DE102007045695A1

DE102007045695A1 - Hydropneumatischer Impulsschrauber und Verfahren zur Steuerung eines hydropneumatischen Impulsschraubers

Info

Publication number: DE102007045695A1
Application number: DE200710045695
Authority: DE
Inventors: H.-Martin Hanke
Original assignee: HS-TECHNIK GmbH; HS TECHNIK GmbH
Current assignee: HS-TECHNIK GmbH; HS TECHNIK GmbH
Priority date: 2007-09-24
Filing date: 2007-09-24
Publication date: 2009-04-02

Abstract

Es werden ein hydropneumatischer Impulsschrauber und ein Verfahren zur Steuerung eines hydropneumatischen Impulsschraubers vorgeschlagen. Der Impulsschrauber ist ausgestattet mit einem hydropneumatischen Antrieb (2), der über einen Elektromotor (4) mit Energie zur Erzeugung von Drehmomentimpulsen versorgt wird, mit einer Antriebswelle (1), welche an eine Schraubverbindung zur Übertragung der Drehmomentimpulse koppelbar ist, mit einem Drehwinkelgeber an der Antriebswelle (1) und mit einer Steuerungseinrichtung (6), die den Antrieb (2) und/oder den Elektromotor (4) abschaltet, wenn der Drehwinkel der an die Schraubverbindung gekoppelten Antriebswelle (1) während eines Drehmomentimpulses kleiner ist als ein vorgegebener Schwellenwert.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem hydropneumatischen Impulsschrauber und ein Verfahren zur Steuerung eines hydropneumatischen Impulsschraubers.
Derartige Impulsschrauber unterscheiden sich von anderen Schraubern dadurch, dass die Antriebswelle nicht mit konstanter Geschwindigkeit angetrieben wird sondern durch eine Reihe einzelner Drehmomentimpulse. Dabei werden auf das zu spannende Objekt, beispielsweise eine Schraube, eine Mutter oder ein Bolzen, einer Schraubverbindung ruckartige Spannmomente ausgeübt. Als Antrieb dient dabei ein Druckluftmotor, der in einem vorgegebenen, mit Öl gefüllten Volumen einen Druck aufbaut und dadurch Druckimpulse erzeugt. Der Druckluftmotor wird dabei durch einen Elektromotor angetrieben.
Zum Anziehen einer Schraubverbindung wird bei bekannten Impulsschraubern eine durch den Benutzer vorgegebene Anzahl von Drehmomentimpulsen auf die Schraubverbindung ausgeübt. Als nachteilig erweist sich dabei, dass das Gesamtdrehmoment aller Drehmomentimpulse entweder nicht ausreicht, um die gewünschte Spannung zu erzielen, oder ein Überschuss an Spannung erreicht wird mit der Konsequenz, dass die elastische Grenze der Schraubverbindung überschritten wird. Dies kann zu einem Verformen der Schraube führen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Impulsschrauber sowie ein Verfahren zur Steuerung eines Impulsschraubers zur Verfügung zu stellen, mit dem eine Schraubverbindung mit einem vorgegebenen oder gewünschten Wert der Spannung und der hierzu notwendigen Präzision hergestellt werden kann, wobei eine Verformung der Elemente der Schraubverbindung vermieden wird.
Die Erfindung und ihre Vorteile
Der erfindungsgemäße Impulsschrauber mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 4 zeichnen sich dadurch aus, dass der Drehwinkel der Antriebswelle des Impulsschraubers während jedes Drehmomentimpulses erfasst wird. Ist der Drehwinkel während eines Drehmomentimpulses kleiner als ein vorgegebener Schwellenwert, so wird der Antrieb und/oder der Elektromotor des Impulsschraubers abgeschaltet und der Anzugsvorgang dadurch unterbrochen. Der Impulsschrauber wird damit automatisch abgeschaltet, wenn die Summe aller Drehmomentimpulse ein derart hohes Spannmoment erzeugt hat, dass jeder weitere Drehmomentimpuls keine Drehung der Elemente der Schaubverbindung mehr bewirkt, sondern lediglich zu einer Verformung der Schraube in Torsion führt.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das in eine Schraubverbindung eingebrachte Gesamtdrehmoment aus der Summe der Drehmomentimpulse berechnet. Hierzu wird die Anzahl der Drehmomentimpulse erfasst.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das Erfassen der Drehmomentimpulse anhand des elektrischen Stroms oder der elektrischen Spannung des Elektromotors des Antriebs zur Erzeugung der Drehmomentimpulse. Zu jedem Drehmomentimpuls gehört ein Strom- oder Spannungsimpuls. Dieser kann aus dem zeitlichen Verlauf des elektrischen Stroms oder der elektrischen Spannung ermittelt werden. Die Anzahl der Drehmomentimpulse entspricht damit der Anzahl der Strom- oder Spannungsimpulse vom Einschalten des Antriebs bis zum automatischen Abschalten des Antriebs aufgrund des Unterschreitens eines vorgegebenen Drehwinkelsollwertes.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der hydropneumatische Impulsschrauber mit einer Einrichtung zum Messen des elektrischen Stroms oder der elektrischen Spannung des Antriebs ausgestattet.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Rotationsgeschwindigkeit des Antriebs innerhalb vorgegebener Grenzen frei einstellbar. Der Benutzer kann die gewünschte Rotationsgeschwindigkeit in eine Steuerungseinrichtung des Impulsschraubers eingeben.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Repetitionsrate der Drehmomentimpulse innerhalb vorgegebener Grenzen frei einstellbar. Der zeitliche Abstand zwischen den einzelnen Drehmomentimpulsen kann durch den Benutzer an einer Steuerungseinrichtung des Impulsschraubers eingegeben werden. Dies gilt ebenso für die zeitliche Dauer der einzelnen Drehmomentimpulse. Ist die Dauer groß, so genügt ein kleineres Drehmoment. Bei kürzeren Drehmomentimpulse kann das Drehmoment dagegen größer sein.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen zu entnehmen.
Zeichnung
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Impulsschaubers dargestellt. Es zeigen:
1 Impulsschrauber in einer Seitenansicht.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In 1 ist ein hydropneumatischer Impulsschrauber in einer Seitenansicht schematisch dargestellt. Ein Elektromotor 4 ist über ein Planetengetriebe 3 mit einem hydropneumatischen Antrieb 2 verbunden. Letzterer erzeugt eine Vielzahl von Drehmomentimpulsen, deren Drehmoment, Dauer und Repetitionsrate an einer Steuerung 6 durch einen Benutzer einstellbar ist. Der Antrieb 2 ist mit einer Antriebswelle 1 verbunden, die an eine in der Zeichnung nicht dargestellte Schraubverbindung gekoppelt werden kann. Hierzu wird an der Antriebswelle eine in der Zeichnung nicht dargestellte geeignete Klinge zum Ansetzen an der Schraubverbindung befestigt.
An der Antriebswelle ist ein in der Zeichnung nicht dargestellter Drehwinkelgeber angeordnet, der den Drehwinkel der Antriebswelle misst. Der Drehwinkel wird von dem Drehwinkelgeber an die Steuerung 6 weitergeleitet und dort mit einem vorgegebenen Schwellenwert verglichen. Ist der Drehwinkel während eines Drehmomentimpulses kleiner als der Schwellenwert, so wird der Antrieb 2 und/oder der Elektromotor 4 durch die Steuerung 6 abgeschaltet. Das auf die Schraubverbindung während eines Schraubvorgangs ausgeübte Gesamtdrehmoment wird durch die Steuerung erfasst und an den Benutzer ausgegeben. Hierzu kann an dem Impulsschrauber ein in der Zeichnung nicht dargestellter Monitor oder eine nicht dargestellte Schnittstelle zur Datenübertragung vorgesehen sein.
Ein Schalter 6 dient dazu, den Impulsschrauber manuell ein- und auszuschalten.
Sämtliche Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

1: Antriebswelle
2: hydropneumatischer Antrieb
3: Planetengetriebe
4: Elektromotor
5: Schalter
6: Steuerung

Claims

Hydropneumatischer Impulsschrauber mit einem hydropneumatischen Antrieb (2), der über einen Elektromotor (4) mit Energie versorgt wird, zur Erzeugung von Drehmomentimpulsen, mit einer Antriebswelle (1), welche an eine Schraubverbindung zur Übertragung der Drehmomentimpulse koppelbar ist, mit einem Drehwinkelgeber an der Antriebswelle (1), mit einer Steuerungseinrichtung (6), die den Antrieb (2) und/oder den Elektromotor (4) abschaltet, wenn der Drehwinkel der an die Schraubverbindung gekoppelten Antriebswelle (1) während eines Drehmomentimpulses kleiner ist als ein vorgegebener Schwellenwert.
Hydropneumatischer Impulsschrauber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er mit einer Einrichtung zum Messen des Stroms oder der Spannung des Antriebs ausgestattet ist.
Hydropneumatischer Impulsschrauber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsgeschwindigkeit des Antriebs innerhalb vorgegebener Grenzen frei einstellbar ist.
Verfahren zur Steuerung eines hydropneumatischen Impulsschraubers, welcher einen hydropneumatischen Antrieb (2) mit Elektromotor (4), eine mit dem Antrieb (2) verbundene Antriebswelle (1) und einen Drehwinkelgeber an der Antriebswelle (1) aufweist, zur Erzeugung mehrerer Drehmomentimpulse und zum Einbringen der Drehmomentimpulse in eine Schraubverbindung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehwinkel der Antriebswelle (1) während jedes Drehmomentimpulses durch den Drehwinkelgeber erfasst wird, dass der Antrieb (2) und/oder der Elektromotor (4) abgeschaltet wird, wenn der Drehwinkel während eines Drehmomentimpulses kleiner ist als ein vorgegebener Schwellenwert.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das durch mehrere Drehmomentimpulse in eine Schraubverbindung eingebrachte Gesamtdrehmoment aus der Summe der Drehmomentimpulse berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Strom oder die elektrische Spannung des Elektromotors zur Erzeugung der Drehmomentimpulse erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zeitliche Verlauf des Stroms oder der Spannung des Elektromotors zur Erzeugung der Drehmomentimpulse erfasst wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromimpulse oder die Spannungsimpulse zu Erzeugung der Drehmomentimpulse erfasst werden.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das die Anzahl der Strom- oder Spannungsimpulse vom Einschalten bis zu dem durch Unterschreiten eines Sollwertes des Drehwinkels herbeigeführten Abschalten des Antriebs (2) erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gesamtdrehmoment aus der Anzahl der Strom- oder Spannungsimpulse und dem pro Strom- oder Spannungsimpuls auf eine Schraubverbindung einwirkenden Drehmoment bestimmt wird.