CN111465470B - 借助冲击旋拧器的用于膨胀锚栓的安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种借助冲击旋拧器的用于膨胀锚栓的安装方法，所述安装方法具有第一阶段(S1)和第二阶段(S2)。在所述第一阶段中，重复地施加旋转冲击到所述膨胀锚栓的螺栓元件上并且估计从所述旋转冲击传递到螺栓头部的转矩。如果所估计的传递的转矩超过预设用于所述膨胀锚栓的阈值，则结束所述第一阶段(S1)。在所述第二阶段期间，施加预设用于所述膨胀锚栓的第一数量的旋转冲击到所述螺栓头部上。至少在所述第一阶段期间监控所估计的转矩的实时变化率。对所述实时变化率超过预设用于所述膨胀锚栓的变化率的极限值做出响应，开始修改的第二阶段，在修改的第二阶段中，施加预设用于所述膨胀锚栓的第二数量的旋转冲击到所述螺栓头部上，其中，所述第二数量小于所述第一数量。

Description

借助冲击旋拧器的用于膨胀锚栓的安装方法

技术领域

本发明涉及一种用于膨胀锚栓的安装方法，所述安装方法被实施为一种用于冲击旋拧器的控制方法。

背景技术

膨胀锚栓主要用于固定结构承载件。所述结构承载件通常被临时固定并然后才被定向。为此，使用者松开所述膨胀锚栓并在定向之后再次将其拧紧。第二次拧紧不当可能会损坏所述膨胀锚栓。

发明内容

一种借助冲击旋拧器的用于膨胀锚栓的安装方法的一种实施方案具有第一阶段S1和第二阶段S2。在所述第一阶段中，重复地施加旋转冲击到所述膨胀锚栓的螺栓元件上，并且估计由所述旋转冲击传递到螺栓头部的转矩。如果所估计的传递的转矩超过预设用于所述膨胀锚栓的阈值时，则结束所述第一阶段S1。在所述第二阶段期间，施加预设用于所述膨胀锚栓的第一数量的旋转冲击到所述螺栓头部上。至少在所述第一阶段期间监控所估计的转矩的实时变化率。对所述实时变化率超过预设用于所述膨胀锚栓的变化率的极限值做出响应，开始修改的第二阶段，在所述第二阶段中，施加预设用于所述膨胀锚栓的第二数量的旋转冲击到所述螺栓头部上，其中，所述第二数量小于所述第一数量。

有利地，用于所述实时变化率的极限值由时间窗口和用于所估计的转矩的第二阈值限定，所述第二阈值能够在所述时间窗口内达到。

有利地，安装方法具有第三阶段，在所述第三阶段中，相对于所述第二阶段，所述旋转冲击的重复率降低。

有利地，在所述第一阶段开始之前检测所述膨胀锚栓，并且根据检测到的膨胀锚栓来设定所述第一阈值、旋转冲击的预设的第一数量、旋转冲击的预设的第二数量和所述极限值。

附图说明

以下描述根据示例性的实施方式和附图阐述本发明，在所述图中：

图1示出冲击旋拧器；

图2示出输入元件；

图3示出膨胀锚栓；

图4示出“膨胀锚栓”运行模式的流程图；

图5示出所估计的转矩的变化曲线；

图6示出两块钢板的螺栓连接；

图7示出两块钢板的螺栓连接；

图8示出旋转角度的变化曲线；

图9示出“钢结构”运行模式的流程图；

图10示出旋转角度的变化曲线；

图11示出“钢结构”运行模式的流程图。

具体实施方式

除非另有说明，相同或功能相同的元件在附图中由相同的附图标记表示。

图1示意性地示出冲击旋拧器1。所述冲击旋拧器1具有电动机2、冲击机构3和输出主轴4。所述冲击机构3由电动机2连续地驱动。一旦输出主轴4的反作用转矩超过阈值，则所述冲击机构3就以虽然是瞬时的但为此非常高的转矩重复地施加旋转脉冲(旋转冲击)到所述输出主轴4上。对应地，所述输出主轴4绕工作轴线5连续地或逐步地旋转。所述电动机2可以经由电池6馈电或可以由电网馈电。

所述冲击旋拧器1具有手柄7，使用者可以在运行期间借助所述手柄来握住并引导所述冲击旋拧器1。所述手柄7可以刚性地或借助阻尼元件紧固在机器壳体8上。所述电动机2和所述冲击机构3设置在所述机器壳体8中。所述电动机2可以借助按钮9接通和关断。所述按钮9例如直接设置在所述手柄7上并可以由包握手柄的手来操纵。

示例性的冲击机构3具有锤10和砧座11。所述锤10具有爪12，所述爪沿旋转方向贴靠在在所述砧座11的爪13上。所述锤10可以经由爪12传递连续的转矩或瞬时旋转脉冲到砧座11上。螺旋弹簧14将锤10朝砧座11方向预紧，由此将锤10保持为与砧座11接合。如果转矩超过阈值，则锤10克服螺旋弹簧的力而移动，直到爪12不再与砧座11接合。电动机2可以使锤10沿旋转方向加速，直到所述锤10由螺旋弹簧14强制再次与砧座11接合。所述锤10将在此期间获得的动能以短的脉冲传递到砧座11上。一种设计方案规定，所述锤10沿螺旋轨迹16在驱动主轴15上被强制引导。所述强制引导例如可以被实现为在驱动主轴15中的螺旋凹槽以及锤10的接合到所述凹槽中的销轴。所述驱动主轴15由电动机2驱动。

所述输出主轴4从机器壳体8伸出。伸出的端部构成工具保持件17。示例性的工具保持件17具有正方形的横截面。插接套筒18或相似工具可以插接到所述工具保持件17上。插接套筒18具有衬套，所述衬套具有正方形的、在尺寸方面基本上对应于工具保持件17的中空横截面。与衬套相对置地，所述插接套筒18具有口部20以用于接纳螺栓头部21，即六角螺母22或相似的螺纹件。所述插接套筒18可以借助工具锁定部23锁定在输出主轴4上。所述工具锁定部23例如基于销钉，所述销钉既插入穿过在所述输出主轴4中的孔又插入在插接套筒18中。

所述冲击旋拧器1具有控制单元24。所述控制单元24例如可以由微处理器和外部或集成的存储器25实现。代替所述微处理器，控制单元可以由等效的分立构造元件、ASIC、ASSP等实现。

所述冲击旋拧器1具有输入元件26，使用者可以经由所述输入元件选择运行模式。控制单元24然后根据所选择的运行模式来控制冲击旋拧器1。不同运行模式的控制序列可以存储在存储器25中。运行模式主要包括在钢结构中的用于膨胀锚栓的安装方法和用于螺栓连接的安装方法。

所述输入元件26可以包含例如显示器27和一个或多个输入按钮28。控制单元24可以显示存储在存储器25中的不同运行模式和在必要情况下与所述运行模式关联的连接类型。使用者可以借助输入按钮28选择运行模式。另外，使用者可以输入规格，如连接类型的尺寸、直径、长度、目标转矩、承受力或制造商名称。在一种可替代设计方案中，所述冲击旋拧器1具有与外部输入元件30通信的通信接口29。所述外部输入元件30例如可以是移动电话、笔记本电脑或类似的移动设备。此外，输入元件可以是附加模块，所述附加模块能够被设置为在冲击旋拧器1和电池6之间的适配器。多个连接类型存储于在输入元件30上执行的应用程序中，或所述应用程序可以经由移动无线电接口从服务器查询这些连接类型。所述外部输入元件30可以在显示器31上示出膨胀锚栓或连接类型的相关信息。使用者通过输入按钮32或触敏显示器31选择连接类型。所述外部输入元件30经由到冲击旋拧器1通信接口29上的通信接口33向冲击旋拧器1发送类型名称或所选择的连接类型的与控制方法有关的参数。所述通信接口29优选地基于无线电、例如使用蓝牙标准。作为补充或替代方案，内部输入元件28或外部输入元件30可以设有相机34，所述相机可以检测连接类型的在包装上的条形码。输入元件28基于检测到的条形码和存储在存储器25中的条形码来确定连接类型。代替相机34，可以使用基于激光的条形码读取器、RFID读取器等以检测在包装上或在连接类型上的标签。在另一种设计方案中，在输入元件28中的图像处理可以根据由相机34拍摄的图像来识别连接类型，或可以基于所述图像限制呈现给使用者的至少一个连接类型选择。

膨胀锚栓

图3示出膨胀锚栓35，所述膨胀锚栓锚定在壁36中以便将附件37紧固在壁36上。所述膨胀锚栓35具有锚栓杆38。螺栓头部21在所述锚栓杆38的一个端处。膨胀机构39设置在远离所述螺栓头部21的端处。膨胀机构39装入到壁36中的钻孔中。膨胀机构39将作用于所述膨胀机构39的来自螺栓头部21的拉伸应力转换成靠向钻孔内壁的径向夹紧力。所述膨胀锚栓35自锁地作用，这是因为基于附件37而增加的在膨胀锚栓35上的拉伸载荷导致较高的夹紧力。为了在安装的膨胀锚栓35中确保其特定载荷值，在安装期间借助螺栓头部21对膨胀锚栓35预紧。所述膨胀锚栓35被特定以目标转矩，在安装时应以所述目标转矩拧紧螺栓头部21。

膨胀锚栓35的手动安装过程如下规定。在准备步骤中，根据膨胀锚栓35的规格钻出钻孔到壁36中。所述规格主要预设钻孔的直径，所述直径等于膨胀机构39的外径。通常通过锤的旋转冲击将所述膨胀机构39驱入到钻孔中。将附件37定位在螺栓头部21上。然后借助转矩扳手手动地拧紧螺栓头部21。在拧紧期间，螺栓头部21间接经由附件37沿锚栓杆38支撑在壁36上，由此产生拉伸应力。如果转矩扳手发出已达到膨胀锚栓35的特定目标转矩的信号，则使用者停止拧紧。在一些应用中，然后再次松开螺栓头部21，例如以便使附件37定向。使用者然后利用转矩扳手和相同的特定目标转矩再次拧紧所述紧螺栓头部21。在其它应用中，需要多个膨胀锚栓35以紧固附件37。在根据目标转矩拧紧膨胀锚栓35之前，使用者可以首先将每个膨胀锚栓35稍微预紧。此外，使用者在拧紧膨胀锚栓35时可能会被中断，对此使用者希望稍后用转矩扳手继续所述过程。

所述膨胀机构39例如基于在锚栓杆38上的套管40和锥体41。所述套管40可以沿锚栓杆38相对于锥体41运动。在示例性的示出中，所述锚栓杆38具有被套管40包围的较细圆柱体形的颈部42。所述套管40的内径大于所述颈部42的外径。锥体41在套管40的远离所述螺栓头部21的侧上邻近所述套管40地设置。锥体41的周面朝套管40方向渐缩。所述周面的外径从大于套管40的内径的值减小到小于套管40的内径的值。钻孔的特定直径对应于套管40的外径，因此，所述套管在钻孔的内壁上附着或摩擦。当在锚栓杆38上并因此在锥体41上拧紧时，套管40保持不动，而锥体41被移入到套管40中。锥体41使套管40变宽。套管40和锥体41可以按多种方式来设计。例如，套管40可以设有面向锥体41的多个接片。套管40可以环周封闭或开槽。此外，锥体41可以形成为圆锥形、波纹形或金字塔形的。工作原理的基本方面是套管40在内壁上的摩擦系数。套管40通常由钢或另一种铁基材料制成。壁36由例如混凝土或天然石材的矿物建筑材料制成。

螺栓头部21可以例如由在锚栓杆38上的外螺纹43和安置在外螺纹38上的螺母22组成。螺母优选地具有六角形周边。作为替代方案，所述锚栓杆38可以具有内螺纹，螺栓插入到所述内螺纹中。螺栓具有径向地伸出锚栓杆38之外的头部。螺栓的头部具有例如六角形周边。

“膨胀锚栓”的控制方法

冲击旋拧器1实施用于膨胀锚栓35的安装方法；“膨胀锚栓”运行模式(图4)。所述安装方法适合于以膨胀锚栓35将附件37紧固在壁36上。在准备步骤中，使用者钻出钻孔到壁36中并且将膨胀锚栓35推到钻孔中。借助冲击旋拧器1进行螺栓头部21的拧紧。相对于连续旋转的电动旋拧器，冲击旋拧器1的特点在于产生具有瞬时且对此是高转矩的重复的旋转冲击。此外，在输出主轴4与冲击旋拧器1的手柄7之间没有刚性联接，因此，反作用于使用者的反转矩通常显著地小于所施加的旋转冲击。使用者借助输入元件28选择“膨胀锚栓”运行模式并给出膨胀锚栓35的类型。

为每种类型的膨胀锚栓配设对于后续按照规定进行安装方法所需的多个控制参数。根据膨胀锚栓的类型，将控制参数存储在存储器25中。响应于膨胀锚栓35的输入或选择，控制单元24读出对应的控制参数。优选地保持控制参数直到使用者选择另一类型的膨胀锚栓35。不需要在每次单独的安装之前选择膨胀锚栓35。

在未操纵按钮9时，电动机2与电源、例如电池6断连。电动机2的转速D为零或下降为零。可以由按钮9本身或由在电动机2与电源之间的电流路径中的电开关元件机电地进行所述断连。在整个安装过程期间，按钮9必须由使用者连续地按压地保持。如果使用者释放按钮9，则电动机2会立即与电源分离并且安装方法此后被中断。当释放按钮9时，冲击旋拧器1优选地进入待机模式(待机)。在待机模式下，冲击旋拧器1降低其能耗，尤其是对于电池供电的冲击旋拧器1来说。例如，控制单元24可以被停用；减少控制单元的功能到仅检查按钮9和输入元件28等。

操纵按钮9以开始安装方法。在必要情况下，将冲击旋拧器1从待机模式唤醒。在准备阶段中，可以检查使用者是否先前已借助输入元件中的一个输入元件28选择膨胀锚栓35。如果迄今尚未进行对应的选择并且未设定控制参数，则提醒使用者进行所述选择和设定，并且冲击旋拧器1保持未激活。否则，将电动机2与电源连接。

虽然在连续旋转的旋拧器情况下可以经由电动机的功耗和输出主轴的转速非常简单地测量输出的转矩，但是由于在输出主轴4与电动机2之间的机械脱耦，这在冲击旋拧器1中是不可能的。借助输出主轴上的传感器对输出的转矩的直接测量由于高的机械载荷而在技术上非常苛刻，且因此不适合冲击旋拧器。安装方法有助于粗略估计在第一阶段S1中施加的转矩M，并在第二阶段S2中进行后续校正。相对于对安装行为的先前未知的影响，尤其是壁36的特性对安装过程的影响，两阶段方法更稳健。

通过操纵按钮9，通常开始预阶段，所述预阶段在以下描述中不进一步解释。在预阶段S1期间，由冲击旋拧器1施加的转矩M如此小而使得冲击机构未被触发并且冲击旋拧器1连续地施加通常增加的转矩。安装方法的第一阶段S1以冲击旋拧器1的第一冲击开始(时间t0)。在图5中示出转矩M的强烈示意性的变化曲线44。在第一阶段S1期间，估计由输出主轴4施加的转矩M。当所估计的转矩M超过阈值M0(C1)时，按照标准结束第一阶段S1。阈值M0通常小于用于膨胀锚栓35的目标转矩M9。

在第一阶段(S1)期间，电动机2使驱动主轴15优选地以预设的第一转速D1旋转。控制单元24例如可以直接以在驱动主轴15上的旋转传感器45或间接经由在电动机2上的旋转传感器来确定驱动主轴15的转速D。第一转速D1是分配给膨胀锚栓35的控制参数。转速影响由冲击旋拧器1输出的转矩。锤10在一次旋转冲击之后从砧座11脱离，并且由驱动主轴15加速，直到下一次旋转冲击到砧座11上。如果锤10再次对应地定向于所述砧座11，则进行下一次旋转冲击。由于很大程度上预定的加速路径，驱动主轴15的较高的转速在所述旋转冲击中导致锤10的较高的角速度和较高的旋转脉冲。在粗略近似中假设，在旋转冲击期间将旋转脉冲的大部分传递到砧座11和输出主轴4上。在一系列试验中，可以对于不同的转速确定旋转脉冲或描述旋转脉冲的变量，并将其存储在特性曲线图中。

在第一阶段S1期间，确定输出主轴4由于旋转冲击而旋转的旋转角度δΦ。输出的转矩M对应于所传递的旋转脉冲和输出主轴4的由于旋转冲击而旋转的旋转角度δΦ。基于所确定的旋转角度δΦ和旋转脉冲与转速D的近似相关，估计输出的转矩M。例如，可以在存储器25中存储特性曲线图，该特性曲线图将转矩M或描述所述转矩的变量分配给由转速D和旋转角度δΦ组成的配对。

旋转角度δΦ由在冲击旋拧器1中的传感机构46检测。传感机构46可以例如以旋转传感器47直接检测输出主轴4的旋转运动。旋转传感器47可以以感应方式或以光学方式探测输出主轴4上的标记。作为替代或补充方案，传感机构46可以基于驱动主轴15在两次连续旋转冲击之间的旋转运动来估计输出主轴4的旋转角度δΦ。在两次旋转冲击之间，驱动主轴15旋转了爪12的角间距，例如180度，并且如果砧座11已旋转，则驱动主轴15额外地旋转了输出主轴4的旋转角度δΦ。各旋转冲击由旋转冲击传感器48检测。为此，传感机构46在直接相继的两次连续旋转冲击之间的时间段中检测驱动主轴15的旋转角度。通过借助旋转冲击传感器48检测旋转冲击来检测所述时间段的开始和结束。所述旋转冲击传感器48例如可以检测冲击旋拧器1中与旋转冲击伴随的增加的瞬时振动。例如，将振动与阈值进行比较，开始或结束对应于超过阈值时的时间点。旋转冲击传感器48同样可以基于检测音量峰值的声学麦克风或次声麦克风。旋转冲击传感器48的另一种变型检测电动机2的功耗或转速波动。在旋转冲击期间，功耗会瞬时地增加。例如可以由转速D或来自旋转传感器45的信号和时间段来计算驱动主轴15的旋转角度。输出主轴4的旋转角度δΦ被确定为驱动主轴15的旋转角度减去爪12的角间距。

在第一阶段S1期间，冲击旋拧器1连续地将所估计的转矩M与阈值M0比较。如果超过阈值M0(C1)，则直接结束第一阶段S1。在具有恒定转速D1的设计方案中，转矩M与阈值M0的比较等效于每旋转冲击的旋转角度δΦ与每旋转冲击的阈值δΦ0的比较。由转速D1和应低于的旋转角度δΦ0的配对可以存储在用于膨胀锚栓35的存储器25中。如果螺栓头部21仅略微旋转时，则结束第一阶段S1。旋转角度δΦ的检测变得越来越不准确。转速与旋转脉冲之间的相关也会降低。

第二阶段S2直接接到第一阶段S1上。驱动主轴15的转速D还可以被调节为第一转速D1。在第二阶段期间，施加预设数量N1的旋转冲击。旋转冲击的数量N1是用于膨胀锚栓的另一个特定的控制参数。膨胀锚栓35的目标转矩M9近似地由旋转冲击的数量N1实现。在第一阶段S1之后，对于每次进一步旋转冲击，旋转角度δΦ近似地相同。因此，旋转冲击的数量N1对应于旋转了预定的旋转角度ΔΦ1。假设膨胀锚栓35的弹性特性，膨胀锚栓35的额外拉伸应力在很大程度上与旋转角度ΔΦ1成比例。因此可以经由旋转冲击的数量N1以计量方式调节拉伸应力。能够在用于膨胀锚栓35和冲击旋拧器1的一系列试验中确定所需的旋转冲击数量N1或旋转角度δΦ和第二阶段S2的预设的转速D1并且能够将其存储在存储器25中。在第二阶段S2期间，对所施加的旋转冲击的数量N进行计数。如上所述，可以例如借助旋转冲击传感器48来进行旋转冲击的识别。如果旋转冲击的数量N达到目标数量N1(C2)，则第二阶段S2直接结束。

优选地，弛豫阶段S3接到第二阶段S2上。相对于第二阶段S2，旋转冲击的重复率降低。转速D减小到第二转速D2。第二转速D2低于第一转速D1。尤其地，第二转速D2低于冲击旋拧器1用于实现目标转矩所需的临界转速。第二转速D2例如在第一转速D1的50％和80％之间。弛豫阶段S3优选地是时间控制的。弛豫阶段S3的持续时间T1例如在0.5秒[s]与5s之间的范围内。

前述的两阶段或三阶段安装方法适合于直接在膨胀锚栓35已装入到钻孔中之后拧紧所述膨胀锚栓。可能的情况是，为了附件37的后续定向，使用者将松开所张紧的膨胀锚栓35并然后再次将其拧紧。然而，两个阶段或三个阶段重复的进行可能会损坏膨胀锚栓35甚至损坏底板表面。

因此，在“膨胀锚栓”运行模式下的安装方法具有至少在第一阶段S1期间确定膨胀锚栓35是否已经被拧紧的测试例程。示例性的测试例程确定所估计的转矩M的变化率w。如已经描述的那样，从旋转冲击到旋转冲击，转矩M增加。变化率w、即在相继的旋转冲击之间或遍及多个旋转冲击求平均的转矩M的增加，已被证明是稳固的特性，所述特性区分从未被拧紧的膨胀锚栓35和已经被再次松开的膨胀锚栓35。在图5中示出，用于先前已松开的膨胀锚栓35的所估计的转矩M的变化曲线49。在已再次松开的膨胀锚栓35(变化曲线49)中，变化率w比在其它情况44下更大。在第一阶段S1期间，冲击旋拧器1确定变化率w并且将变化率w与极限值w0比较。变化率w优选地是遍及多个旋转冲击或在通常遍及多个旋转冲击延伸的时间窗口δT内求平均的。如果极限值w0被超过，则冲击旋拧器1结束第一阶段S1。极限值w0是分配给膨胀锚栓35的另一个控制参数。极限值w0可以被存储为变化率。变化率w也可以借助预设的时间窗口ΔT和转矩M的要在时间窗口ΔT内达到的预设的阈值M2来检测。时间窗口ΔT从第一冲击t0开始。如果转矩M超过还在时间窗口ΔT内的阈值M2，则随着超过阈值M2而结束第一阶段S1。对应地，存储时间窗口ΔT和阈值M2。

修改的阶段S2b接到提早结束的第一阶段S1上。修改的阶段S2b与第二阶段S2基本上相同。冲击旋拧器1施加预定的数量N2的旋转冲击。数量N2显著地小于第二阶段S2中的数量。数量N2小于数量N1的一半，例如小于数量N1的三分之一。与按照标准的第二阶段S2中的情况相比，修改的第二阶段S2b施加显著较低的额外转矩到膨胀锚栓35上。因此，修改的第二阶段S2显著地短于按照标准的第二阶段S2。如果规定弛豫阶段S3，则所述弛豫阶段在修改的第二阶段S2b之后。

在一种设计方式中，还可以在第二阶段S2期间监控变化率w。如果变化率w超过预设的阈值w0，则提早结束第二阶段S2并且该方法继续进行修改的第二阶段S2b。

在安装过程期间，使用者可能会有意地或无意地释放按钮9。电动机2立即停机或至少与电源断连。安装方法因此被终止。控制方法将已实现的安装状态记录在存储器25中。尤其地，存储器25记录安装过程的三个阶段中的哪一个阶段已经被实现。冲击旋拧器1然后可以进入待机模式S0。

控制方法使使用者能够实现安装过程。在一个实施方式中，例如经由显示器27请求使用者完成安装过程。使用者可以使用输入元件28来选择是否应以下一次操纵按钮9继续安装过程，还是可替代地进行按照标准的新安装过程。例如，当使用者再次操纵按钮9时，可以出现请求。作为替代方案，显示器27可以持久地将请求信号发给使用者。使用者可以借助输入元件28对请求做出回应。作为替代方案，可以对于“继续安装过程”模式将操纵图案分配给按钮9。例如，在完全按压按钮9之前的两次轻击对应于选择“继续安装过程”，而立即按压按钮9对应于选择“按照标准的新安装过程”。如果使用者在等待时段内、例如在30s内未对请求做出反应，则控制方法将返回到其按照标准的运行中，并将根据按照标准的新安装过程实施下一个安装过程。

按照标准的新安装过程在上述两个或三个阶段之后进行。如果使用者请求继续安装过程，则取决于已经达到的安装状态来修改上面的安装方法。

如果在第一阶段S1期间安装过程被终止，则重新开始安装过程，即以第一阶段S1开始。估计转矩M或确定每次旋转冲击的旋转角度δΦ，直到达到用于第一阶段S1的终止条件，并且然后进行后续阶段。

如果在第二阶段S2期间终止安装过程，则仅实施遗漏的旋转冲击。为此，控制方法将已经实施的旋转冲击的数量存储在日志中。在继续进行时，将预设的旋转冲击的数量N减少了存储在日志中的旋转冲击数量。在必要情况下弛豫阶段S3接上。

如果在弛豫阶段S3期间安装过程被中断，则可以将此弛豫阶段缩短在终止之前已经实施的持续时间。为此，控制方法存储在中断时已经实施的弛豫阶段S3的持续时间。在继续进行时，从存储器25中读出已经实施的持续时间并且从预设的持续时间中减去所述持续时间。

钢结构

图6示意性地示出用于土木工程中的钢结构的两个结构元件50、51的螺栓连接。两个构造元件50、51应借助一个或多个螺栓连接52可承载地连接。所述构造元件50、51例如可以包括梁、嵌板、管道、凸缘等。所述构造元件由钢或其它金属材料制成。所述构造元件50、51在图示中简化到接触的板状区段。在所述区段中设有一个或多个孔眼53。使用者将两个构造元件的孔眼53彼此定向。

螺栓连接52可以具有典型的结构，所述典型的结构具有在螺杆55上的螺栓头部54和螺母56。虽然螺杆55相比于孔眼53具有较小的直径，但是螺栓头部54和螺母56相比于所述孔眼53具有较大的直径。对于其它螺栓连接，螺杆可能已经与第一构造元件50连接。

使用者将螺杆55插入穿过定向的孔眼53。然后螺母56被附接上。在手动紧固的情况下，使用者使用转矩扳手拧紧螺母56，直到达到特定用于螺栓连接的目标转矩。规格是由螺栓连接的制造商给出或在用于钢结构的相关标准中指定。目标转矩确保螺栓连接在载荷、尤其是振动情况下不能松开。另一方面，螺杆55不应被不必要地加载，或在最坏情况下在拧紧螺母56期间不应被永久性损坏。

以转矩扳手拧紧螺栓连接52是可靠且稳固的方法，但是所述方法是劳动密集型的。尤其是因为螺栓连接52通常含有许多螺栓。原则上可以以传统的电动螺丝刀和对应的关断装置来拧紧螺栓连接52，直到达到目标转矩。然而，使用者不能施加用于目标转矩的必要的保持力，并且存在相当大的伤害使用者的风险。

“钢结构”控制方法

冲击旋拧器1实施用于螺栓连接52的稳固安装方法。使用者将构造元件51彼此定向，将螺杆55插入穿过第二构造元件51，并且螺母56被附接上。构造元件50、51偶尔不平放在彼此上，如示例性地在图7中图解的那样。在准备步骤中，使用者必须确保在螺栓连接52的区域中将所述构造元件50、51平放在彼此上。为此，使用者可以用手拧紧一个或多个螺母56。拧紧转矩可以保持低于螺栓连接52的目标转矩M。转矩扳手的使用是可选的。使用者然后以冲击旋拧器1拧紧螺栓连接52，这将螺栓连接52拧紧到目标转矩M。如果构造元件50、51最初不平放在彼此上，则冲击旋拧器1终止安装过程，并向使用者通知遗漏或不完整的准备步骤。在这方面，使用者选择“钢结构”运行模式并指定螺栓连接52的类型。

向每种类型的螺栓连接52分配对于后续按照规定进行安装方法所需的多个控制参数。根据类型将控制参数存储在存储器25中。响应于螺栓连接52的输入或选择，控制单元24读出对应的控制参数。优选地保持控制参数直到使用者选择另一类型的螺栓连接52。没有必要在每次单独的安装之前都选择螺栓连接52。

当未操纵按钮9时，电动机2与电源、例如电池6断连并且不旋转。当释放按钮9时，冲击旋拧器1优选地进入待机模式。通过操纵按钮9来开始安装方法。在准备阶段中可以检查，使用者是否先前借助输入元件中的一个输入元件28已选择螺栓连接52的类型。如果尚未做出对应的选择并且未设定控制参数，则敦促使用者进行所述选择和设定，并且冲击旋拧器1保持未激活。否则，将电动机2与电源连接。

响应于操纵按钮9而使驱动主轴15加速。使主轴加速到目标转速Do。最初，螺栓连接52的反作用转矩可以如此低，使得冲击机构3未被激活。下文不进一步描述此预阶段。安装方法的第一阶段S11从冲击机构3的第一冲击开始。在第一阶段S11期间，估计由输出主轴4施加的转矩M。如果所估计的转矩M超过阈值M0，则按照标准结束第一阶段S11。阈值M0通常小于螺栓连接52的目标转矩M9。如关于用于拧紧膨胀锚栓的阶段S1所描述的那样估计转矩M。为此所需的控制参数存储在用于螺栓连接52的存储器25中。

第二阶段S12直接接到第一阶段S11上。驱动主轴15的转速D仍可以被控制到第一目标转速Do。在第二阶段期间，施加特定数量N3的旋转冲击。旋转冲击的数量N3是用于膨胀锚栓的另一个特定的控制参数。螺栓连接52的目标转矩近似地由旋转冲击的数量N3实现。在安装膨胀锚栓35时，第二阶段S12在很大程度上对应于第二阶段S2。

所描述的两阶段“钢结构”安装方法适合于拧紧螺栓连接52以便连接两个钢构造元件50、51，只要所述两个钢构造元件平放在彼此上。在第一阶段S11期间，测试例程C1是激活的，所述测试例程估计钢构造元件50、51是否平放在彼此上。如果所述测试例程C1确定钢构造元件平放在彼此上，则以上述阶段实施安装方法直到结束。如果测试例程发现钢构造元件未平放在彼此上，则执行保护例程S13。保护例程S13可以在简单的实施方案中直接终止所述安装方法。冲击旋拧器1的显示器27可以给出关于为何终止安装方法的对应提示。

测试例程C11估计螺栓连接从第一冲击(时间t0)开始的旋转角度Φ。将旋转角度Φ伴随时间的变化曲线57与所存储的用于螺栓连接52控制参数进行比较。旋转角度Φ优选地是由多个测量点求平均的。图8图解旋转角度Φ的变化曲线57。实践中，基本上分阶段地增加的旋转角度Φ仅能够在有强烈噪声的情况下才被检测到。可以由一系列试验对于每种类型的螺栓连接52测量旋转角度Φ的增加率。变化曲线基本上由螺栓连接52的弹性行为确定。构造元件50、51(如果他们平放在彼此的顶部上)仅对变化曲线有微小的影响。另一方面，在构造元件50、51不平放在彼此上的情况下，所述构造元件的刚性和在所述构造元件50、51之间的间隙主导整体系统的刚性。刚度通常降低。在相同的冲击功率的情况下，每单位时间观测到旋转角度Φ的较大前进。控制参数描述上限58，在拧紧期间旋转角度Φ不得超过所述上限。超过上限58被认为是未平放在彼此上。测试例程迫使安装方法终止S13。上限58优选地不是固定值，而是随着时间或随着冲击数量而增加的值。优选地在时间点t0以第一冲击来激活测试例程。优选地在预设的时间段ΔT之后结束测试例程、例如随着第一阶段S11结束而结束测试例程。可以借助一系列试验对于不同螺栓连接52确定上限58，尤其是对于不同的螺栓直径。

钢结构II

一种可替代的安装方法“钢构造II”经历如上文所描述那样的第一阶段S11和第二阶段S12。然而，第二阶段S12的旋转冲击的数量N8不是预设的，而是从在先前安装过程期间的旋转角度Φ的变化曲线59推导出的。估计例程S14将旋转角度Φ随着时间t推移的变化曲线59与一组图案60(图10)比较。当在钢构造中拧紧螺栓连接52时，图案60是旋转角度Φ的从一系列试验中确定的典型变化曲线。估计例程S14确定最接近实时变化曲线59的图案60。用于第二阶段S12的旋转冲击数量N8在查找表中被分配给图案60。

图10示例性地示出变化曲线59，其中，构造元件51平放在彼此上。示例性图案60具有三个区段：起始部61、中部62和终止部63。起始部具有带有第一斜率的线性变化曲线。终止部具有带有第二斜率的线性变化曲线，第二斜率小于第一斜率。中部62例如由具有单调递减的斜率的指数函数描述。作为替代方案，中部可以由具有连续单调递减的斜率的其它函数、例如指数函数、双曲线描述。区段之间的过渡优选是平滑的。所述图案具有四到六个自由度。所述自由度主要是或描述起始部的斜率、终止部的斜率、起始部的持续时间和中部的持续时间。可以借助曲线拟合而将变化曲线与图案进行比较，其中，例如使用最小二乘法来改变用于自由度的数值。有利地为存储器25中不同类型的螺栓连接52提供图案60。使用者优选地在拧紧螺栓连接52之前经由输入元件28输入类型。估计例程S14限制对属于所选择的类型的适配。

估计例程S14优选地记录从第一冲击t0开始的随着时间t推移的旋转角度Φ，以便获得用于比较的测量点。测量点包含所测量的旋转角度Φ和所附属的时间t。可以基于驱动主轴15在相继的旋转冲击之间的旋转角度来估计旋转角度Φ。可以通过按时间顺序记录旋转角度Φ来近似时间记录。测量点可以存储在缓存器中。

估计例程S14使图案60适应于测量点。为了获得有意义的适应结果，优选地在最小数量的旋转冲击之后实施所述适应。还已经证明有利的是，在第二阶段S12的开始，即如果所估计的转矩M超过阈值M0，则实施适应。可以重复地实施适应，只要冲击旋拧器1的计算能力允许这样的适应。作为替代方案，可以将估计例程S14仅执行一次。

如果图案60与测量点的偏差在预定的公差内，则估计例程S14完成。如果在预设数量的旋转冲击或预设的持续时间之后图案的偏离在公差之外，或低于用于图案终止部的最小测量点数，则输出错误消息并且终止安装方法。

所确定的图案60提供螺栓连接52的关于螺栓弹性行为的信息。基于所述弹性行为，可以推导出第二阶段S12所需的旋转冲击数量N8。在一种设计方式中，存储附属于图案60的N8的值。代替查找表，算法可以从数值确定目标数量N8。一旦估计例程S14已确定用于第二阶段S12的旋转冲击的目标数量N8，就确定用于第二阶段S12的目标数量N8。安装方法对从第一阶段S11到第二阶段S12的转变开始施加的旋转冲击数量进行计数。一旦达到数量N8，就结束安装方法。第二阶段S12的开始优选地在确定目标数量N8之前。

从第一阶段S11到第二阶段S12的转变是基于对反作用转矩M的估计。所述估计有显著的测量误差。一种设计方案基于图案60来确定在哪次旋转冲击64时超过阈值M0。从第一阶段S11到第二阶段S12的先前转变可能已经在除了旋转冲击64之外的旋转冲击时进行。估计例程S14可以根据偏差来使目标数量N8适应。

Claims (4)

1.一种借助冲击旋拧器(1)的用于膨胀锚栓(35)的安装方法，所述安装方法包括：

第一阶段(S1)，在所述第一阶段中，重复地施加旋转冲击到所述膨胀锚栓(35)的螺栓元件上并且估计从所述旋转冲击传递到螺栓头部(21)的转矩(M)，直到所估计的传递的转矩(M)超过预设用于所述膨胀锚栓(35)的第一阈值(M0)；

第二阶段(S2)，在所述第二阶段中，施加预设用于所述膨胀锚栓(35)的第一数量(N1)的旋转冲击到所述螺栓头部(21)上，

其特征在于，

至少在所述第一阶段(S1)期间，监控所估计的转矩(M)的实时变化率(w)，并且对所述实时变化率(w)超过预设用于所述膨胀锚栓(35)的实时变化率(w)的极限值(w0)做出响应，开始修改的第二阶段(S2b)，在所述修改的第二阶段中，施加预设用于所述膨胀锚栓(35)的第二数量(N2)的旋转冲击到所述螺栓头部(21)上，其中，所述第二数量(N2)小于所述第一数量(N1)。

2.根据权利要求1所述的安装方法，其特征在于，用于所述实时变化率(w)的极限值(w0)由时间窗口(T0)和用于所估计的转矩(M)的第二阈值(M2)限定，所述第二阈值能够在所述时间窗口(T0)内达到。

3.根据权利要求1或2所述的安装方法，其特征在于第三阶段(S3)，在所述第三阶段中，相对于所述第二阶段(S2)，所述旋转冲击的重复率降低。

4.根据权利要求1或2所述的安装方法，其特征在于，在所述第一阶段(S1)开始之前检测所述膨胀锚栓(35)，并且根据检测到的膨胀锚栓(35)来设定所述第一阈值(M0)、旋转冲击的预设的第一数量(N1)、旋转冲击的预设的第二数量(N2)和所述极限值(w0)。

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