DE102010023798A1

DE102010023798A1 - Verfahren zum Anziehen von Schraubverbindungen

Info

Publication number: DE102010023798A1
Application number: DE201010023798
Authority: DE
Inventors: Otto Widlroither
Original assignee: Robel Bahnbaumaschinen GmbH
Current assignee: Robel Bahnbaumaschinen GmbH
Priority date: 2010-06-15
Filing date: 2010-06-15
Publication date: 2011-12-15
Also published as: ES2563077T3; AU2011267433A1; CN102939418A; CN102939418B; EP2582880A1; EP2582880B1; WO2011157350A1; AU2011267433B2

Abstract

Zum Anziehen von Schraubverbindungen wird ein während des Einschraubens einer Schraube wirksames Einschraub-Drehmoment (17) erfasst und ein davon abhängiger Kompensationswert (18) ermittelt wird und das Soll-Drehmoment (20) in Abhängigkeit vom zuvor ermittelten Kompensationswert (18) zum Festziehen der Schraube (7) erhöht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anziehen von Schraubverbindungen mittels eines angetriebenen Schraubenschlüssels unter Erzielung eines bestimmten Soll-Drehmomentes.
Durch DE 1 708 657 ist eine Vorrichtung zum Festziehen von Schwellenschrauben mit einem vom Einschraubmoment unabhängigen Festziehmoment bekannt. Mit einem derartigen Einschraubvorgang ergibt sich allerdings der Nachteil, dass die die Schwelle mit der Schiene verbindenden und tatsächlich wirksamen Anpreßkräfte in Abhängigkeit von den Reibungswerten unterschiedlich sind, obwohl die jeweiligen Anzugmomente konstant gehalten werden. Die unterschiedlichen Reibungswerte können sich z. B. aus einem unterschiedlichen Zustand der Gewindeoberfläche ergeben.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt nun in der Schaffung eines Verfahrens der eingangs genannten Art, mit dem für alle Schraubverbindungen eine konstante Anpreßkraft gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren der gattungsgemäßen Art dadurch erreicht, dass ein während des Einschraubens einer Schraube wirksames Einschraub-Drehmoment erfasst und ein davon abhängiger Kompensationswert ermittelt und das Soll-Drehmoment in Abhängigkeit vom zuvor ermittelten Kompensationswert zum Festziehen der Schraube erhöht wird.
Mit der Erfassung und Berücksichtigung des Einschraub-Drehmomentes ist es möglich, dass jeder Schraubzyklus bezüglich des Festziehmomentes exakt auf jede einzelne Schraubverbindung abgestimmt werden kann und somit immer eine konstante Anpresskraft wirksam ist. Damit ist es für die Verbindung von Schwelle und Schiene unerheblich, ob die Schrauben oder die Schraubenbohrungen unterschiedlich beschaffen sind.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Zeichnungsbeschreibung.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher beschrieben.
Es zeigen: 1 eine vereinfachte Seitenansicht einer Schraubmaschine, 2 eine vergrößerte Ansicht eines Servoschraubers, 3 eine Schraubverbindung zur Fixierung einer Schiene an einer Schwelle, und 4 und 5 je eine grafische Darstellung des Drehmomentes in Abhängigkeit vom Drehwinkel.
Eine in 1 ersichtliche Schraubmaschine 1 ist auf einem aus Schienen 2 und Schwellen 3 gebildeten Gleis 4 verfahrbar und mit höhenverstellbaren Servoschraubern 5 ausgestattet. Diese dienen zum Anziehen einer Schraubverbindung 6, die sich – gemäß einem in 3 näher dargestellten Beispiel – aus einer Schraube 7 mit einem Schraubenkopf 8 und einer in der Schwelle 3 befindlichen Schraubenbohrung 9 zusammensetzt.
Wie in 2 ersichtlich, weist jeder Servoschrauber 5 einen Servomotor 10 sowie einen um eine Achse 11 drehbaren Schraubenschlüssel 12 auf. Außerdem ist ein mit einen Datenspeicher ausgestatteter Prozessor 13 mit einem Drehwinkelmesser 14 sowie mit einem Drehmomentgeber 15 verbunden.
Wie in 3 ersichtlich, ist zwischen einer auf der Schwelle 3 aufliegenden Unterlagsplatte 16 und dem Schraubenkopf 8 ein Befestigungsmittel 19 in Form einer elastischen Spannklemme vorgesehen. Diese kontaktiert einerseits die Unterlagsplatte 16 und andererseits die Schiene 2.
Die Schraube 7 wird von der in der linken Bildhälfte dargestellten Ausgangsposition in einem sogenannten Leerlauf in die Schwelle 3 eingedreht, wobei das dafür aufzuwendende Drehmoment in Abhängigkeit von verschiedenen Störfaktoren, wie Rost, Sand, Fett usw. in größerem Ausmaß variieren kann.
Da der entscheidende Faktor bei der Verbindung von Schiene 2 und Schwelle 3 nicht das Drehmoment, sondern die durch die Schraubverbindung 6 wirksame Anpresskraft ist, wird ein beim Einschrauben (Leerlauf) registriertes Einschraub-Drehmoment 17 abgespeichert. Siehe dazu 4, bei der der gesamte Drehmomentverlauf in Bezug auf den Drehwinkel α (x-Achse) der Schraube 7 dargestellt ist. Das auf Grund einer Störung erhöhte Einschraub-Drehmoment 17 (hier beispielsweise 40 Nm) wird abschließend als Kompensationswert 18 zu einem wählbaren Soll-Drehmoment 20 (z. B. 230 Nm) für das Festziehen der Schraube 7 addiert. Damit erhöht sich schließlich das effektiv durch die Schraubverbindung 6 wirksame Drehmoment auf 270 Newtonmeter.
In einer vorteilhaften Variante des erfindungsgemäßen Einschraubvorganges wird während des Einschraubens parallel zur Erfassung eines Drehwinkels α der Schraube 7 eine infolge eines sprunghaften Anstieges des Einschraub-Drehmomentes 17 feststellbare Kopfauflage 21 des Schraubenkopfes 8 auf dem Befestigungsmittel 19 automatisch registriert. Anschließend wird als Kompensationswert 18 jenes Einschraub-Drehmoment 17 gewählt, das bei einem Drehwinkel α unmittelbar vor der Kopfauflage 21 registriert wurde. Welcher Wert für diesen Drehwinkel α tatsächlich gewählt wird, hängt schließlich vom Typ der Schraubverbindung 6 bzw. auch von entsprechenden Erfahrungswerten ab.
Wie in 5 ersichtlich, wird gemäß einer weiteren Variante der Erfindung die Schraube 7 in einem ersten Einschraubvorgang (a1) unmittelbar nach dem vollständigen Eindrehen in die Schwelle 3 in einem Ausschraubvorgang (b) wenigstens eine Umdrehung aufgeschraubt. Anschließend wird die Schraube 7 in einem zweiten Einschraubvorgang (a2) wiederum eingeschraubt, wobei ein Erfassen des Kompensationswertes 18 erst in diesem zweiten Einschraubvorgang (a2) erfolgt. Dieser wird zum Abschluss des Schraubvorganges dem Soll-Drehmoment 20 hinzugefügt.
Dieses Verfahren kompensiert einen Effekt, der sich häufig im praktischen Einsatz zeigt. Dabei verändert sich das Einschraub-Drehmoment 17 speziell zwischen dem ersten und zweiten Schraubvorgang derselben Schraubverbindung 6. Die Ursache können hydraulische Effekte (Wasser, Fett, Öl im Gewindesackloch) oder Schmutz, Verunreinigung, Grate am Gewinde sein.
Das erfindugsgemäße Verfahren kann abweichend von der dargestellten Type einer Schienenfixierung natürlich auch in Verbindung mit anderen Befestigungsarten, wie dem sogenannten K-Oberbau, verwendet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 1708657 [0002]

Claims

Verfahren zum Anziehen von Schraubverbindungen (6) mittels eines angetriebenen Schraubenschlüssels (12) unter Erzielung eines bestimmten Soll-Drehmomentes (20), dadurch gekennzeichnet, dass ein während des Einschraubens einer Schraube (7) wirksames Einschraub-Drehmoment (17) erfasst und ein davon abhängiger Kompensationswert (18) ermittelt wird und das Soll-Drehmoment (20) in Abhängigkeit vom zuvor ermittelten Kompensationswert (18) zum Festziehen der Schraube (7) erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während des Einschraubens a) ein Drehwinkel oder Schraube (7) erfasst wird, b) die infolge eines sprunghaften Anstieges des Einschraub-Drehmomentes (17) feststellbare Kopfauflage eines Schraubenkopfes (8) auf einem Befestigungsmittel (19) registriert wird, und c) und dass als Kompensationswert (18) jenes Einschraub-Drehmoment (17) gewählt wird, das bei einem Drehwinkel α vor der Kopfauflage registriert wurde.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube (7) in einem ersten Einschraubvorgang unmittelbar nach dem vollständigen Eindrehen in eine Schwelle (3) wenigstens eine Umdrehung aufgeschraubt und anschließend in einem zweiten Einschraubvorgang wiederum eingeschraubt wird, wobei ein Erfassen des Kompensationswertes (18) erst im zweiten Einschraubvorgang erfolgt.