DD231756A1 - Steuereinrichtung fuer schrauber mit digitaler drehmomentabschaltung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung fuer Schrauber mit digital wirkender Drehmomentabschaltung, die sich durch die elektronische Auswertung einer definierten, linear zum Drehmoment in Beziehung stehenden mechanischen Groesse, des Torsionswinkels, auszeichnet. Dadurch wird das Arbeitsverhalten bekannter Prinzipien der elektronischen Drehmomentabschaltung, die von einer Auswertung stoergroessenbehafteter elektrischer Parameter, wie Stromanstieg oder Phasenwinkel ausgehend, verbessert, wobei diese Loesung nicht auf elektrische Schrauberantriebe beschraenkt ist. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass ein digitaler Istwert in einer torsionsgesteuerten Drehmomentmesseinrichtung mit optoelektronischer Abtastung, nachgeschaltetem Strom-Frequenzwandler, Istwertzaehler und Istwertspeicher erzeugt wird, wobei dieser mit dem in einer Zifferneingabe vorgewaehlten digitalen Sollwert als Abschaltwert in einem Digitalkomparator verglichen wird. Bei Uebereinstimmung beider Werte wird ein Abschaltsignal ausgeloest, wobei gleichzeitig der Istwert in einer Digitalanzeige optisch sichtbar ausgegeben wird.

Description

Der Funktionsablauf der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung kann folgendermaßen beschrieben werden: Eine nicht dargestellte torsionserzeugende Einrichtung in Form einer drehelastischen Kupplung oder einer Torsionswelle verdreht zwei Radialgitterscheiben gegeneinander, deren drehmomentproportionaler Überdeckungsgrad von der optoelektronischen Abtasteinrichtung 1 nach bekanntem Prinzip aufgenommen und als Dulslängenmoduliertes Signal mit drehmomentproportionalem Tastverhältnis dem Strom-Frequenzwandler 2 zugeführt wird, wobei eine Integration des während der Tastzeiten des Eingangssignals wirksamen Konstantstromes mittels Kondensatoraufladung erfolgt. Bei Erreichen des Schwellwertes der im Strom-Frequenzwandler 2 integrierten Triggerschaltung wird der Kondensator entladen, ein Zählimpuls ausgelöst und dem Tor 3 zugeführt, dessen Öffnungszeit vom Meßzeitgeber 4 bestimmt wird. Die das Tor 3 während der Meßzeit durchlaufenden Impulsfolgen steuern den Istwertzähler 5 an, der jeweils zu Beginn der Meßzeit durch den Resetimpuls rückgestellt wird. Nach Ablauf der Meßzeit wird das Zählergebnis mittels SET-Impuls vom Istwertspeicher 6 übernommen und an die Digitalanzeige 7 unter der Bedingung ausgegeben, daß eine Mindestdrehzahl der Radialgitterscheiben während des Meßvorganges nicht unterschritten wird. Die dazu erforderliche Drehzahlmessung erfolgt durch Zählung der pulslängenmodulierten Impulse über den Ausgang der optoelektronischen Abtasteinrichtung 1 während der ebenfalls von Meßzeitgeber 4 vorgegebenen Öffnungszeit des Tores 8 vom Drehzahltester 9, der bei Unterschreitung einer vorgegebenen Mindestdrehzahl den Istwertspeicher 6 sperrt und damit eine Fehlmessung verhindert.

Der Sollwert Wird über die Zifferneingabe 10 mit Binärcodeausgang manuell oder über eine externe Programmsteuerung digital 3ingegeben und gespeichert, wobei nach Ablauf jeder Istwertmessung im Millisekundenbereich zwischen jeweils zwei vom Meßzeitgeber 4 gesteuerten Meßintervallen bitweise ein serieller Vergleich von Ist- und Sollwert in dem Digitalkomparator 11 srfolgt, der bei Übereinstimmung von Ist- und Sollwert den Schrauberantrieb über eine Signalleitung abschaltet.

Claims (2)

Erfindungsanspruch:

1. Steuereinrichtung für Schrauber mit digitaler Drehmomentabschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß in einer torsionsgesteuerten Drehmomentmeßeinrichtung mit optoelektronischer Abtasteinrichtung, nachgeschaltetem Strom-Frequenzwandler, Istwertzähler und Istwertspeicher ein digitaler Istwert erzeugt und über eine Zifferneingabe mit dem vorgewählten Sollwert als Abschaltwert in einem Digitalkomparator verglichen wird.

2. Steuereinrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verhinderung von Fehlmessungen der Istwertspeicher mit einem Drehzahltester gekoppelt ist.

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine elektronische Steuereinrichtung für pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch angetriebene Schrauber. Die elektronische Steuereinrichtung kann bei drehmomentkontrollierten maschinellen Schraubarbeiten, sowie im kontinuierlich ablaufenden automatischen Prozeß mit der Möglichkeit der programmtechnischen Bereitstellung unterschiedlicher Drehmomentwerte, vorteilhaft eingesetzt werden.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekannt sind elektronische Einrichtungen zur Drehmomentabschaltung nach unterschiedlichen Prinzipien. So wird in der DE OS 1588032 eine Schaltungsanordnung zur Drehmomentabschaltung beschrieben, die die annähernd drehmomentproportionale Motorstromaufnahme bei bestimmten elektrischen Antrieben einer Auswertung zuführt. In der DE OS 3236033 wird der belastungsabhängige Phasenwinkel für eine Drehmomentabschaltung vorzugsweise für Schrauber mit Drehstromantrieb ausgewertet.

Diese Lösungen haben den Nachteil, daß die Auswertung elektrischer Parameter zur Drehmomentabschaltung immer auf bestimmte elektronische Arbeitsprinzipien beschränkt bleiben, wobei funktionsbedingte elektrische Störgrößen oder andere Einflußgrößen mit in das Auswerteergebnis eingehen bzw. aufwendig kompensiert werden müssen. Weiterhin wurde bereits eine torsionsgesteuerte Drehmomentmeß- und Anzeigeeinrichtung mit analoger Arbeitsweise vorgeschlagen, die entweder reine Meßmittel darstellen oder in Verbindung mit einer mechanischen Schrauberkupplung nach bekanntem Prinzip das Schraubenanzugsdrehmoment anzeigt. Durch die toleranzbehaftete Arbeitsweise wird nur eine geringe Reproduzierbarkeit des Schraubenanzugsdrehmomentes gewährleistet.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine Steuereinrichtung für Schrauber mit digitaler Drehmomentabschaltung zu entwickeln, die nicht auf ein bestimmtes elektrisches Antriebsprinzip und nicht auf elektrische Antriebe beschränkt ist, die genauer als bekannte Anordnungen arbeitet, eine durchgängig digitale Arbeitsweise mit digitaler Sollwertvorgabe gewährleistet und damit auch im automatischen Produktionsprozeß vorteilhaft einsetzbar ist. Durch die mögliche Verbesserung von Prozeßparametern sollen Arbeitszeiteinsparungen und Qualitätserhöhungen bei maschinellen Schraubarbeiten erreicht werden.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Steuereinrichtung für Schrauber mit digitaler Drehmomentabschaltung zu entwickeln, die sich gegenüber bekannten Lösungen durch die elektronische Auswertung einer definierten, linear zum Drehmoment in Beziehung stehenden mechanischen Größe, des Torsionswinkels, auszeichnet und sich nicht nur auf die Steuerung elektrischer Schrauberantriebe beschränkt. Elektrische Störgrößen im Motorstromkreis, die bei bekannten Lösungen durch Auswertung elektrischer Parameter, wie des annähernd drehmomentproportionalen Stromanstieges oder der Phasenlage zu einer ungenauen Arbeitsweise der Drehmomentabschaltung führen, sollen hierbei nicht in das Meß- und Auswerteergebnis eingehen, wodurch auch aufwendige elektronische Kompensationsmaßnahmen entfallen sollen. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst mit einer Steuereinrichtung für Schrauberantriebe mit digitaler Drehmomentabschaltung, die durch einen Vergleich des mittels optoelektronischer Abtastung zweier torsionsgesteuerter Radialgitterscheiben mit drehmomentproportionalen Überdeckungsgrad in bekannter Anordnung gewonnenen digitalen Istwertes mit einem vorgewählten Sollwert in ebenfalls digitaler Form ein Abschaltsignal bei Übereinstimmung beider Werte auslöst. Die Steuereinrichtung besteht aus einer optoelektronischen Abtasteinrichtung, einen Strom-Frequenzwandler, einen Zeitgeber, einer Tor- und Zählschaltung mit Speicher und nachgeschalteter Digitalanzeige sowie einer Zifferneingabe und einen Digitalkomparator zum Soll- und Istwertvergleich mit einem Ausgang für das Abschaltsignal. Zur Erzeugung des Istwertes wird durch die optoelektronische Meßwerterfassung ein pulslängenmoduliertes Signal mit drehmomentproportionalem' Tastverhältnis einer digitalen Meßwertverarbeitung zugeführt, wobei das abgegebene Signal vom Strom-Frequenzwandler in eine Pulsfolgefrequenz umgewandelt und in einer vom Timer festgelegten Meßzeit vom Istwertzähler gezählt, interwallmäßig vom Istwertspeicher übernommen und im Digitaldisplay zur Anzeige gebracht wird.

Der Sollwert des Schraubenanzugdrehmomentes wird übe^r eine Zifferneingabe vorgewählt und im Digitalkompjrator mit dem Istwert verglichen, wobei bei Übereinstimmung beider Werte ein Abschaltsignal für den Schrauberantrieb erfolgt.

Ausführungsbeispiel

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die dazugehörige Zeichnung zeigt:

Fig. 1: — das Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung Gemäß Fig. 1 besteht die Schaltungsanordnung aus der optoelektronischen Abtasteinrichtung 1 mit nachgeschaltetem Strom-Frequenzwandler 2, dessen Ausgang mit einen Eingang des Tors 3 in Verbindung steht. Die Öffnungszeit des Tores 3 wird über seinen zweiten Eingang von Timer 4 bestimmt. Der Ausgang des Tores 3 führt zu dem Eingang des Zählers 4, der übe'r seinen RESET-Eingang mit Timer 4 verbunden ist. Der Ausgang des Zählers 5 steht mit dem Eingang des Speichers 6 in Verbindung, der den Zählerstand übernimmt und die Istwertanzeige 7 ansteuert. Der vorzuwählende Sollwert wird in digitaler Form in die Sollwerteingabe 8 eingegeben, dieser wird vom Digitalkomparator 11 übernommen, der einen Soll-Istwertvergleich durchführt, mit den Ausgängen des Timers 4 und Speichers 6 verbunden ist und ein Abschaltsignal dem nicht dargestellten Schrauberantrieb entsprechend des vorgewählten Schraubenanzugsdrehmomentes zuführen kann.