-
Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Steuerung
eines Schraubvorgangs mit einem Schraubsystem aus mindestens einem
hydraulisch betriebenen Kraftschrauber mit einer Kolben-Zylinder-Einheit,
die über
jeweils einen auf einer Lasthubseite und einer Rückhubseite angeordneten Hydraulikschlauch
mit einer Antriebseinheit mit einer motorisch angetriebenen Pumpe
verbunden ist.
-
Ein
oder mehrere Kraftschrauber der eingangs genannten Art bilden mit
der Antriebseinheit ein Schraubsystem, welches zur Herstellung von Schraubverbindungen
eingesetzt wird. Der Kraftschrauber besteht dabei aus einer Kolben-Zylinder-Einheit,
die über
Hydraulikschläuche
mit einer Antriebseinheit verbunden ist. Die Antriebseinheit kann
hierbei mit einem oder mehreren Kraftschraubern verbunden sein,
so daß eine
oder mehrere Schraubverbindungen gleichzeitig hergestellt werden können. An
der Antriebseinheit befinden sich u.a. ein Umschaltventil zum Umsteuern
von Last-in Rückhübe, ein
Druckdrehmomentventil, an dem der dem gewünschten Drehmoment entsprechende
Druck eingestellt wird und ein Druckanzeigegerät an dem der sich einstellende
Druck angezeigt wird.
-
Eine
Schraubverbindung ist hergestellt, wenn das vorher festgelegte Drehmoment
erreicht ist, nämlich
dann, wenn sich die anzuziehende Schraube bei dem dem gewünschten
Drehmoment entsprechenden Druck nicht mehr weiterdreht. Der Schraubvorgang
setzt sich dabei aus mehreren Arbeitsvorgängen zusammen, bei dem die
Kolben-Zylinder-Einheit
jeweils einen Last- und einen Rückhub ausübt.
-
Bei
den bekannten Kraftschraubern der eingangs genannten Art wird beispielsweise
durch die Kolben-Zylinder-Einheit über einen Hebel ein Ratschenrad
jeweils um ein Winkelsegment weitergedreht. Die Antriebseinheit
versorgt den Kraftschrauber dabei mit hydraulischer Energie in Form
von Volumenstrom und Druck. Der Volumenstrom sorgt hierbei für die Bewegung
der Kolben-Zylinder-Einheit und der Druck für die Kraft, die über die
Kolbenfläche der
Kolben-Zylinder-Einheit und den Hebel an einer Buchse ein Drehmoment
erzeugt, mit dem die Schraubverbindung hergestellt wird.
-
Der
Druck, der am Druckdrehmomentventil der Antriebseinheit eingestellt
wird, entspricht somit dem Drehmoment der Schraubverbindung. Ein Schraubvorgang
wird solange mit Lasthüben
mit ansteigendem Druck durchgeführt,
bis der am Druckdrehmomentventil eingestellte Druck erreicht ist
und sich die anzuziehende Schraube bei dem Drehmomentdruck nicht
mehr dreht, was bedeutet, daß die Schraube
angezogen bzw. nachgezogen ist oder sich gesetzt hat.
-
Bei
herkömmlichen
Kraftschraubern muß das
Bedienpersonal vor Beginn des Arbeitsvorgangs den erforderlichen
Druck am Durckdrehmomentventil an der Antriebseinheit einstellen.
Das Bedienpersonal kennt das Drehmoment, mit dem die jeweilige Schraube
angezogen werden soll und den zur Herstellung der Schraubverbindung
verwendeten Kraftschrauber. Anhand des Kraftschraubertyps und einer größenspezifischen
Drehmomenttabelle muß der
Bediener den erforderlichen Druck manuell ermitteln.
-
Nach
Einstellung des Drucks beobachtet das Bedienpersonal den Arbeitsvorgang
des Kraftschraubers. Der Bediener leitet den Lasthub manuell ein und
schaltet nach dessen Beendigung das Umschaltventil an der Antriebseinheit
derart, daß der
Rückhub eingeleitet
wird. Generell besteht für
das Bedienpersonal die Schwierigkeit zu erkennen, wann die jeweiligen
Last- und Rückhübe eines
Arbeitsvorgangs beendet sind. Dies ist insbesondere beim Einsatz
mehrerer Kraftschrauber der Fall, die z.B. eingesetzt werden, um
Maschinenteile oder Flansche gleichmäßig und/oder schneller zu verschrauben.
-
Allein
das Bedienpersonal entscheidet, ob ein Schraubvorgang einwandfrei
durchgeführt
und beendet wurde und ob die Schraubverbindung mit dem gewünschten
Drehmoment hergestellt ist. Das Bedienpersonal muß dabei
kontrollieren, ob die Schraubverbindung mit steigenden Lasthüben erfolgt ist.
Hierzu muß das
Druckanzeigegerät
an der Antriebseinheit beobachtet werden, um zu erkennen, ob der
Drehmomentdruck erreicht ist. Ist dies der Fall, dann muß ferner
kontrolliert werden, ob sich die Kolben-Zylinder-Einheit noch bewegt,
was bedeuten würde,
daß die
Schraube noch nachgezogen wird oder sich gerade setzt. Ein Beendigung
der Bewegung der Kolben-Zylinder-Einheit kann bedeuten, daß der Kolben
seine Endstellung erreicht hat. Es kann jedoch auch bedeuten, daß die Schraubverbindung
in der erforderlichen Weise hergestellt wurde. Das Bedienungspesonal
muß in
jedem Fall noch eine Rückhub
und einen weiteren Lasthub durchführen und dabei das Drehen der
Schraube und das Druckanzeigegerät
beobachten.
-
Sämtliche
bei der Bedienung der eingangs beschriebenen Kraftschrauber erforderlichen
Tätigkeiten
unterliegen der Einschätzung
und Beurteilung des Bedienpersonals, welches entsprechend geschult
sein muß,
so daß hierfür hohe Personalkosten anfallen. Überdies
wird vom Bedienpersonal eine andauernde erhöhte Aufmerksamkeit gefordert.
Trotzdem kann nicht mit ausreichender Sicherheit gewährleistet
werden, daß die
Schraubverbindungen in der geforderten Weise hergestellt werden.
Um dies zu gewährleisten,
werden in der Regel zusätzliche
Kontrollen durchgeführt,
wodurch sich jedoch zusätzliche Personalkosten
ergeben. Zudem kann aufgrund der Tatsache, daß die Herstellung der Schraubverbindung
allein dem Bedienpersonal obliegt, nicht überprüft und dokumentiert werden,
daß die
Schraubverbindungen tatsächlich
ordnungsgemäß hergestellt wurden.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren
bereitzustellen, das eine einfache und zuverlässige Herstellung sowie Kontrolle
der hergestellten Schraubverbindungen ermöglicht.
-
Die
Erfindung löst
die Aufgabe durch eine Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs
i und ein Verfahren gemäß den Merkmalen
des Anspruchs 7. Vorteilhafte Weiterbildungen der Vorrichtung sind
in den Unteransprüchen
2 – 6
dargestellt. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens
sind in den Unteransprüchen
8 bis 10 dargestellt.
-
Kennzeichnend
für die
erfindungsgemäße Vorrichtung
ist eine mit den Hydraulikschläuchen
verbindbare Abtasteinheit zur Erfassung des Drucks auf der Lasthubseite
und der Durchflußmenge
auf der Rückhubseite
oder Lasthubseite, eine mit der Abtasteinheit verbundene, eine Auswertelektronik
aufweisende Steuereinheit mit einer Eingabeeinheit und einer Ausgabeeinheit,
wobei die Eingabeeinheit mindestens zum Eingeben des Kraftschraubertyps
und die Ausgabeeinheit zur Anzeige des durch die Auswertelektronik
ermittelten Drehmoments für
den an der Antriebseinheit eingestellten Druck und zur Anzeige,
ob ein weiterer Arbeitsvorgang durchgeführt werden muß oder ob
der Schraubvorgang abgeschlossen ist ausgebildet ist.
-
Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
kann mit bekannten Kraftschraubern kombiniert werden, wobei die
Abtasteinheit lediglich zwischen der Kolben-Zylinder-Einheit und
der Antriebseinheit angeordnet wird, nämlich derart, daß die Abtasteinheit
die Durchflußmenge
auf der Rückhubseite
und/oder Lasthubseite und den Druck auf der Lasthubseite des hydraulischen
Kraftschraubers aufnimmt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es
somit, bei der vorzugsweise auf der Rückhubseite erfolgenden Durchflußmengenmessung,
bei herkömmlichen Kraftschraubern
den aus dem Kraftschrauber zurückfließenden Ölstrom und
den Arbeitsdruck bzw. Drehmomentdruck zu messen. Diese Daten werden
von der Auswertelektronik mit den vom Bediener eingegebenen Werten
kombiniert und über
die Ausgabeeinheit zeigt die Vorrichtung dem Bediener an, ob ein weiterer
Arbeitsvorgang mit einem erneuten Last- und Rückhub der Kolben-Zylinder-Einheit
ausgeführt werden
muß oder
ob der Schraubvorgang beendet ist, d.h. die Schraube mit dem geforderten
Drehmoment angezogen wurde.
-
Des
weiteren erlaubt die universell einsetzbare Vorrichtung die Kontrolle
der Funktionstauglichkeit der Kolben-Zylinder-Einheit sowie das
Auffinden von Undichtigkeiten im Kraftschrauber.
-
Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zeigt dem Bedienpersonal, die Beendigung des Schraubvorgangs an,
wenn bei dem zuvor eingestellten Drehmomentdruck am Durchflußmesser
kein Durchfluß mehr
messbar ist. Um dabei jedoch auszuschließen, daß der nicht gemessene Volumenstrom
allein daraus resultiert, daß der
Kolben der Kolben-Zylinder-Einheit
seinen maximalen Verfahrweg erreicht hat, wird im Anschluß an eine
solche Messung ein Kontrollhub ausgeführt. Wird auch bei diesem Kontrollhub
beim eingestellten Druck keine Durchflußmenge gemessen, dann zeigt
die Vorrichtung dem Bediener an, daß der Schraubvorgang beendet
ist. Fehlbedienungen durch das Personal, die zur verfrühten Beendigung
des Schraubvorgangs führen können, werden
somit wirkungsvoll vermieden.
-
Nach
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die erfindungsgemäße Vorrichtung
eine Dokumentationseinheit auf, die jeden durchgeführten Schraubvorgang
dokumentiert. Hierzu kann die Vorrichtung über die Eingabeeinheit der
Steuereinheit mit zusätzlichen
Daten, beispielsweise über
den Ort, den Bediener, die Uhrzeit oder dergleichen, sofern diese
nicht bereits nach dem Einrichten automatisch aktualisiert wird,
versorgt werden. Die Dokumentationseinheit ermöglicht es, zu einem beliebigen
späteren
Zeitpunkt nachzuweisen, daß die
durchgeführten Schraubvorgänge ordnungsgemäß ausgeführt wurden.
Die Speicherung der Daten erfolgt dabei vorzugsweise auf einem elektronischen
Datenträger
wie einer Festplatte, einer Diskette, einer CD oder dergleichen. Überdies
besteht ferner die Möglichkeit, über eine
vorteilhafterweise vorzusehende Ein- und Ausgabeschnittstelle an
der Steuereinheit die Daten des jeweiligen Schraubvorgangs an einem
PC oder dergleichen auszugeben.
-
Die
Ein- und Ausgabeschnittstelle kann überdies dazu genutzt werden,
um die Auswertelektronik der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu aktualisieren.
Hierbei ist es insbesondere denkbar, spezifische Daten über noch
nicht erfaßte
oder neu auf dem Markt verfügbare
Kraftschrauber in die Auswertelektronik zu übertragen, so daß die universelle
Einsetzbarkeit der Vorrichtung erhalten bleibt.
-
Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die
Vorrichtung derart mit der Antriebseinheit verbindbar ausgebildet,
daß der Schraubvorgang
automatisch ausgeführt
wird. Gemäß dieser
Weiterbildung der Erfindung entfällt
das vom Bediener auszuführende
Umschalten der Antriebseinheit vom Lasthub in einen Rückhub, so
daß einer
Fehlbedienung in ergänzender
Weise vorgebeugt wird. Das Bedienpersonal muß lediglich den Schraubvorgang
einleiten. Im Anschluß daran
steuert die gemäß dieser
Weiterbildung der Erfindung direkt mit der Antriebseinheit gekoppelte
Vorrichtung selbsttätig
die Antriebseinheit.
-
Ein
wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht in
der Möglichkeit,
diese mit jeder Art von herkömmlichen
Kraftschraubern zu kombinieren, so daß diese dann derart von dem
Bedienpersonal verwendet werden können, daß Fehlbedienungen weitgehend
vermieden werden können. Darüber hinaus
ist es jedoch gemäß einer
Weiterbildung der Erfindung auch möglich, die Vorrichtung als integralen
Bestandteil einer Antriebseinheit vorzusehen. Hierdurch wird insbesondere
die Kompaktheit und Handlichkeit verbessert. Überdies kann die Herstellung
der Schraubverbindungen in ergänzender Weise
beschleunigt werden.
-
Kennzeichnend
für das
erfindungsgemäße Verfahren
ist, daß der
Druck auf der Lasthub seite und der Durchfluß auf der Rückhubseite und/oder Lasthubseite
gemessen wird und angezeigt wird, daß der Schraubvorgang beendet
ist, wenn bei zwei aufeinanderfolgenden Arbeitsvorgängen auf
der Lasthubseite ein an der Antriebseinheit eingestelltes Drehmoment
erreicht ist und gleichzeitig kein wesentlicher Durchfluß meßbar ist.
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren
zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß eine Anzeige „Schraubvorgang
beendet" erst dann
erscheint, wenn die Schraube tatsächlich mit dem geforderten Drehmoment
angezogen ist. Durch die zwei aufeinanderfolgenden Lasthübe mit vorgegebenem
Drehmoment und fehlendem Durchfluß wird dabei gewährleistet,
daß auch
Bewegungen der Schraube durch Nachziehen oder Setzen berücksichtigt
werden, so daß im
besonderen Maße
sichergestellt wird, daß die
Schraubvorgänge
in geforderter Weise abgeschlossen sind.
-
Nach
einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird vor Beginn des Schraubvorgangs eine Kalibrierung durchgeführt, bei der
die Kolben-Zylinder-Einheit
bis zum Anschlag verfahren wird, d.h. ihren maximalen Verfahrweg
erreicht hat, und der Druck bis auf den eingestellten Drehmomentdruck
erhöht
wird, wobei die Steigung des Drehmomentdrucks über die Zeit in einer Auswertelektronik
gespeichert wird. Dieser Kalibriervorgang ermöglicht es, eine Referenzkurve
aufzunehmen, anhand derer die Auswertelektronik erkennt, ob der
Schraubvorgang beendet ist. Zudem ermöglicht es dieser Kalibriervorgang,
Undichtigkeiten des Systems frühzeitig
zu erkennen und so Fehlfunktionen vorzubeugen.
-
Nachstehend
wird ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
-
1 ein
Schema eines hydraulischen Kraftschraubers und einer Antriebseinheit
mit einer dazwischen angeordneten Vorrichtung zur Steuerung des
Schraubvorgangs und
-
2 ein
Diagramm des zeitlichen Verlaufs des Drehmomentdrucks während abwechselnder Last-
und Rückhübe einer
Kolben-Zylinder-Einheit des Kraft schraubers.
-
Ein
in 1 dargestellter hydraulisch angetriebener Kraftschrauber 2 besteht
im wesentlichen aus einer Kolben-Zylinder-Einheit 5 und
einem an dem Kraftschrauber 2 angeordneten schwenkbaren Hebel 3 mit
einer Ratsche und einer Buchse 4 zum schrittweise Drehen
um einen Schwenkwinkel W. Die Kolben-Zylinder-Einheit 5 ist
mit der Antriebseinheit 6, die ein Umschaltventil 9 für das wechselnde
Umschalten von Last in Rückhübe, ein
Druckdrehmomentventil 7, mit dem der dem Drehmoment entsprechende
Druck eingestellt wird und ein Druckanzeigegerät 8 aufweist, über Hydraulikschläuche 10, 11 verbunden. Über die
Antriebseinheit 6 wird der Kraftschrauber 2 mit
hydraulischer Energie versorgt.
-
Die
Kolben-Zylinder-Einheit 5 des Kraftschraubers 2 ist über die
Hydraulikschläuche 10, 11 mit
der Antriebseinheit 6 verbunden, wobei der Hydraulikschlauch 11 mit
einer Kolbenseite (Lasthubseite 13) und der Hydraulikschlauch 10 mit
einer Stangenseite (Rückhubseite 12)
der Kolben-Zylinder-Einheit 5 verbunden ist.
-
Die
Hydraulikschläuche 10, 11 sind üblicherweise über hier
nicht dargestellte Hydraulikkupplungen mit der Antriebseinheit 6 verbunden.
Ein Durchflußmesser 14 einer
aus einem Drucksensor 15 und dem Durchflußmesser 14 gebildeten
Abtasteinheit ist zwischen dem Hydraulikschlauch 10 und
der Antriebseinheit 6 angeordnet. Der Drucksensor 15 der Abtasteinheit
ist zwischen dem Hydraulikschlauch 11 und der Antriebseinheit 5 angeordnet.
-
Der
Durchflußmesser 14 ist
an der Rückhubseite 12 angeordnet,
da durch die Flächenverhältnisse
an der Kolben-Zylinder-Einheit der maximale Ölstrom gleich der Ölfördermenge
der Antriebseinheit 6 ist und die Rückhubseite 12 mit
einem bedeutend geringeren Druck beaufschlagt wird als die Lasthubseite 13.
Eine Vorrichtung 1 zur Überwachung
und Steuerung des Schraubvorgangs verfügt über eine Steuereinheit mit
einer Auswertelektronik sowie über
eine Eingabeeinheit, über
die zumindest der Kraftschraubertyp und das einzustellende Drehmoment
eingegeben wird. Über
eine Anzeigeeinheit der Steuereinheit der Vorrichtung 1 wird
dem Bediener der von einer Auswertelektronik ermittelte, an der
Antriebseinheit 6 einzustellende Druck angezeigt. Des weiteren
erkennt der Bediener über
die Ausgabeeinheit ob die Antriebseinheit 6 in einen Last-
oder Rückhub
geschaltet werden muß und
ob der Schraubvorgang in der geforderten Weise beendet ist.
-
Die
Vorrichtung 1 zur Steuerung eines Schraubvorgangs setzt
sich somit zusammen aus der Steuereinheit mit der Auswertelektronik,
die über Kabel
mit dem Durchflußmesser 14 und
dem Drucksensor 15 der ebenfalls zur Vorrichtung 1 gehörenden Abtasteinheit
verbunden ist, der Eingabeeinheit und der Ausgabeeinheit sowie durch
eine Dokumentationseinheit zur Archivierung der Schraubvorgänge.
-
Das
Herstellen einer Schraubvebindung mittels dieser und der in 1 dargestellten
Komponenten erfolgt unter Bezugnahme auf 2 in folgender Weise:
Zunächst wird über die
Eingabeeinheit der Kraftschraubertyp eingegeben. Danach wird das
gewünschte
Drehmoment 7 eingegeben, woraufhin die Ausgabeeinheit den
am Druckdrehmomentventil einzustellenden Druck anzeigt. Hierbei übernimmt
die Auswertelektronik die Aufgabe einer herkömmlichen Druckdrehmomenttabelle,
die dem Bediener den Druck in Abhängigkeit des Drehmoments angibt. Hierdurch
entfällt
für den
Bediener das aufwendige Suchen in den Druckdrehmomenttabellen nach
dem dem Drehmoment entsprechenden Druck, so daß eine Fehlbedienung ausgeschlossen
wird.
-
Nachdem
das Drehmoment am Druckdrehmomentventil 7 eingestellt wurde,
ergibt sich für
die Antriebseinheit 6 ein maximaler Drehmomentdruck PE.
Nach der Einstellung wird der Kraftschrauber 2 mit der
Vorrichtung 1 kalibriert. Hierbei wird das Umschaltventil 7 auf
Lasthub geschaltet, wobei die Kolben-Zylinder-Einheit 5 bis
zum vorderen Anschlag des Zylinders fährt. Anschließend steigt
der Druck bis auf den eingestellten Drehmomentdruck PE an. Dieser
Druckanstieg wird vom Druckmesser 15 aufgenommen und über die
Zeit ergibt sich eine nahezu lineare Druck-Zeitkurve 20 mit
einer der Antriebseinheit 6 und dem Hydraulikschlauch 11 spezifischen Steigung.
-
Von
der Auswertelektronik wird die Steigung der Druckzeitkurve 20 gespeichert.
Im weiteren Verlauf des Verfahrens stellt die Steigung der Kurve 20 die
Referenzkurve dar, welche nachfolgende Bedeutung besitzt. Sie gibt
an daß der
Lasthub beendet ist oder daß die
Schraubverbindung mit dem gewünschten
Drehmomentdruck PE angezogen wurde oder daß eine Fehlfunktion des Kraftschraubers 2 vorliegt.
-
Des
weiteren wird beim Kalibriervorgang überprüft, ob die Kolben-Zylinder-Einheit 5 leichtgängig den
ganzen Hub ausführt.
Hierfür
sind entsprechend der Kraftschraubergröße die Ölvolumen der Lasthubseite 13 und
der Rückhubseite 12 sowie
der erforderliche Druck, der benötigt
wird, um den Kraftschrauber 2 ohne Belastung im Last- und
Rückhub zu
bewegen, eingegeben. Beim Kalibrierhub geben der Durchflußmesser 14 und
der Druckmesser 15 die entsprechenden Signale an die Auswertelektronik ab,
welche prüft,
ob der Kraftschrauber 2 einwandfrei funktioniert.
-
Am
Ende des Kalibrierhubs, wenn der Druck PE erreicht ist, wird die
Kolben-Zylinder-Einheit 5 auf Dichtigkeit überprüft. Ist
die Kolben-Zylinder-Einheit 5 undicht, fließt Öl in den
Hydaulikschlauch 10 und durch den Durchflußmesser 14 in
die Antriebseinheit 6 zurück. Dieser Ölfluß wird vom Durchflußmesser 14 an
die Auswertelektronik übermittelt,
woraufhin diese eine Störung
meldet. Ist keine Störung
vorhanden, ist der Kalibriervorgang beendet.
-
Der
Schraubvorgang unterteilt sich in drei Abschnitte, die unterschiedlich
lang sein können.
Die drei Phasen sind:
Phase 1 – das Beiziehen der Schraube,
Phase 2 – das
Anziehen der Schraube und Phase 3 – das Setzen oder Nachziehen
der Schraube. In 2 sind die drei Schraubphasen
dargestellt, und zwar als Lasthub LH1 und LH2 in Phase 1, Lasthub
LH3 – LH5
in Phase 2, Lasthub LH6 und LH7 in Phase 3 und Lasthub LH8 als Kontrollhub.
-
2 zeigt
die Rückhübe RH, welche
nach Beenden eines Lasthubes vom Bediener am Umschaltventil 9 geschaltet
werden. Dabei wird die Kolben-Zylinder-Einheit 5 zurückgefahren,
indem das Öl von
der Antriebseinheit 6 über
den Durchflußmesser 14 in
den Hydraulikschlauch 10 und in die Kolben-Zylinder-Einheit 5 gedrückt wird.
Der Durchflußmesser 14 registriert
den Ölstrom,
welcher stockt, wenn der Kolben seine hintere Stellung erreicht
hat. Ein entsprechendes Signal „Ölstrom stockt" gibt über die Auswertelektronik
den nächsten
Lasthub frei.
-
In
der Phase 1 des Schraubvorgangs, dem Beiziehen, wird der Lasthub
eingeschaltet und die Kolben-Zylinder-Einheit 5 fährt ohne
großen
hydraulischen Druck vor. Der Durchfluß messer 14 registriert den Ölstrom aus
der Kolben-Zylinder-Einheit 5. Am Hubende steigt die Druckzeitkurve
mit der gleichen Steigung an, die bei der Referenzkurve 20 ermittelt wurde.
Der Drucksensor 15 nimmt die Steigung auf und gibt diese
an die Auswertelektronik weiter. Gleichzeitig mit dem Ende des Ölstroms
meldet der Durchflußmesser 14 dieses
an die Auswertelektronik. Dies, d.h. der Durchflußmesser 14 meldet
keinen Durchfluß und
der Druckanstieg am Drucksensor 15 entspricht der Steigung
der Kurve 20, bedeutet, daß die Kolben-Zylinder-Einheit 5 ihr
Hubende bzw. ihr Lasthubende erreicht hat, so daß die Auswertelektronik über die
Ausgabeeinheit anzeigt, daß auf
Rückhub
umzuschalten ist. Dieser Vorgang wiederholt sich solange, bis die
Schraube beigezogen ist, was in 2 mit LH1
und LH2 dargestellt ist.
-
Bei
der Phase 2 des Schraubvorgangs ist der Lasthub LH3 und LH4 dargestellt.
Die Kolben-Zylinder-Einheit 5 fährt zu Beginn des Hubs ohne
großen Druck
vor. Im Laufe des Hubs benötigt
die Schraube ein ansteigendes Drehmoment, d.h. der Druck steigt und
es ergibt sich am Drucksensor 15 eine Druck-Zeitkurve 21.
Die Auswertelektronik vergleicht ständig die Kurve 21 mit
der Referenzkurve 20 und fragt gleichzeitig die Signale
des Durchflußmessers 14 ab.
Solange die Kurve 21 eine geringere Steigung besitzt als
die Referenzkurve 20 und der Durchflußmesser 14 signalisiert,
daß ein
Durchfluß vorhanden ist,
wird der Kolben der Kolben-Zylinder-Einheit 5 weiter verfahren
und die Schraube wird angezogen. Ist der Hub zu Ende, gibt der Durchflußmesser 14 das
Signal des fehlenden Durchflusses an die Auswertelektronik weiter,
wobei gleichzeitig die Druck-Zeitkurve am Drucksensor 15 die
gleiche Steigung der Referenzkurve 20 ermittelt, wodurch
das Lasthubende erkannt und über
die Ausgabeeinheit angezeigt wird, daß auf Rückhub umzuschalten ist.
-
Der
Lasthub LH5 in 2 ist als Ubergangshub vom Anziehen – Phase
2 – zum
Setzen oder Nachziehen der Schraube – Phase 3 – zu sehen. Hierbei steigt
der Drehmomentdruck innerhalb des Hubs der Kolben-Zylinder-Einheit 5 auf
den vorher eingestellten Drehmomentdruck PE. Die Druck-Zeitkurve 23 hat
eine geringere Steigung als die Referenzkurve 20. Der Durchflußmesser 14 gibt
an die Auswertelektronik das Signal weiter, daß die Schraube weiter angezogen
wird oder sich setzt. Ist der Hub der Kolben-Zylinder-Einheit 5 zu
Ende, wird dies durch den Durchflußmesser 14 an die
Auswertelektronik übermittelt,
die wiederum das Signal ausgibt, daß auf Rückhub umzuschalten ist.
-
Beim
Schalten in den Lasthub LH6 steigt der Druck auf den Drehmomentdruck
PE mit der Steigung der Referenzkurve 20 an. Ist der Drehmomentdruck
PE erreicht, wird von der Auswertelektronik der Durchflußmesser 14 abgefragt,
ob noch ein Durchfluß vorliegt.
Ist dies der Fall, wird die Schraubverbindung weiter angezogen,
bzw. nachgezogen. Gibt der Durchflußmesser 14 hingegen
das Signal ab, daß kein
Durchfluß mehr
vorhanden ist, ergeben sich die beiden folgenden Möglichkeiten.
Zum einen besteht die Möglichkeit,
daß die
Kolben-Zylinder-Einheit 5 ihr Hubende erreicht hat. Zum
anderen besteht die Möglichkeit,
daß die
Schraube mit dem erforderlichen Drehmoment angezogen wurde, d.h.
daß der Schraubvorgang
abgeschlossen ist. In beiden Fällen schaltet
die Auswertelektronik die Anzeige derart, daß auf Rückhub zu schalten ist.
-
Um
zu prüfen,
ob der zuvor erfolgte Lasthub am Hubende der Kolben-Zylinder-Einheit 5 oder
an dem Endes des Schraubvorgangs geendet hat, schaltet die Auswertelektronik
erneut auf Lasthub welcher in diesem Fall einen Kontrollhub darstellt. Beim
Schalten in den Kontrollhub LH7 wiederholt sich der Vorgang wie
beim vorherigen Lasthub LH6 beschrieben. Nach Erreichen des Drehmomentdrucks
PE wird der Durchflußmesser 14 erneut
abgefragt. Meldet dieser, daß weiterhin
Durchfluß vorhanden
ist, dann wird die Schraube weiter angezogen und es wird erkannt,
daß es
sich nicht um einen Kontrollhub sondern um einen Nachziehhub handelt,
welcher einen weiteren Kontrollhub erforderlich machen würde. Ist
jedoch beim Kontrollhub der Drehmomentdruck PE erreicht und der
Durchflußmesser 14 zeigt an,
daß kein
Durchfluß vorhanden
ist, dann ist der Schraubvorgang beendet.
-
In 2 sind
bei den Lasthüben
LH3, LH4 und LH5 für
das Anziehen die Druckanstiegspunkte 24 gekennzeichnet.
Sie kennzeichnen den Beginn der Druck-Zeitkurven 21, 22 und 23.
Für die
Herstellung einer einwandfreien Schraubverbindung ist es erforderlich,
daß vor
Erreichen des Drehmomentdrucks PE mindestens zwei der Druckanstiegspunkte 24 im
Druck ansteigend sind, d.h. der Druckanstiegsbeginn 24 des
letzten Hubes muß höher liegen
als beim vorherigen Lasthub. Von der Auswertelektronik wird dies
kontrolliert und registriert. Weiterhin ist für die Schraubverbindung erforderlich,
daß sie
nachgezogen wird – die
Schraube setzt sich -, d.h. eine Schraubverbindung ist in Ordnung,
wenn mindestens ein kurzer, je nach Art der Schraube, Lasthub gemäß LH6 in 2 vorhanden
ist. Von der Auswertelektronik wird dies kontrolliert und registriert.
-
Sind
alle vorgenannten Punkte erfüllt,
ist der Schraubvorgang einwandfrei durchgeführt. Die Vorrichtung 1 zur Überwachung
und Steuerung des Schraubvorgangs dokumentiert dies in einer Dokumentationseinheit
und gibt ein akustisches und/oder optisches Signal über die
Ausgabeeinheit aus und signalisiert so dem Bediener, daß der Vorgang
beendet ist.