24的对正，从而如图1所示的测试件14可以被插入到测试工位16中。
46.尽管电机控制输入部42在图3和4中为了简便示出为按钮，但是电机控制输入部42可以是任何其它类型的已知的输入装置例如开关、拨盘、杆件、触摸屏等和/或它们的组合。
47.参看图5，用于帮助如图1所示的测试件14从测试工位16和/或准备工位18取出的顶出系统21被示出。顶出系统21包括固定于轴件52的把手50，所述轴件通过轴承54能够旋转地耦接至本体20的下侧。轴件52包括第一凸轮构件56，所述第一凸轮构件与测试工位16相邻地固定至轴件并且与通过测试工位16的底表面形成的开口58协作。轴件52还包括第二凸轮构件60，所述第二凸轮构件与准备工位18相邻地固定至轴件并且与通过准备工位18的底表面形成的开口62协作。顶出系统12还可以包括诸如弹簧等的偏压构件64，所述偏压构件将顶出系统21朝向如图5所示的不可致动的位置偏压。把手50在从如图5所示的不可致动的位置至顶出位置的方向66上能够移动。随着把手50移动，第一凸轮构件56向上移动穿过开口58进入测试工位16，并且第二凸轮构件60向上移动穿过开口62进入准备工位18。
48.参看图6至8，紧固件测试系统10的每个测试件14包括下接头构件68、上接头构件70、以及紧固件72，所述紧固件将下接头构件68和上接头构件70固定在一起。测试件14可以具有台阶式设计，而下接头构件68小于上接头构件70。
49.如图7所示，除了紧固件72以外，对正螺栓73也可以将上接头构件70固定至下接头构件68。对正螺栓73螺纹接合上接头构件70或下接头构件68中的一者，并且与上接头构件70或下接头构件68中的另一者具有间隙配合，从而允许上接头构件70相对于下接头构件68横向移动。例如，如图7所示，上接头构件70与对正螺栓73间隙配合，而下接头构件68螺纹接合对正螺栓73。如图8所示，测试件14还可以包括诸如滚针轴承等的轴承74，所述轴承在下接头构件68与上接头构件70之间被定位。轴承74减少下接头构件68与上接头构件70之间的摩擦，因而使得上接头构件70在测试的过程中容易相对于下接头构件68以横向运动的方式移动，从而需要的电力更少。
50.回看图6，上接头构件70具有与其固定的传感器75例如应变仪。上接头构件70还可以包括与紧固件72相邻的横向凹槽76，传感器75被定位成横跨横向凹槽76，从而放大由传感器75所获取的读数，这是因为横向凹槽76提供了应力集中。在对测试件14进行测试之前，传感器发射器78可以通过一个或多个螺钉80被附接至测试件14。传感器发射器78通过线材82等被连接至传感器75，并且可以通过如图4所示的缆线84被连接至如图4所示的振动测试设备12的传感器端口46，从而有助于传感器75与振动测试设备12的控制器40之间的通信，如图3所示。
51.下接头构件68可以包括定位孔86，所述定位孔被配置成由如图1所示的振动测试设备12的定位螺钉构件88接合，从而在测试的过程中将测试件14对正和/或定位在如图1所示的测试工位16中。附加地，为了确保测试件14与方位无关地被对正和/或被定位在测试工位16内，下接头构件68可以在其相反侧上包括定位孔86，如图7所示。
52.参看图9，在操作中，每个测试件14在准备工位18内被准备用于测试。例如，每个测试件14可以在准备工位18内被组装，或者替代地，在插入准备工位18之前，每个测试件14可
以被预组装，方式为紧固件72将如图8所示的下接头构件68和上接头构件70保持在一起但是紧固件仍未被加扭矩至其最终期望的扭矩规格，因而允许下接头构件68与上接头构件70之间的一定程度的相对运动。如果螺纹固定剂的性能和/或特征将在振动测试设备12中被测试，则螺纹固定剂可以在组装或预组装的过程中被施涂至紧固件72。
53.参看图10，在下接头构件68和上接头构件70被插入到准备工位18的容腔28中(在组装的过程中或者作为预组装的测试件14)时，内壁27的台阶式构造确保了上接头构件70相对于下接头构件68被正确地定位。紧固件72然后可以被加扭矩至其最终期望的扭矩规格，以将下接头构件68和上接头构件70耦接在一起。
54.参看图11，在测试件14处于准备工位18内时，传感器75可以被例如通过螺钉等被固定至测试件14。如上所述，传感器75可以被定位成横跨在上接头构件70中形成的横向凹槽76，从而在测试件14的测试过程中放大由传感器75所获取的读数。
55.参看图12，在测试件14处于准备工位18中时，传感器发射器78可以通过如图6所示的线材82等被连接至传感器75，并且还可以通过螺钉80被附接至测试件14。在于测试件14上被安装之后，传感器发射器78有利地形成了用于传感器75的保护罩。
56.参看图13，在测试件14已经在准备工位18中被准备后，测试件14可以从其利用顶出系统21被取出。具体地，把手50可以在如图5所示的方向66上从如图11所示的不可致动的位置被推动至顶出位置。随着把手50移动，轴件52旋转并且第二凸轮构件60向上移动通过开口62进入准备工位18，在测试件14上进行推动。这造成了测试件14向上移出容腔28。把手50然后可以被返回至不可致动的位置。例如，在顶出系统21包括偏压构件64的情况下，把手50可以简单地被释放，以允许偏压构件64将顶出系统21返回至不可致动的位置。
57.附加的测试件14能够以如上描述同样的方式被准备。例如，如果不同的螺纹固定剂将被测试并且被对比的话，则多个测试件14能够以如上描述同样的方式被准备，而每个测试件14具有施涂至测试件14的紧固件72的不同的螺纹固定剂之一。
58.尽管当测试件14在准备工位18中被定位时如图6所示的传感器75和传感器发射器78如上所述被安装在测试件14上，但是实际上在测试件14已经以如上所述的方式从准备工位18被取出后传感器75和传感器发射器78可以被安装在测试件14上。
59.参看图14，在测试件14已经被准备后，每个测试件14然后被插入到振动测试设备12的测试工位16中以便如图所示进行测试。在将测试件14插入到测试工位16的过程中，如图4所示的手动输入部48可以被用于将测试工位16的上构件26相对于基座构件24滑动地移动，从而将上构件26相对于基座构件24正确地对正，以便适应测试件14的台阶式形状，以使得测试件14可以被插入到测试工位16中。在测试件14已经被插入到测试工位16后，传感器发射器78可以通过缆线84被连接至传感器端口46，以在它们之间实现通信。附加地，参照图15，振动测试设备12的定位螺钉88可以被拧紧，从而所述螺钉接合在测试件14的下接头构件68中形成的定位孔86，以将下接头构件68固定在测试工位16中。
60.参看图15，在测试件14在测试工位16中被安装后，通过致动电机控制输入部42可以初始化测试，所述电机控制输入部向控制器40发出信号，以对电动驱动组件32通电，从而沿着轴线38相对于基座构件24以往复横向运动的方式驱动上构件26。电动驱动组件32可以由控制器40响应于电机控制输入部42的致动而以各种方式被控制。例如，在电机控制输入部42被致动时，控制器40可以使得电动驱动组件12运行预定的时间段，例如三十秒、一分
钟、五分钟、或者任何其它期望的持续时间。替代地，控制器40可以使得电动驱动组件32运行直至来自传感器75的信号指示紧固件72和/或被施涂至测试件14的紧固件72的螺纹固定剂失效。振动测试设备12还可以被配置成在电机控制输入部42受压时控制器40仅仅使得电动驱动组件32运行，或者被配置成电机控制输入部42的第一推压致动电动驱动组件32，并且电机控制输入部42的第二推压使得电动驱动组件32不致动。
61.图16示出了紧固件测试系统10的示意框图。如图所示，测试件14上的传感器75通过缆线84被操作性地连接至振动测试设备12的控制器40。控制器40如上所述地被操作性地连接至电机控制输入部42和电动驱动组件32，并且被操作性地连接至向振动测试设备12供电的供电装置90。控制器40还可以包括发射器/接收器92，例如bluetooth模块、无线路由器、蜂窝模块(cellular module)等。附加地，尽管被描述为无线发射器，但是发射器/接收器92可以提供有线连接端口例如usb端口等。
62.在测试件14被测试时，电动驱动组件32相对于如图15所示的基座构件24以往复横向运动的方式驱动如图15所示的上构件26，并且来自传感器75的数据被提供给控制器40。使用者可以在测试的过程中保持如图1所示的稳定把手22，从而提供抵消如图15所示的上构件26的往复横向运动的反作用杠杆。数据可以被控制器40在显示器44上可视化地显示，和/或可以由控制器40被使用以确定如图15所示的紧固件72和被施涂至紧固件72的螺纹固定剂的失效，以便如上所述地使得电动驱动组件32不致动。例如，传感器75可以测量指示由紧固件72所提供的夹持载荷的力，从而夹持载荷的损失可以由传感器力数据被检测。显示器44可以显示数字化数据，或者显示器44可以简单地提供指示夹持载荷损失的图像。例如，显示器44可以包括发光二极管(led)，所述发光二极管在夹持载荷失去时从第一颜色至第二颜色地改变颜色。控制器40还可以使用发射器/接收器92来向远程装置94例如计算机、平板电脑、移动电话等发送数据，以便进一步处理和/或显示。在测试件14的测试完成后，例如在来自传感器75的数据表明夹持载荷的损失(其指示紧固件72和/或施涂至紧固件72的螺纹固定剂的松开)，则电动驱动组件32可以被使得不致动，这或者通过控制器40自动地实现或者通过使用者手动地实现。
63.回看图15，在测试件14在测试工位16中已经被测试后，测试件14可以从其利用顶出系统21被取出。具体地，把手50可以在从如图15所示的不可致动的位置至顶出位置的方向66上被推动。随着把手50移动，轴件52旋转，并且第一凸轮构件56向上移动通过开口58进入测试工位16，在测试件16上进行向上推动。这造成了测试件14向上移出测试容腔27。把手50然后可以被返回至不可致动的位置。例如，在顶出系统21包括如图13所示的偏压构件64的情况下，把手50可以简单地被释放以允许偏压构件64将顶出系统21返回至不可致动的位置。
64.附加的测试件14能够以如上所述同样的方式被测试。例如，在多个测试件14以如上所述的方式被准备以测试不同的螺纹固定剂的情况下，多个测试件14可以顺序地在测试工位16中以如上所述的方式被测试。如上所述，在每个测试的过程中，来自如图16所示的传感器75的数据可以被提供给如图16所示的远程装置94。远程装置94可以有利地一起显示和/或绘制来自多个测试的数据，以便为了对比的目的。
65.参看图17，其中同样的附图标记代表同样的元素，示出了紧固件测试系统110的另一实施例。紧固件测试系统110与如图1所示的紧固件测试系统10除了下述方面外相同，所
述紧固件测试系统110并不包括如图1所示的顶出系统21。因而，紧固件测试系统110包括振动测试设备112以及一个或多个测试件114。振动测试设备112包括在本体120中布置的测试工位116以及准备工位118。振动测试设备112还可以包括位于本体120的端部处的稳定把手122。
66.测试件114以与结合如图1所示的紧固件测试系统10如上所述的同样的方式在准备工位118中被准备并且在测试工位116中被测试。然而，为了从准备工位118和测试工位116取出测试件114，使用者或操作者简单地例如通过传感器发射器178抓持将被取出的测试件114，并且然后在测试件114上向上牵拉，从而将测试件114从它所定位于其中的准备工位118或测试工位116撤出。除了没有如图1所示的顶出系统21，紧固件测试系统110与如图1所示的紧固件测试系统10相同，并以与如图1所示的紧固件测试系统10相同的方式操作，并且因此将不再详细描述紧固件测试系统110的结构和操作。
67.本公开的紧固件测试系统10、110有利地提供了用于测试以及对比紧固件以及施涂至此类紧固件的粘性螺纹固定剂的便携的、独立的测试装置。稳定把手22、122可以有利地被使用以携带和运输振动测试设备12、112。准备工位18、118和测试工位16、116都有利地被包含在单个单元内，所述单个单元允许用于被准备和被测试的可互换的测试件14、114，而不必等待粘性螺纹固定剂在各测试之间固化并且不必需要在各测试之间的拆卸和/或组装以将新的紧固件定位在测试设备中。例如，多个测试件14、114可在测试程序或验证之前的若干小时或者若干天被准备。测试件14、114有利地具有台阶式设计，其防止振动测试设备12、112的堵塞。紧固件测试系统10、110可以有利地与远程装置94相配合，以提供改进的数据捕获和/或处理，例如为了提供用于所测试的不同的粘性螺纹固定剂的强度的对比。
68.尽管系统和设备的原理已经在此描述，但是本领域技术人员应当理解的是这种说明仅仅是示例性的且不作为对本发明范围的限制。如本领域技术人员所清楚的，在不脱离本发明的精神的前提下可以对本公开的上述系统和设备进行多种改变和改型，并且这些改变和改型被认为是在本公开的范围内。因此，在申请文件中描述的示例性实施例将被认为仅仅是说明性的且非限制性的。