DE10133923B4 - Method for automatically controlling a screwing operation - Google Patents

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DE10133923B4 DE10133923.2A DE10133923A DE10133923B4 DE 10133923 B4 DE10133923 B4 DE 10133923B4 DE 10133923 A DE10133923 A DE 10133923A DE 10133923 B4 DE10133923 B4 DE 10133923B4
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Abstract

Bei einem Schraubvorgang wird in einem Drehschrauber das Drehmoment (MD) und der Drehwinkel (α) gemessen. Zunächst erfolgt das Anziehen einer Schraube in einem Drehmomentmodus unter Messung des Drehmoments, bis ein Fügemoment (MF) erreicht ist. Danach wird ohne die Drehung anzuhalten in einen Drehwinkelmodus (DWM) übergegangen, bei dem der Drehwinkel (α) gemessen wird. Der Drehwinkel wird bis zu einem Soll-Drehwinkel (αS) erhöht. Vor Erreichen des Soll-Drehwinkels wird unter Berücksichtigung eines in Probeläufen ermittelten Korrekturwerts (αK) der Messwert (αM) ermittelt, bei dem das Abschalten des Antriebs erfolgen muss, um das gewunschte Soll-Drehmoment (MS) und den gewünschten Soll-Winkel (αS) innerhalb eines Toleranzbereichs (T) zu treffen.During a screwdriving process, the torque (MD) and the angle of rotation (α) are measured in a screwdriver. First, tightening a screw in a torque mode while measuring the torque until a mating torque (MF) is achieved. Thereafter, without stopping the rotation, it enters a rotation angle mode (DWM) in which the rotation angle (α) is measured. The rotation angle is increased up to a target rotation angle (αS). Before the setpoint rotation angle is reached, taking into account a correction value (αK) determined in test runs, the measured value (αM) at which the drive must be shut off is determined in order to obtain the desired setpoint torque (MS) and the desired setpoint angle (αS ) within a tolerance range (T).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Steuerung eines Schraubvorganges eines Drehschraubers, der einen steuerbaren Antrieb für eine Ausgangswelle sowie eine integrierte Steuereinheit (32) mit Mikroprozessor und Speicher, einen Drehmomentsensor und einen Drehwinkelsensor aufweist.The invention relates to a method for automatically controlling a screwdriving process of a rotary screwdriver comprising a controllable drive for an output shaft and an integrated control unit ( 32 ) with microprocessor and memory, a torque sensor and a rotation angle sensor.

Bei Drehschraubern wird häufig die Forderung gestellt, dass eine Schraube mit einem festgelegten Soll-Drehmoment angezogen werden soll. Die genaue Einhaltung des Soll-Drehmoments ist insbesondere bei sicherheitsrelevanten Anwendungen wie Reaktoren, Stromgeneratoren oder Windrädern oder auch im Offshore-Bereich von Bedeutung. Die zielgenaue Erreichung eines bestimmten Drehmoments soll bewirken, dass die Schraube mit einer vorbestimmten Dehnungskraft belastet wird, so dass die durch die Schraube verbundenen Teile mit einer entsprechenden Kraft von der Schraube gegeneinander gedrückt werden. Das an der Ausgangswelle eines Schraubers gemessene Drehmoment gibt jedoch nicht in jedem Fall Auskunft über die Dehnung der Schraube. Es wird beispielsweise dadurch verfälscht, dass das Schraubengewinde verschmutzt oder mit Farbe versehen ist oder dass auf dem Schraubengewinde Öl vorhanden ist. Ferner können im Schraubengewinde und auch in der Mutter Fehlstellen vorhanden sein. Aus diesem Grund ist es nicht zweckmäßig, bis zum Erreichen eines Soll-Drehmoments den Antrieb eingeschaltet zu lassen und ihn dann schlagartig abzuschalten. Außerdem erfolgt bei einer schlagartigen Abschaltung ein undefiniertes Überschießen infolge der Massenträgheit der bewegten Masse und von undefinierten Reibungskräften u. dgl.Rotary screwdrivers are often required to tighten a screw with a specified setpoint torque. The exact observance of the target torque is particularly important in safety-relevant applications such as reactors, power generators or wind turbines or in the offshore area of importance. The targeted achievement of a certain torque to cause the screw is loaded with a predetermined tensile force, so that the parts connected by the screw are pressed against each other with a corresponding force from the screw. However, the torque measured on the output shaft of a screwdriver does not always provide information about the elongation of the screw. It is for example falsified by the fact that the screw thread is dirty or provided with paint or that on the screw thread oil is present. Furthermore, there may be flaws in the screw thread and also in the nut. For this reason, it is not appropriate to let the drive be turned on until a desired torque is reached, and then shut it off abruptly. In addition, in an abrupt shutdown an undefined overshoot due to the inertia of the moving mass and undefined frictional forces u. like.

DE 27 35 594 A1 und US 4 344 216 A offenbaren ein Verfahren zur Steuerung von Schraubvorgängen, bei dem kontinuierlich Anziehparameter aus während des Schraubvorgangs ermittelten Daten bestimmt werden. DE 32 05 090 A1 und DE 2 213 549 A offenbaren Verfahren zur Steuerung von Schraubvorgängen, bei denen der Antrieb eines Schraubgeräts die Schrauben bis zu einem Fügemoment dreht und anschließend das Schraubgerät um einen Drehwinkel verdreht wird. DE 27 35 594 A1 and US 4,344,216 disclose a method for controlling screwing operations in which tightening parameters are continuously determined from data obtained during the screwing operation. DE 32 05 090 A1 and DE 2 213 549 A disclose methods for controlling screwing operations, in which the drive of a screwdriver rotates the screws to a clamping torque and then the screwdriver is rotated by a rotation angle.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur automatischen Steuerung eines Schraubvorgangs eines Drehschraubers anzugeben, das eine sichere Erreichung des angestrebten Endzustands der Schraube unter kompletter Überwachung des Schraubvorgangs ermöglicht und keine manuellen Eingriffe erfordert.The invention has for its object to provide a method for automatically controlling a screwing of a rotary wrench, which allows a secure achievement of the desired final state of the screw under complete monitoring of the screwing and requires no manual intervention.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen. Hiernach weist das Verfahren zur automatischen Steuerung des Schraubvorganges die folgenden Schritte auf:

  • – Aktivieren des Antriebs unter Messung des Drehmoments in einem Drehmomentmodus, bis das Drehmoment ein vorbestimmtes Fügemoment erreicht,
  • – bei Erreichen des Fügemoments: Übergang auf einen Drehwinkelmodus, bei dem der von der Ausgangswelle überstrichene Drehwinkel gemessen wird,
  • – bei Erreichen des Fügemoments: Übergang auf einen Drehwinkelmodus, bei dem der von der Ausgangswelle überstrichene Drehwinkel gemessen wird,
  • – Beenden des Antriebs, wenn der Drehwinkel einen vorgegebenen Endwert erreicht.
The solution of this object is achieved according to the invention with the features specified in claim 1. After that, the method for automatically controlling the screwing process has the following steps:
  • Activating the drive while measuring the torque in a torque mode until the torque reaches a predetermined torque,
  • Upon reaching the joining moment: transition to a rotation angle mode in which the angle of rotation swept by the output shaft is measured,
  • Upon reaching the joining moment: transition to a rotation angle mode in which the angle of rotation swept by the output shaft is measured,
  • - End of the drive when the rotation angle reaches a preset final value.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt ein automatischer Übergang von dem Drehmomentmodus in den Drehwinkelmodus, ohne dass manuelle Eingriffe notwendig wären. Der Drehwinkelmodus startet ausgehend vom Fügemoment, wobei das Weiterdrehen unter ständiger Überwachung durch den Drehwinkelsensor erfolgt. Dabei kann von dem Sollwert des Drehwinkels jeweils der eingenommene Istwert der jeweiligen Position subtrahiert werden, um den noch zu überstreichenden Differenzwert zu ermitteln. In Abhängigkeit von diesem Differenzwert kann der Antrieb gesteuert werden, und zwar so, dass er den Sollwert zielgenau ansteuert, wobei bereits vorher eine gesteuerte Verringerung der Drehzahl erfolgen kann.In the method according to the invention, an automatic transition from the torque mode to the rotational angle mode takes place without manual intervention being necessary. The rotation angle mode starts from the joining torque, the further rotation taking place under constant monitoring by the rotation angle sensor. In this case, in each case the assumed actual value of the respective position can be subtracted from the desired value of the rotational angle in order to determine the difference value yet to be swept over. Depending on this difference value, the drive can be controlled, specifically in such a way that it controls the setpoint precisely, whereby a controlled reduction of the speed can already take place beforehand.

Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass bei Erreichen des Fügemoments der Antrieb aktiviert bleibt und die Steuerung ohne die Ausgangswelle anzuhalten in den Drehmomentmodus übergeht. Hierbei wird vermieden, dass bei Erreichen des Fügemoments ein Überschießen bis zum Anhalten erfolgt, wodurch das Fügemoment verfälscht würde. Vielmehr wird während des Drehvorganges der Drehwinkelmodus eingeleitet, so dass ein exakt definierter Beginn des Drehwinkelmodus vorhanden ist. Außerdem wird der Schraubvorgang verkürzt, weil kein Stillsetzen des Antriebs notwendig ist.According to the invention, it is provided that upon reaching the joining moment the drive remains activated and the control unit goes into torque mode without stopping the output shaft. In this case, it is avoided that, when reaching the joining moment, an overshoot takes place until it stops, as a result of which the joining moment would be falsified. Rather, the rotation angle mode is initiated during the turning process, so that a precisely defined start of the rotation angle mode is present. In addition, the screwing is shortened because no shutdown of the drive is necessary.

betreffenden Werte werden gespeichert, so dass sie später in Form einer Grafik verfügbar gemacht werden können. Der zeitliche Verlauf des Drehwinkels und/oder des Drehmomentes oder eine Beziehung zwischen Drehmoment und Drehwinkel können von einer in den Drehschrauber integrierten Steuereinheit auf einen externen Datenträger übertragen oder in ein Informationsnetz eingespeist werden. Auf diese Weise ist eine genaue und selbsttätige Dokumentation jedes einzelnen Schraubvorganges möglich. Die Dokumentation kann beispielsweise auf einer Chip-Karte oder einem anderen Datenträger erfolgen. Alternativ hierzu ist es möglich, dass die in den Drehschrauber integrierte Steuereinheit derart ausgebildet ist, dass sie mit einem Informationsnetz kommunizieren kann. Auf diese Weise kann die Steuereinheit beispielsweise Daten in das Internet eingeben und auch vom Internet aus angewählt werden, um Daten abzurufen. Dies setzt eine Kommunikationsfähigkeit mit dem Internet voraus, die über ein Mobilfunkgerät oder eine ähnliche Kommunikationseinrichtung leicht realisiert werden kann.The values in question are stored so that they can later be made available in the form of a graphic. The time profile of the angle of rotation and / or the torque or a relationship between torque and angle of rotation can be transferred from an integrated into the screwdriver control unit to an external disk or fed to an information network. In this way, an accurate and automatic documentation of each screwdriving process is possible. The documentation can, for example, be done on a chip card or another data carrier. Alternatively, it is possible that the integrated in the screwdriver control unit such is designed so that it can communicate with an information network. In this way, the control unit may for example enter data into the Internet and also be dialed from the Internet to retrieve data. This requires a communication capability with the Internet, which can be easily realized via a mobile device or similar communication device.

Für jeden Schraubfall wird ein Datensatz erstellt, der die charakteristischen Parameter dieses Schraubfalles angibt. In einem Lernmodus wird bei einem Probelauf der Antrieb bei Erreichen eines vorgegebenen Drehmoments abgeschaltet und der überschießende Drehwinkel gemessen und als Korrekturwert gespeichert. Danach wird ein Soll-Drehwinkel festgelegt. Der Antrieb wird dann abgeschaltet, wenn der gemessene Drehwinkel den Wert des Soll-Drehwinkels minus dem Korrektur erreicht. Solange der gemessene Drehwinkel nicht dem Soll-Drehwinkel entspricht, kann der Korrektur nach einem Iterationsverfahren neu ermittelt werden. Die Lernphase wird dann beendet, wenn der beim Stillstand des Drehschraubers gemessene Drehwinkel dem Wert des Soll-Drehwinkels entspricht.For each screwdriving case, a data record is created which indicates the characteristic parameters of this screwdriving case. In a learning mode, the drive is switched off when a predetermined torque is reached during a test run, and the excess rotational angle is measured and stored as a correction value. Thereafter, a target rotation angle is set. The drive is then switched off when the measured angle of rotation reaches the value of the setpoint rotation angle minus the correction. As long as the measured rotation angle does not correspond to the desired rotation angle, the correction can be redetermined after an iteration process. The learning phase is ended when the rotation angle measured when the rotary wrench is stationary corresponds to the value of the setpoint rotation angle.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.In the following an embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings.

Es zeigen:Show it:

1 eine Seitenansicht des Drehschraubers, 1 a side view of the rotary screwdriver,

2 eine schematische Stirnansicht des Drehschraubers nach 1 aus Richtung des Pfeiles II, 2 a schematic end view of the rotary screw after 1 from the direction of arrow II,

3 die Ausgangswelle mit den beiden Sensoren, und 3 the output shaft with the two sensors, and

4 ein Diagramm zur Erläuterung der Steuerung des Drehschraubers. 4 a diagram for explaining the control of the rotary screwdriver.

Der Drehschrauber weist ein Halteteil 10 auf, welches mit der Hand gehalten werden kann. In einem Gehäuse 12 des Halteteils ist ein Elektromotor angeordnet, der über ein Kabel 14 an das Versorgungsnetz angeschlossen werden kann. Das Halteteil 10 ist mit einer Abtriebseinrichtung 20 verbunden, welche ein Untersetzungsgetriebe enthält, um die Drehzahl der in dem Gehäuse 12 befindlichen Abtriebsvorrichtung zu reduzieren. Mit Hilfe eines Schaltrings 22 kann das Untersetzungsgetriebe geschaltet werden, um das Maß der Untersetzung zu verändern. Das Untersetzungsgetriebe treibt einen Ansatzstutzen 24 an, auf den Schraubnüsse aufgesteckt werden können. An dem Gehäuse 26 ist ein Stützfuß 28 vorgesehen, der gegen ein ortsfestes Widerlager gesetzt werden kann, um das beim Schraubvorgang erzeugte Gegenmoment an das Widerlager abzuleiten.The screwdriver has a holding part 10 which can be held by hand. In a housing 12 of the holding part is arranged an electric motor, which over a cable 14 can be connected to the supply network. The holding part 10 is with an output device 20 connected, which includes a reduction gear to the speed of the in the housing 12 located to reduce output device. With the help of a switching ring 22 The reduction gear can be switched to change the degree of reduction. The reduction gear drives a neck nozzle 24 on, on the screw nuts can be plugged. On the case 26 is a support leg 28 provided, which can be set against a stationary abutment to derive the torque generated during the screwing operation to the abutment.

Das Halteteil 10 ist gegenüber der Abtriebseinrichtung 20 drehbar. Hierzu ist zwischen dem Halteteil 10 und der Abtriebseinrichtung 20 ein Sicherheitsdrehgelenk 30 vorgesehen. Dadurch ist es möglich, unabhängig von der Stellung und dem Betrieb der Abtriebseinrichtung 20 das Halteteil 10 in einem Bereich von 360° zu drehen.The holding part 10 is opposite the output device 20 rotatable. This is between the holding part 10 and the output device 20 a safety hinge 30 intended. This makes it possible, regardless of the position and the operation of the output device 20 the holding part 10 to rotate in a range of 360 °.

Die Abtriebseinrichtung 20 enthält einen Drehmomentsensor 52, der das an der Ausgangswelle 50 entstehende Drehmoment misst. Dieser Drehmomentsensor ist ein Torsionssensor, der an der Ausgangswelle befestigt ist. Die Signale dieses Torsionssensors werden über eine Schleifringanordnung oder über eine berührungslose Datenübertragung zu einer Steuereinheit übertragen. Außerdem ist in der Abtriebseinrichtung 20 ein Drehwinkelsensor 54 vorgesehen, der eine an der Ausgangswelle 50 befestigte Codierscheibe 56 und einen auf Codemarkierungen der Codierscheibe reagierenden Sensor 58 aufweist.The output device 20 contains a torque sensor 52 that at the output shaft 50 resulting torque measures. This torque sensor is a torsional sensor attached to the output shaft. The signals of this torsion sensor are transmitted via a slip ring arrangement or via a non-contact data transmission to a control unit. In addition, in the output device 20 a rotation angle sensor 54 provided, one at the output shaft 50 attached coding disc 56 and a sensor responsive to code marks of the encoder disk 58 having.

Die von dem Drehmomentsensor 52 und dem Drehwinkelsensor 54 erzeugten Messdaten werden an eine in den Drehschrauber integrierte Steuereinheit 32, die einen Mikroprozessor und einen Speicher enthält, übertragen. Über eine Schnittstelle 34 kann die Steuereinheit 32 mit anderen elektronischen Geräten kommunizieren und beispielsweise an ein Modem angeschlossen werden, welches einen Internetzugang hat.The of the torque sensor 52 and the rotation angle sensor 54 The measured data generated are sent to a control unit integrated in the screwdriver 32 that contains a microprocessor and a memory transfer. Via an interface 34 can the control unit 32 Communicate with other electronic devices and connected, for example, to a modem that has Internet access.

Mit der Steuereinheit 32 ist eine Anzeigevorrichtung 36 verbunden, an der in digitaler Form das aktuelle Drehmoment und/oder der aktuelle Drehwinkel dargestellt werden kann. Ferner können die Sollwerte angezeigt werden. Es können auch Datensätze unterschiedlicher Schraubfälle angezeigt werden, die einzeln auswählbar und somit aktivierbar sind. Über entsprechende Eingabeelemente kann eine Menüauswahl an der Anzeigevorrichtung 36 erfolgen. Für das Menü können sodann unterschiedliche Schraubenanzugsverfahren ausgewählt werden. Es ist ferner möglich, den Drehschrauber nur dann einsatzfähig zu machen, wenn zuvor ein bestimmter Code eingegeben wurde. Dadurch kann sichergestellt werden, dass der Drehschrauber nicht von unbefugten Personen verwendet wird.With the control unit 32 is a display device 36 connected, on which the current torque and / or the current rotation angle can be displayed in digital form. Furthermore, the setpoints can be displayed. It is also possible to display data records of different bolting cases, which can be individually selected and thus activated. Via appropriate input elements, a menu selection on the display device 36 respectively. For the menu then different Schraubenanzugsverfahren can be selected. It is also possible to make the screwdriver operational only if a particular code has previously been entered. This can ensure that the screwdriver is not used by unauthorized persons.

Das Ein- und Ausschalten des Drehschraubers erfolgt durch Betätigung entsprechender Schalter 18 in üblicher Weise.The turning on and off of the rotary wrench is done by pressing appropriate switch 18 in the usual way.

An dem Gehäuse 12 ist ein Einsteckschlitz 40 für eine Chipkarte 42 vorgesehen. Die Chipkarte 42 mit dem Chip 44 bildet einen externen Datenträger, der die Anzugsparameter der durchgeführten Schraubvorgänge speichert. Die Chipkarte 42 kann beispielsweise am Ende eines Arbeitstages herausgenommen und ihr Inhalt in einen Computer eingelesen werden, um jeden einzelnen an dem Arbeitstag durchgeführten Schraubvorgang zu dokumentieren.On the case 12 is a slot 40 for a chip card 42 intended. The chip card 42 with the chip 44 forms an external one Data carrier that stores the tightening parameters of the tightening operations performed. The chip card 42 For example, it can be taken out at the end of a working day and its contents read into a computer to document every single screwing operation performed on the working day.

Das erfindungsgemaße Verfahren wird anhand von 3 erläutert, in welchem das Drehmoment MD auf der Ordinate und der Drehwinkel α auf der Abszisse dargestellt ist.The inventive method is based on 3 explains in which the torque M D is shown on the ordinate and the rotation angle α on the abscissa.

Bei einem Schraubvorgang wird zunächst der Antrieb eingeschaltet und die Schraube mit voller Drehzahl gedreht, bis ein vorbestimmtes Fügemoment MF erreicht ist. Das Fügemoment ist ein definierter Wert, der hier beispielsweise 300 Nm beträgt. Bei Erreichen des Fügenmoments ist die Schraubenverbindung bereits so fest angezogen, dass sie nicht mehr unbeabsichtigt gelöst werden oder sich unbeabsichtigt verstellen kann. Bis zum Erreichen des Fügemoments MF wird der Drehmomentmodus DMM durchgeführt, bei dem mit dem Drehmomentsensor das Drehmoment während des Schraubvorganges gemessen wird. Bei Erreichen des Fügemoments MF erfolgt ein Übergang in den Drehwinkelmodus DWM, bei dem mit dem Drehwinkelsensor 54 beginnend von 0° der Drehwinkel gemessen wird. Es sei angenommen, dass bei dem Soll-Drehmoment Ms der Soll-Drehwinkel αS erreicht ist, der hier 90° beträgt.In a screwing the drive is first turned on and the screw is rotated at full speed until a predetermined mating torque M F is reached. The joining torque is a defined value, which here is for example 300 Nm. When the joining torque is reached, the screw connection is already tightened so tightly that it can no longer be unintentionally released or unintentionally misaligned. Until reaching the joining moment M F , the torque mode DMM is performed, in which the torque is measured during the screwing operation with the torque sensor. When the joining torque M F is reached, a transition into the rotational angle mode DWM takes place, in which with the rotational angle sensor 54 starting from 0 ° the angle of rotation is measured. It is assumed that the target rotational angle α S is reached at the setpoint torque Ms, which is 90 ° here.

Beim Drehwinkelmodus wird der Drehwinkel der Ausgangswelle des Drehschraubers kontinuierlich oder in Zeitintervallen ermittelt. Dabei kann bei Annäherung an das Soll-Drehmoment die Drehzahl verringert werden, um eine abrupte Abschaltung des Drehschraubers zu vermeiden. Beispielsweise kann nach einer vorgegebenen Funktion in Abhängigkeit vom Drehwinkel die Drehzahl heruntergesteuert werden.In the rotation angle mode, the rotation angle of the output shaft of the rotary wrench is determined continuously or at time intervals. In this case, when approaching the target torque, the speed can be reduced in order to avoid an abrupt shutdown of the rotary wrench. For example, according to a predetermined function depending on the angle of rotation, the speed can be controlled down.

Um den Koordinatenpunkt der Sollwerte MS und αS herum ist ein Toleranzgebiet T bezeichnet, das durch die Werte Mmax, Mmin, αmin und αmax definiert ist, die vom Anwender an einer Eingabevorrichtung des Drehschraubers eingegeben werden können. Wenn der Schraubvorgang in diesem Toleranzgebiet T endet, wird er als akzeptabel angesehen.Around the coordinate point of the setpoint values M S and α S is designated a tolerance zone T, defined by the values M max , M min , α min and α max , which can be input by the user to an input device of the rotary screwdriver. If the tightening process ends in this tolerance zone T, it is considered acceptable.

Der Antrieb des Drehschraubers wird abgeschaltet, wenn der mit dem Drehwinkelsensor gemessene Drehwinkel αM den Wert αS – αK erreicht hat, wobei αK ein Korrekturwert ist. Nach dem Abschalten läuft der Antrieb noch nach, so dass er schließlich an oder nahe dem Sollwert αS zum Stillstand kommt.The drive of the rotary screwdriver is switched off when the rotational angle α M measured with the rotational angle sensor has reached the value α SK , where α K is a correction value. After switching off, the drive is still running, so that it finally comes to a stop at or near the setpoint α S.

Der Datensatz, der bei einem Schraubvorgang auf der Chipkarte 42 registriert wird, enthält außer der laufenden Nummer des Schraubvorganges und den Datums- und Uhrzeitangaben die folgenden Daten:
Fügemoment MF
Soll-Drehwinkel αS
Korrekturwert-Drehwinkel αK
Korrekturwert-Drehmoment
Drehmoment-Grenzwert-Minimum Mmin
Drehmoment-Grenzwert-Maximum Mmax
Drehwinkel-Grenzwert-Minimum αmin
Drehwinkel-Grenzwert-Maximum αmax.
The record, which in a screwing on the smart card 42 is registered, contains the following data in addition to the serial number of the screwdriving process and the date and time information:
Joining moment M F
Target rotation angle α S
Correction value rotation angle α K
Correction value of torque
Torque limit minimum M min
Torque limit maximum M max
Rotation angle limit minimum α min
Rotation angle limit maximum α max .

Außerdem werden für eine graphische Darstellung im Anschluss an das Erreichen des Fügemoments MF die folgenden Daten aufgenommen und in der Chipkarte gespeichert:
Drehmoment-Ist-Wert
Drehwinkel-Ist-Wert.
In addition, the following data are recorded and stored in the chip card for a graphical representation following the achievement of the joining moment M F :
Torque actual value
Rotation angle actual value.

Dieses Wertepaar wird jeweils zum Zeitpunkt Null, nämlich dem Erreichen des Fügemoments MF, und danach in Abständen von 10 ms aufgenommen.This value pair is recorded in each case at time zero, namely the achievement of the joining moment M F , and thereafter at intervals of 10 ms.

Wird am Ende eines Schraubvorganges der Toleranzbereich T in 3 erreicht, wird ein Signal erzeugt, das angibt, dass die Verschraubung in Ordnung ist. Wird der Toleranzbereich T dagegen nicht getroffen, wird ein entsprechendes Negativsignal erzeugt, das angibt, dass dieser Verschraubungsvorgang nicht in Ordnung war und verworfen werden muss. Das Schraubgerät wird daraufhin außer Funktion gesetzt und kann nur manuell wieder eingeschaltet werden.If at the end of a screwing process the tolerance range T in 3 is reached, a signal is generated indicating that the bolting is in order. On the other hand, if the tolerance range T is not met, a corresponding negative signal is generated which indicates that this screwing procedure was not correct and must be discarded. The screwdriver is then disabled and can only be switched on manually.

Der Korrekturwert αK wird in der Weise ermittelt, dass bei einem Probelauf der Antrieb bei Erreichen eines vorgegebenen Drehmoments abgeschaltet und der überschießende Drehwinkel gemessen und als Korrekturwert αK gespeichert wird. Als vorgegebenes Drehmoment wird zunächst das Fügemoment MF ausgewählt. Der Antrieb kommt dann weit unterhalb des Soll-Drehmoments Ms zum Stillstand, so dass das Soll-Drehmoment nicht erreicht wird.The correction value α K is determined in such a way that during a test run the drive is switched off when a predetermined torque is reached and the excess rotational angle is measured and stored as a correction value α K. As a predetermined torque, first the joining torque M F is selected. The drive then comes to a standstill far below the setpoint torque Ms, so that the setpoint torque is not reached.

Danach wird in einem zweiten Probelauf der Antrieb dann abgeschaltet, wenn der gemessene Drehwinkel αM den Wert des Soll-Drehwinkels minus dem zuvor ermittelten Korrekturwert αK erreicht. Der daraufhin gemessene Drehwinkel, bei dem die Ausgangswelle zum Stillstand kommt, ergibt einen neuen Korrekturwert αK, der kleiner ist als der erste Korrekturwert. Auf diese Weise erfolgt eine iterative Annäherung an den Wert αS. Diese Annäherung erfolgt von unten her, so dass sichergestellt wird, dass der Drehwinkel nicht über den Wert αS hinausschießt. Der sich schließlich ergebende Korrekturwert αK wird für den betreffenden Schraubfall abgespeichert und für die nachfolgenden Schraubvorgänge übernommen.Thereafter, in a second test run, the drive is switched off when the measured rotation angle α M reaches the value of the setpoint rotation angle minus the previously determined correction value α K. The subsequently measured rotational angle at which the output shaft comes to a standstill results in a new correction value α K , which is smaller than the first correction value. In this way, an iterative approach to the value α S takes place . This approach takes place from below, so that it is ensured that the angle of rotation does not exceed the value α S. The finally resulting correction value α K is stored for the relevant screw case and adopted for the subsequent screwing.

Die Protokolle der einzelnen Schraubvorgänge werden gespeichert und stehen ebenfalls für spätere Auswertungen zur Verfügung. Es besteht auch die Möglichkeit, den Drehschrauber über das Internet oder über andere Datenverbindungen zu programmieren oder abzufragen. Auf diese Weise stehen in einer Zentrale jederzeit die Daten der einzelnen Drehschrauber, die irgendwo in der Welt benutzt werden, zur Verfügung. Es kann auch festgestellt werden, ob ein Drehschrauber reparatur- oder wartungsbedürftig ist.The logs of the individual screwdriving processes are saved and are also available for later evaluations. It is also possible to program or query the screwdriver via the Internet or other data connections. In this way, the data of the individual screwdrivers that are used anywhere in the world are available at any time in a central office. It can also be determined whether a screwdriver is in need of repair or maintenance.

Claims (7)

Verfahren zur automatischen Steuerung eines Schraubvorganges eines Drehschraubers, der einen steuerbaren Antrieb für eine Ausgangswelle sowie eine integrierte Steuereinheit (32) mit Mikroprozessor und Speicher, einen Drehmomentsensor und einen Drehwinkelsensor aufweist, mit den Schritten: – Aktivieren des Antriebs unter Messung des Drehmoments in einem Drehmomentmodus (DMM), bis das Drehmoment ein vorbestimmtes Fügemoment (MF) erreicht, – bei Erreichen des Fügemoments (MF): Übergang auf einen Drehwinkelmodus (DWM), bei dem der von der Ausgangswelle überstrichene Drehwinkel (αM) gemessen wird, – Beenden des Antriebs, wenn der Drehwinkel einen vorgegebenen Wert erreicht, wobei bei Erreichen des Fügemoments (MF) zur Vermeidung eines durch Anhalten des Antriebs bedingten Nachlaufs der Antrieb aktiviert bleibt und die Steuerung ohne die Ausgangswelle anzuhalten in den Drehwinkelmodus (DWM) übergeht.Method for automatically controlling a screwdriving process of a rotary screwdriver, comprising a controllable drive for an output shaft and an integrated control unit ( 32 ) with microprocessor and memory, a torque sensor and a rotation angle sensor, comprising the steps of: - activating the drive while measuring the torque in a torque mode (DMM) until the torque reaches a predetermined mating torque (M F ), - upon reaching the joining torque ( M F ): Transition to a rotation angle mode (DWM), in which the rotation angle swept by the output shaft (α M ) is measured, - Ending the drive, when the rotation angle reaches a predetermined value, when reaching the joining torque (M F ) to To avoid stopping the drive due to stopping the drive remains activated and the controller goes into the rotation angle mode (DWM) without stopping the output shaft. Verfahren nach Anspruch 1, wobei nach Erreichen des Fügemoments (MF) der zeitliche Verlauf des Drehwinkels (α) und/oder des Drehmomentes (MD) gemessen und gespeichert wird.The method of claim 1, wherein after reaching the joining moment (M F ), the time course of the rotation angle (α) and / or the torque (M D ) is measured and stored. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der zeitliche Verlauf des Drehwinkels (α) und/oder des Drehmoments (MD) oder eine Beziehung zwischen Drehmoment und Drehwinkel von einer in den Drehschrauber integrierten Steuereinheit (32) auf einen externen Datenträger (42) übertragen oder in ein Informationsnetz eingespeist werden.Method according to Claim 2, wherein the time profile of the angle of rotation (α) and / or of the torque (M D ) or a relationship between torque and angle of rotation are integrated by a control unit integrated in the screwdriver ( 32 ) to an external data medium ( 42 ) or fed into an information network. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–3, wobei in einem Probelauf der Antrieb bei Erreichen eines vorgegebenen Drehmoments abgeschaltet und der überschießende Drehwinkel gemessen und als Korrekturwert (αK) gespeichert wird.Method according to one of claims 1-3, wherein in a test run the drive is switched off when a predetermined torque is reached and the excess rotational angle is measured and stored as a correction value (α K ). Verfahren nach Anspruch 4, wobei ein Soll-Drehwinkel (αS) festgelegt wird und der Antrieb dann abgeschaltet wird, wenn der gemessene Drehwinkel (αM) den Wert des Soll-Drehwinkels (αS) minus dem Korrekturwert (αK) erreicht.The method of claim 4, wherein a target rotation angle (α S ) is set and the drive is turned off when the measured rotation angle (α M ) reaches the value of the desired rotation angle (α S ) minus the correction value (α K ). Verfahren nach Anspruch 5, wobei nach dem Abschalten des Antriebs der Drehwinkel gemessen und mit dem Soll-Drehwinkel (αS) verglichen wird und bei einer Abweichung als neuer Korrekturwert (αK) gespeichert wird.The method of claim 5, wherein after switching off the drive, the rotation angle is measured and compared with the desired rotation angle (α S ) and stored at a deviation as a new correction value (α K ). Verfahren nach einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass Schraubparameter unterschiedlicher Schraubfälle gespeichert werden und bei Bedarf abrufbar sind.Method according to one of claims 1-6, characterized in that screwing parameters of different screwing are stored and can be retrieved when needed.
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