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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Überwachungssystem und ein Überwachungsverfahren, welches besonders zur schnellen und genauen Schraubenverbindung von Schrauben mit RFID-Etiketten (RFID = Radiofrequenzidentifikation) mittels eines Drehmomentsensors bzw. eines Übertragungsmittels (wie beispielsweise eine Übertragungsbuchse) mit einem RFID-Leser und einer Drehmomentsteuerungsvorrichtung geeignet ist.
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Stand der Technik
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Aus einem bereits früher an den Erfinder dieser Patenanmeldung erteilten Taiwan-TW I342821 B1 Patent Nr. (US-Patent Nr.
US7779704 B1 ) mit dem Titel „Anti-vibration torque sensing and control device for tool“ (wie in
3 und
4 dargestellt) ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Optimieren des dynamischen Vorgangs der Verschraubung bekannt. Die Drehmomentüberwachungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung basiert auf diesem Stand der Technik zum Zwecke einer sicheren und gewährleisteten Überwachung des Drehmoments einer Schraubenverbindung unter Verwendung eines vorteilhaften Antivibrationsmittels und Aufbaus sowie eines Steuerelements (control device), damit wenn das Solldrehmoment im Verlauf der Verschraubungsarbeit erreicht ist, wird ein Warnsignal abgegeben, wobei die Stromversorung gleichzeitig dabei abgeschaltet wird. Ausserdem ist aus einem bereits früher an den Erfinder dieser Patenanmeldung erteilten Taiwan-Patent Nr. TW I454346 B (US-Patent Nr.
US9026379 ) mit dem Titel „Apparatus capable of controlling, tracking and measuring tightening torque and locking force, and a method for controlling, tracking, measuring and calibrating thereof“ (wie es in
6 und
7 dargestellt) ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Optimieren des dynamischen Vorgangs der Verschraubung von Sensorschrauben (sogennante Schrauben mit einem eformationssensor) mittels einer mit einem Konnektor (connector) verbundenen Übertragungsbuchse zum Erfassen der benötigen Befestigungskraft für Schrauben im Verlauf der Verschraubungsarbeit in Echtzeit bekannt. Darüber hinaus ist aus einem bereits früher an den Erfinder dieser Patenanmeldung erteilten US-Patent Nr.
US2015/0041162 A1 mit dem Titel „Proprammable torque control method for sensing locking element“ ein proprammierbares Drehmomentsteuerverfahren zur Steuerung der benötigen Befestigungskraft für Schrauben mittels einer Drehmomentsteuerungsvorrichtung bekannt. Gemäss dem Verfahren nach Anspruch 4 dieser US-Patent Nr.
US2015/0041162 A1 weist das Einzelelement (identity element) ein RFID-Element (RFID = Radiofrequenzidentifikation) zum Zwecke der Überwachung der Schraubenverbindung auf, so dass die Verschraubungsdaten wie beispielsweise die Herstellungsdaten, die Verkaufsdaten und der Befestigungszustand nach Verschraubung mit fest angezogener Verschraubungen o. dgl. mit der Eigenschaft einer RFID-Etikette für Benuzter vorteilhaft schreibbar und lesbar sind, damit die Schraubenverbindungen sicher sind und eine nachträgliche Verfolgung und Überprüfung der Verschraubungsdaten möglich ist. Obwohl die aus der o.g. Erfindungen beschriebenen Eigenschaften und Merkmale zur Erhöhung des Drehmoments der Verschraubung vorteilhaft sind, ist eine Verbesserung der o.g. Erfindungen in praktischer Anwendung auch noch möglich, beispielsweise über die Weiterentwickelung von Vorrichtungen und Einrichtungen zur Gewährleistung der öffentlichen Sicherheit, die Anforderungen an die Qualitätssicherung der Schraubenverbindungen etc. einschliesslich der benötigen Befestigungskraft für Schrauben, der Reihenefolge der Schraubenverbindung und der nachträglichen Verfolgung und Überprüfung o. dgl., damit alle Verschraubungsdaten im Verlauf der Verschraubungsarbeit in Echtzeit vorteilhaft überwachbar, übertragbar, speicherbar und nachträglich verfolgbar sind. Leider stehen solche Probleme heutzutage noch keine Lösung zur Verfügung. Die
CN 108 626 229 A beschreibt einen induktiven Tastbolzen mit einem Signalmittel und einem Bolzen, wobei die Leistungs- und Signalvorrichtungen für den ersten Bolzen des ersten Satzes von Kontakten, das Kappenmodul und das Versorgungsmodul verwendet werden. Das Kappenmodul befindet sich an einem Ende des Sensebolzens und hat ein Kappenleiterplattenmodul. Die zweite Kontaktgruppe der Abdeckplatine steht elektrisch in Kontakt mit der ersten Gruppe, die elektrisch mit der Stromversorugng und dem Signal des Induktivbolzens verbunden ist.
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Ein Verfahren zur ferngesteuerten Überwachung des Befestigungszustands von Schrauben ist auch bekannt, welche Funktion nur im manuellen Betrieb zur Verfügung steht und zwar die Reihenfolge der Schraubenverbindung zunächst mit einem farbigen Markierstift eindeutig gekennzeichnet sein muss, was für den Benuzter sehr mühsam und zwar eine nachträgliche Verfolgung und Überprüfung der Verschraubungsdaten leider nicht möglich ist.
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Eine Technik für Anwendungen im RF-Bereich ist auch bekannt. Jedoch besteht es ein Problem mit solcher Technik, wie beispielsweise über das Verfahren zur Steuerung von übertragenden Leistungen, Signalerfassungsabständen und Übertragungsstörungen o. dgl., insbesondere zum Zwecke des Lesens der Etikettenschrauben mit RFID-Etiketten sowie die Kapazität und die Störungen von übertragenden Signalen zwischen einem RFID-Leser und den Etiketten für Schrauben.
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Im Hinblick auf die vorgenannte Probleme des Standes der Technik stret der Erfinder der vorliegenden Erfindung an, ein Überwachungssystem und ein Überwachungsverfahren zur Schraubenverbindung weiter zu verbessern.
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Darstellung der Erfindung
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu grunde, ein Überwachungssystem und ein Überwachungsverfahren zur Schraubenverbindung bereitzustellen, bei dem der Arbeiter im Verlauf der Verschraubungsarbeit ein Überwachugnsprogramm über die Reihenfolge der Verschraubung und über das Verschraubungsverfahren selbst arrangieren kann, wobei der gesamte Arbeitsgang für die Drehmomentsteuerungsvorrichtung überwacht und gesteuert wird, damit alle Verschraubungsdaten im Verlauf der Verschraubungsarbeit vorteilhaft überwachbar, übertragbar, speicherbar und in Echtzeit und nachträglich verfolgbar sind, um zu überprüfen, ob der Arbeiter die Schraubverbindungen sicher und genau gemäss der Arbeitsvorschrift durchgeführt hat und ob das Solldrehmoment und die benötige Befestigungskraft für die fest anzuziehenden Schrauben im Verlauf der Verschraubungsarbeit bis ausreichende Genauigkeit erreicht ist, so dass die Verschraubungsdaten beispielsweise die Herstellungsdaten, die Verkaufsdaten und der Befestigungszustand nach Verschraubung mit fest angezogener Verschraubungen usw. mit der Eigenschaft einer RFID-Etikette für Benuzter vorteilhaft schreibbar und lesbar sind, damit die Schraubenverbindungen sicher sind und eine nachträgliche Verfolgung und Überprüfung der Verschraubungsdaten möglich ist. Es ist auch möglich, solche Verschraubungsdaten entweder in der RFID-Etikette einer Schraube oder in einem Perimeter-Server zu speichern. Ferner ist es auch möglich, solche Verschraubungsdaten über das Internet der Dinge (IdD) in der Rechnerwolke (Cloud Server) zu speichern, um eine nachträgliche Verfolgung und Überprüfung der gesamten Verschraubungsdaten zu ermöglichen.
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Die o.g. Aufgabe wird gelöst durch ein Überwachungssystem und ein Überwachungsverfahren zur Schraubenverbindung, wobei das Überwachungssystem im Wesentlichen aus einem Drehmomentwerkzeug, einem mit einem RFID-Leser ausgestatteten Drehmomentsensor, zumindest einer mit einer RFID-Etikette angebrachten Etikettenschraube, einem Übertragungsmittel und einer Drehmomentsteuerungsvorrichtung besteht. Das Drehmomentwerkzeug kann manuell oder mit einem pneumatischen, hydraulischen bzw. elektrischen Antrieb betrieben werden. Der Drehmomentsensor kann grundsätzlich außen am bzw. innen im Drehmomentwerkzeug angebracht werden und umfasst eine Abtriebsseite bzw. eine Übertragungsbuchse und eine Bohrung für Verbindungsschaft, welche jeweils an dessen beiden Enden ausbildbar sind, wobei die Abtriebsseite eine Durchbohrung besitzt und zwar die Öffnung dieser Durchbohrung sich an der Stirnseite der Abtriebsseite befindet, wobei die Bohrung für Verbindungsschaft mit der Abtriebsseite des Drehmomentwerkzeugs verbindbar ist. Ausserdem umfasst der Drehmomentsensor einen RFID-Leser, ein Leiterplattemodul sowie ein Stromversorgungsmodul, welche elektrisch leitend miteinander verbunden sind, wobei der RFID-Leser entweder mit dem Leiterplattemodul verbunden oder baulich in das Leiterplattemodul integriert ist und dessen Übertragungsantenne hindurch die Durchbohrung bis zur Stirnseite der Abtriebsseite und nahe bei der Etikette einer Schraube anbringbar ist und zwar dort festklebbar ist, damit die in der RFID-Etikette gespeicherten Daten lesbar sind oder die von einem Drehmomentüberwachungsmodul erfassten Verschraubungsdaten in der RFID-Etikette schreibbar sind. Das Übertragungsmittel kann eine herkömmliche hohlförmige Schraubenbuchse sein, wobei ein Ende dieses Übertragungsmittels mit der Abtriebsseite des Drehmomentsensors lösbar verbindbar ist und ein anderes Ende dieses Übertragungsmittels mit dem Antriebsende einer Schraube lösbar verbindbar ist, das mit einer RFID-Etikette versehen ist, damit die von der Übertragungsantenne des RFID-Lesers übertragenden Schraubendaten wie beispielsweise die Hersteller-Code, die Herstellungslosnummer, das Herstellungsmaterial der Schraube, die Festigkeitsklasse der Schraube, der Sollwert des Anzugsdrehmoments der Schraube usw. Herstellungsdaten und Verkaufsdaten von verwendeten Schrauben empfangbar und speicherbar sind. Ausserdem sind die im Verlauf der Verschraubungsarbeit erfassten Verschraubungsdaten einschliesslich der Verschraubungszeit, der Arbeiteridentifikation, dem Istwert des Anzugsdrehmoments sowie deren Kombination usw. in der RFID-Etikette gespeicherten Daten über eine Übertragungsantenne des RFID-Lesers übertragbar und lesbar. Die Drehmomentsteuerungsvorrichtung kann die in der RFID-Etikette gespeicherten Herstellungsdaten von verwendeten Schrauben durch einen im Drehmomentsensor eingebauten RFID-Leser lesen, um zu beurteilen, ob die richtige Schraube verwendet ist und ob das ausgewählte Solldrehmoment zur Verschraubung innerhalb der zulässigen Toleranz liegt. Wenn ein Fehler aufgetreten ist, wird ein Warnsignal abgegeben. Weiterhin können die Verschraubungsdaten im Verlauf der Verschraubungsarbeit durch den RFID-Leser des Drehmomentsensors in der RFID-Etikette der Schraube und/oder in einem Perimeter-Server bzw. über das Internet der Dinge (IdD) in der Rechnerwolke gespeichert werden, um eine nachträgliche Verfolgung und Überprüfung der gesamten Verschraubungsdaten zu ermöglichen.
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Vorzugsweise enthält die Drehmomentsteuerungsvorrichtung ein programmierbares Überwachungsmodul, welches die von einem im Drehmomentsensor eingebauten RFID-Leser nach der Reihenfolge die RFID-Etiketten einer Mehrzahl von Schrauben lesen und editieren kann, damit die Reihenefolge der Schraubenverbindung und die Verschraubungsart im Verlauf der Verschraubungsarbeit gemäss der Programmierung ausführbar sind. Wenn der Arbeiter eine Verschraubungsarbeit die Reihenefolge der Schraubverbindung oder die Verschraubungsart nicht einhält, wird ein Warnsignal abgegeben oder die Stromversorgung sofort abgeschaltet, um den Betrieb des Drehmomentwerkzeugs abzubrechen, wobei diese Betriebsdaten auch registrierfähig sind.
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Vorzugsweise ist die Abtriebsseite des Drehmomentsensors mit einem Übertragungsmittel mit verschienden Typen und in unterschiedlichen Größen verbindbar, wie beispielsweise mit einem viereckigen Antriebskopf (wie in 4 (A) dargestellt) . Ausserdem kann die Abtriebsseite des Drehmomentsensors entweder einen an der Stirnseite einer Sechskantschraube bzw. Innensechskantschraube ausgebildeten Innensechskant-Antriebskopf (wie in 4 (B) dargestellt ) oder einen an der Stirnseite einer Sechskantschraube bzw. Innensechskantschraube ausgebildeten Aussensechskant-Antriebskopf (wie in 4 (C) dargestellt vorteilhaft unmittelbar (ohne ein Übertragungsmittel) antreiben.
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Vorzugsweise ist das Übertragungsmittel eine herkömmliche hohlförmige Übertragungsbuchse mit einem eingebauten RFID-Leser und mit einer eingebauten Antenne sowie mit einem drahtlosen Kommunikationsmodul, welche die von RFID-Etiketten erfassten Daten an die Drehmomentsteuerungsvorrichtung übertragen kann, um ein Programm für die Reihenfolge der Verschraubung zu editieren und zu überwachen sowie die Schraubeninformation in die RFID-Etikette zu schreiben.
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Vorzugsweise ist das Übertragungsmittel mit einer Abtriebsseite des Drehmomentwerkzeugs und mit einem Antriebsende von unterschiedlichen Schrauben verbindbar. Vorzugsweise ist das Übertragungsmittel zur Verbindung mit einem Drehmomentsensor entweder als eine herkömmliche hohlförmige Schraubenbuchse oder als eine Übertragungsbuchse ausgebildet mit einem RFID-Leser und einer Übertragungsantenne sowie einem drahtlosen Kommunikationsmodul ausgebildet, wobei die Antenne des RFID-Lesers möglichst nahe bei der RFID-Etikette von Schrauben und zwar innerhalb der effektiven Reichweite zur Signalerfassung liegen sollte.
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Vorzugsweise ist eine mit RFID-Etiketten angebrachte Schraube entweder eine „Sensorschraube“ ausgestattet mit einer eingebauten RFID-Etikette, einem Deformationssensor und einem drahtlosen Kommunikationsmodul oder eine „Etikettenschraube“ mit RFID-Etiketten.
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Vorzugsweise dient eine Verschraubungsart dazu, die Verschraubung zu gewissen Zeiten, Drehmomenten, Befestigungswinkel usw. Kennwerte automatisch anzupassen.
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Vorzugsweise ist der RFID-Leser und die RFID-Etikette jeweils mit einem RF-Sensor ausgestattet oder als ein SAW-Leser bzw. ein SAW-Sensor ausgebildet.
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Der Erfindung liegt eine weitere Aufgabe zugrunde, ein Überwachungsverfahren zur Schraubenverbindung bereitzustellen, umfassend die folgenden Schritte:
- - Einbauen eines Drehmomentsensors außen an einem Drehmomentwerkzeug bzw. innen im Drehmomentwerkzeug und Anbringen einer Übertragungsantenne für einen RFID-Leser an der Stirnseite der Abtriebsseite des Drehmomentsensors;
- - Verbinden eines Endes eines hohlförmigen Übertragungsmittels mit der Abtriebsseite des Drehmomentsensors;
- - Durchfühen einer Verschraubungsarbeit mit zumindest einer Schraube und Verbinden eines Schraubenantriebskopfs mit einem anderen Ende des Übertragungsmittels, wobei das Antriebsende mit einer RFID-Etikette versehen ist;
- - Lesen die in der RFID-Etikette gespeicherten Daten einschliesslich der Herstellungsdaten und der Verkaufsdaten der Schrauben vor der Vorverschraubung mittels des im Drehmomentsensor eingebauten RFID-Lesers, um zu beurteilen, ob die richtige Spezifikation der Schrauben verwendet ist, und übertragen gleichzeitig die RFID der jeweiligen RFID-Etiketten an die Drehmomentsteuerungsvorrichtung, um die Reihenfolge der Verschraubung und die Verschraubungsart zu editieren und zu speichern;
- - Überwachen der Drehmomentsteuerungsvorrichtung im Verlauf der Verschraubungsarbeit und überprüfen, ob die Verschraubungsarbeiten bereits je nach gewünschter Reihenfolge der Verschraubung und ob die Verschraubungsart genau von einem Arbeiter durchgeführt worden sind. Ist dies nicht der Fall, wird ein Warnsignal abgegeben oder die Stromversorgung sofort abgeschaltet, um den Betrieb des Drehmomentwerkzeugs abzubrechen. Schliesslich werden die vom Drehmomentüberwachungsmodul des Drehmomentsensors im Verlauf der Verschraubungsarbeit erfassten Verschraubungsdaten durch einen Mikroprozessor über eine Übertragungsantenne des RFID-Lesers in die RFID-Etikette der Schraube geschrieben.
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Der Erfindung liegt eine nochmals weitere Aufgabe zugrunde, ein Überwachungsverfahren zur Schraubenverbindung bereitzustellen, umfassend die folgenden Schritte:
- - Antreiben eines Übertragungsmittels bzw. einer Übertragungsbuchse ausgestattet mit einem RFID-Leser, einer Antenne und einem drahtlosen Kommunikationsmodul mittels eines Drehmomentwerkzeugs zur Verbindung einer mit einer RFID-Etikette angebrachten Schraube, um eine Verschraubungsarbeit durchzuführen;
- - Lesen die in der Schraube angebrachte RFID-Etikette gespeicherten Herstellugnsdaten und Verkaufsdatum der Schraube einschliesslich dem Namen des Herstellers, dem Herstellungsdatum, der Herstellungslosnummer, dem Herstellungsmaterial der Schraube, der Festigkeitsklasse der Schraube, dem Namen des Verkäufers und dem Verkauafsdatum usw. Daten durch die Antenne des im Übertragungsmittel eingebauten RFID-Lesers während der Vorschraubung, um zu beurteilen, ob die richtige Spezifikation der Schrauben verwendet ist und übertragen gleichzeitig dabei die RFID der jeweiligen RFID-Etiketten an die Drehmomentsteuerungsvorrichtung, um die Reihenfolge der Verschraubung und die Verschraubungsart zu editieren und zu speichern; und
- - Überwachen der Drehmomentsteuerungsvorrichtung im Verlauf der Verschraubungsarbeit und überprüfen, ob die Verschraubungsarbeiten bereits je nach gewünschter Reihenfolge der Verschraubung und ob die Verschraubungsart von einem Arbeiter durchgeführt worden sind. Ist dies nicht der Fall, wird ein Warnsignal abgegeben oder die Stromversorgung sofort abgeschaltet, um den Betrieb des Drehmomentwerkzeugs abzubrechen. Danach sind die vom Drehmomentwerkzeug im Verlauf der Verschraubungsarbeit erfassten Verschraubungsdaten drahtlos oder manuell in die Drehmomentsteuerungsvorrichtung übertragbar, welche weiterhin mittels eines Kommunikationsmoduls in die Kommunikationseinheit der Übertragungsbuchse übertragen werden und schliesslich durch einen Mikroprozessor über eine Übertragungsantenne des RFID-Lesers in die RFID-Etikette der Schraube geschrieben werden.
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Ausgewählte bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert. Für Fachleute geht aus dieser Beschreibung klar hervor, dass die folgenden Beschreibungen der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung lediglich zu Darstellungszwecken dienen und sich als die vorliegende Erfindung nicht einschränkend verstehen, die über beiliegenden Ansprüche und deren Äquivalente definiert ist. Ferner werden die gleichen Bezugszeichen in den Zeichnungen und in der Beschreibung verwendet. Diese beziehen sich zur Vereinfachung der Beschreibung auf die gleichen Teile.
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Figurenliste
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Für ein vollständiges Verständnis der Erfindung und deren Vorteile, wird auf die folgenden Beschreibungen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, in denen:
- 1 eine Explosionsansicht eines erfindungsgemässen Drehmomentsensors gemäss dem Stand der Technik wie dargestellt in 3 und 4 der Taiwan-Patent Nr. 1342821 (US-Patent Nr. US7779704 B1 ) ;
- 2 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemässen Übertragungsbuchse und Sensorschraube gemäss dem Stand der Technik wie dargestellt in 6 und 7 der Taiwan-Patent Nr. 1454346 (US-Patent Nr. US9026379 ) ;
- 3 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemässen Überwachungsverfahrens zur Schraubenverbindung gemäss dem Stand der Technik wie dargestellt in 2 der US-Patent Nr. US2015/0041162 A1 ;
- 4 eine schematische Ansicht, die eine Aufbauansicht eines Drehmomentsensors der vorliegenden Erfindung darstellt;
- 5 eine schematische Ansicht, die eine Aufbauansicht einer Übertragungsbuchse der vorliegenden Erfindung darstellt;
- 6 eine schematische Ansicht, die eine Aufbauansicht einer Sensorschraube und einer Etikettenschraube der vorliegenden Erfindung darstellt;
- 7 eine schematische Ansicht, die ein Überwachungsverfahren zur Schraubenverbindung der vorliegenden Erfindung darstellt;
- 8 ein Flussdiagramm, das die Schritte des Überwachungsverfahrens zur Schraubenverbindung der vorliegenden Erfindung mittels einer Übertragungsbuchse und einer Sensorschraube / Etikettenschraube darstellt;
- 9 ein Flussdiagramm, das die Schritte des Überwachungsverfahrens zur Schraubenverbindung der vorliegenden Erfindung mittels eines Drehmomentsensors und einer Sensorschraube / Etikettenschraube darstellt; und
- 10 eine schematische Ansicht, die ein Überwachungsverfahren zur Steuerung der Reihenfolge der Schraubenverbindung der vorliegenden Erfindung darstellt.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt eine Explosionsansicht eines Drehmomentsensors gemäss dem Stand der Technik wie dargestellt in
3 und
4 der bereits früher an den Erfinder dieser Patenanmeldung erteilten Taiwan-Patent Nr.
1342821 (US-Patent Nr.
US7779704 B1 ). Die bekannte Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Optimieren des dynamischen Vorgangs der Verschraubung, wobei eine Drehmomentüberwachungsvorrichtung zum Zwecke einer sicheren und gewährleisteten Überwachung des Drehmoments einer Schraubenverbindung unter Verwendung eines vorteilhaften Antivibrationsmittels und Aufbaus sowie eines Steuerelements (control device), damit wenn das Solldrehmoment im Verlauf der Verschraubungsarbeit erreicht ist, wird ein Warnsignal abgegeben oder die Stromversorung gleichzeitig dabei abgeschaltet. Um die Aufgabe dieser Erfindung zu erfüllen, wird es vorgeschlagen, ein RFID-Leser dazu einzurichten.
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2 zeigt eine schematische Ansicht einer Übertragungsbuchse und Sensorschraube gemäss dem Stand der Technik wie dargestellt in
6 und
7 der bereits früher an den Erfinder dieser Patenanmeldung erteilten Taiwan-Patent Nr.
1454346 (US-Patent Nr.
US9026379 ). Die bekannte Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Optimieren des dynamischen Vorgangs der Verschraubung von Sensorschrauben mittels einer mit einem Konnektor (connector) verbundenen Übertragungsbuchse zum Erfassen der benötigen Befestigungskraft für Schrauben im Verlauf der Verschraubungsarbeit. Nachteilig bei o.g. Konstruktion sind allerdings, dass der Konnektor (connector) leicht beschädigt ist und die lesbare und schreibbare Eigenschaften und Merkmale eines RF-Elements bis jetzt noch nicht in praktischer Anwendung benutzt worden sind. Im Hinblick auf die vorgenante Probleme stret der Erfindder der vorliegenden Erfindung an, den Aufbau eines Überwachungssystems zur Schraubenverbindung weiter zu verbessern.
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3 zeigt eine schematische Ansicht eines Überwachungsverfahrens zur Schraubenverbindung gemäss dem Stand der Technik wie dargestellt in
2 der bereits früher an den Erfinder dieser Patenanmeldung erteilten US-Patent Nr.
US2015/0041162 A1 . Die bekannte Erfindung betrifft ein programmierbares Drehmomentsteuerungsverfahren zur Steuerung der benötigen Befestigungskraft für Schrauben mittels einer Drehmomentsteuerungsvorrichtung. Leider ist die unter Anspruch 4 der o.g. Erfindung beschriebene Eigenschaften und Merkmale bis jetzt noch nicht in praktischer Anwendung benutzt worden sind, nämlich zur Verwendung eines RFID-Elements zum Zwecke der Überwachung der Schraubenverbindung sowie zur Verwendung einer RFID-Etikette für den Zweck, dass die Verschraubungsdaten beispielsweise die Herstellungsdaten, die Verkaufsdaten und der Befestigungszustand nach Verschraubung mit fest angezogener Verschraubungen usw. mit der Eigenschaft einer RFID-Etikette für Benuzter vorteilhaft schreibbar und lesbar sind, damit die Schraubenverbindungen sicher sind und eine nachträgliche Verfolgung und Überprüfung der Verschraubungsdaten möglich ist.
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4 zeigt eine schematische Ansicht, die eine Aufbauansicht eines Drehmomentsensors der vorliegenden Erfindung darstellt. Der Drehmomentsensor 1 ist an den beiden Enden dessen Antriebswelle 11 jeweils mit einer Abtriebsseite 112 und einer Bohrung für Verbindungsschaft 1111 ausgebildet, wobei die Abtriebsseite 112 eine Durchbohrung 113 aufweist und zwar die Öffnung der Durchbohrung 113 sich an der Stirnseite der Abtriebsseite 112 befindet, wodurch die Bohrung für Verbindungsschaft mit der Abtriebsseite eines Drehmomentwerkzeugs 5 verbindbar ist. Ausserdem weist der Drehmomentsensor 1 ein Stromversorgungsmodul 13 und ein Leiterplattemodul 12 auf, welche elektrisch leitend miteinander verbunden sind, wobei das Leiterplattemodul 12 zusätzlich mit einem ersten Mikroprozessor 121, einem Drehmomentüberwachungsmodul 122, einem Winkelüberwachungsmodul 125, einem Kommunikationsmodul 123 und einem RFID-Leser 124 versehen ist. Der RFID-Leser 124 ist entweder mit dem Leiterplattemodul 12 verbindbar oder im Leiterplattemodul 12 ausbildbar, wobei dessen Übertragungsantenne 1241 hindurch die Durchbohrung 113 bis zur Stirnseite der Abtriebsseite 112 anbringbar ist und zwar dort festklebbar ist, um die in der auf einer Sensorschraube 2' vorgesehenen RFID-Etikette 23' (bzw. in der auf einer Etikettenschraube 2" vorgesehenen RFID-Etikette 23") gespeicherten Daten zu lesen und/or die von einem Drehmomentüberwachungsmodul 122 erfassten Verschraubungsdaten in der RFID-Etikette 23' (bzw. 23") zu schreiben. Vorzugsweise ist die Abtriebsseite des Drehmomentsensors mit verschienden Typen und in unterschiedlichen Größen ausführbar, wie beispielsweise ein Drehmomentsensor 1 mit einem viereckigen Antriebskopf 112, oder ein Drehmomentsensor 1' mit einem Innensechskant- Antriebskopf 112' bzw. ein Drehmomentsensor 1" mit einem Aussensechskant-Antriebskopf 112".
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5 zeigt eine schematische Ansicht, die eine Aufbauansicht einer Übertragungsbuchse der vorliegenden Erfindung darstellt, welche einen dritten Mikroprozessor 32', einen dritten RFID-Leser 33', eine dritte Kommunikationseinheit 34' und eine dritte Stromversorgungseinheit 35' aufweist. Der dritte Mikroprozessor 32' enthält eine Verstärkerschaltung 321' (in der Zeichnung nicht dargestellt). Die dritte Kommunikationseinheit 34' ist mit einer Kommunikationsantenne 341' und einer Abdeckung für Kommunikationsantenne 342' versehen. Der dritte RFID-Leser 33' enthält einen dritten RFID-Leser 331'. Ein Ende 311', 311'' der Übertragungsbuchse 3' bzw. der Übertragungsbuchse mit Antriebskopf 3" ist lösbar mit der Abtriebsseite des Drehmomentwerkzeugs 5 verbunden, wobei deren anderes Ende 312', 312'' jeweils mit einem Schraubenantriebskopf 21', 21'', 21''' bzw. 21'''' einer mit RFID-Etiketten angebrachten Sensorschraube 2', Etikettenschraube 2", Innensechskant- Sensorschraube 2''' bzw. Innensechskant- Etikettenschraube 2'''' lösbar verbindbar. Ausserdem können die Bauformen der Aufnahmeseiten (311' bzw. 311'') bzw. der Abtriebsseiten (312', 312'') der Übertragungsbuchse 3' bzw. der Übertragungsbuchse mit Antriebskopf 3" jeweils sehr flexible mit der Abtriebsseite des Drehmomentwerkzeugs 5 oder mit dem Schraubenantriebskopf einer Schraube (21', 21'', 21''', 21'''') angepasst werden.
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Besonders erwähnenswert ist, dass bei Verwendung einer Übertragungsbuchse 3' mit einer Sensorschraube 2' die Übertragungsbuchse 3' ohne Anordnung eines dritten RFID-Lesers 33' und einer dritten Übertragungsantenne 331' und die Sensorschraube 2' ohne Anordnung einer RFID-Etikette 23' verwendbar ist, da die beide Bauteile die Betriebsdaten jeweils mittels deren drahtlosen Kommmunikationseinheit 34' und 24' lesen und schreiben können.
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6 zeigt eine schematische Ansicht, die eine Aufbauansicht einer Sensorschraube und einer Etikettenschraube der vorliegenden Erfindung darstellt. Die Sensorschraube 2' bzw. 2''' enthält jeweils einen zweiten Mikroprozessor 22', eine zweite RFID-Etikette 23', eine zweite drahtlose Kommunikationseinheit 24', eine zweite Stromversorgungseinheit 25' und einen Deformationssensor 26', damit entweder ein RFID-Leser 124 über eine Übertragungsantenne 1241 die in der RFID-Etikette gespeicherten Daten lesen und schreiben kann oder die von der Übertragungsantenne 1241 des RFID-Lesers 124 übertragenden Schraubendaten wie beispielsweise die Hersteller-Code, die Herstellungslosnummer, das Herstellungsmaterial der Schraube, die Festigkeitsklasse der Schraube, der Sollwert des Anzugsdrehmoments der Schraube usw. Herstellungsdaten und Verkaufsdaten von verwendeten Schrauben sowie die im Verlauf der Verschraubungsarbeit erfassten Verschraubungsdaten einschliesslich der Verschraubungszeit, der Arbeiteridentifikation, dem Istwert des Anzugsmoments sowie deren Kombination usw. empfangbar und speicherbar sind. Die Etikettenschraube 2'' bzw. 2'''' enthält jeweils eine RFID-Etikette 23", welche die Daten lediglich über eine Übertragungsantenne 1241 empfangen und speichern kann und nicht möglich ist, die benötige Befestigungskraft der Verschraubung in Echtzeit zu überwachen. Die gespeicherten Verschraubungsdaten stammen aus dem Leiterplattemodul 12 des Drehmomentsensors und zwar werden über eine Übertragungsantenne 1241 des RFID-Lesers 124 im Speicher der Etiketten geschrieben. Ausserdem können solche von einem digitalen Drehmomentschlüssel erfassten Verschraubungsdaten mittels der Drehmomentsteuerungsvorrichtung durch einen Mikroprozessor der Übertragungsbuchse sowie durch den RFID-Leser 124 und über eine Übertragungsantenne 1241 im Speicher der Etiketten geschrieben werden.
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7 zeigt eine schematische Ansicht, die ein Überwachungsverfahren zur Schraubenverbindung der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie aus der Zeichung ersichtlich ist, ist die Bohrung für Verbindungsschaft 1111 eines Drehmomentsensors 1 ausgebildet an dessen Stirnseite mit einem vierckigen Antriebskopf mit der Abtriebsseite des Drehmomentwerkzeugs 5 lösbar verbindbar. Ausserdem ist die Abtriebsseite 112 des Drehmomentsensors 1 mit einer Aufnahmeseite eines Übertragungsmittels 3 bzw. einer herkömmlichen Übertragungsbuchse lösbar verbindbar. Weiterhin ist ein anders Ende des Übertragungsmittels 3 mit dem Schraubenantriebskopf (21', 21'', 21''' bzw. 21'''') einer Sensorschraube 2' bzw. einer Etikettenschraube 2'' lösbar verbindbar. Ferner kann die Drehmomentsteuerungsvorrichtung 4 die in der RFID-Etikette 23' bzw. 23" gespeicherten Herstellungsdaten von verwendeten Schrauben durch den im Drehmomentsensor 1 eingebauten RFID-Leser 124 und über die Übertragungsantenne 1241 lesen, um zu beurteilen, ob die richtige Schraube verwendet ist und ob der ausgewählte Spezifikation der Schrauben sowie das Solldrehmoment zur Verschraubung innerhalb der zulässigen Toleranz liegt. Wenn ein Fehler aufgetreten ist, wird ein Warnsignal in Echtzeit abgegeben. Des Weitern können die Verschraubungsdaten im Verlauf der Verschraubungsarbeit durch den RFID-Leser 124 über eine Übertragungsantenne 1241 des Drehmomentsensors 1 in der RFID-Etikette 23' bzw. 23" der Schraube und/ oder in einem Perimeter-Server oder über das Internet der Dinge (IdD) in der Rechnerwolke gespeichert werden, um eine nachträgliche Verfolgung und Überprüfung der gesamten Verschraubungsdaten zu ermöglichen. Zudem ist der Drehmomentsensor 1' mit einem Innensechskant-Antriebskopf und/oder der Drehmomentsensor 1" mit einem Aussensechskant-Antriebskopf jeweils ohne ein Übertragungsmittel 3 verwendbar und ist unmittelbar jeweils mit einem anpassenden entsprechenden Schraubenantriebskopf (21', 21'', 21''' bzw. 21'''' einer Sensorschraube 2' bzw. einer Etikettenschraube 2'' lösbar verbindbar. Desweitern ist die Bohrung für Verbindungsschaft 311' der Übertragungsbuchse 3' mit einem Innensechskant-Antriebskopf oder die Bohrung für Verbindungsschaft 311'' der Übertragungsbuchse 3'' mit einem Aussensechskant-Antriebskopf mit der Abtriebsseite des Drehmomentwerkzeugs 5 lösbar verbindbar. Dazu ist die Abtriebsseite 312' der Übertragungsbuchse 3' mit dem Antriebskopf (21' bzw. 21'') der Sensorschraube 2' bzw. Etikettenschraube 2'' lösbar verbindbar. Überdies ist die Abtriebsseite 312'' der Übertragungsbuchse 3" mit dem Antriebskopf 21" bzw. 21'''' der Sensorschraube 2''' bzw. Etikettenschraube 2'''' lösbar verbindbar. Ferner kann die Drehmomentsteuerungsvorrichtung 4 die in der RFID-Etikette 23' bzw. 23" gespeicherten Herstellungsdaten von verwendeten Schrauben über den in der Übertragungsbuchse eingebauten dritten RFID-Leser 33' und die dritte RFID-Antenne 331' lesen, um zu beurteilen, ob die richtige Schraube verwendet ist und ob der ausgewählte Spezifikation der Schrauben sowie das Solldrehmoment zur Verschraubung innerhalb der zulässigen Toleranz liegt. Wenn ein Fehler aufgetreten ist, wird ein Warnsignal in Echtzeit abgegeben. Darüber hinaus können die Verschraubungsdaten im Verlauf der Verschraubungsarbeit durch den RFID-Leser 33' der Übertragungsbuchse in der RFID-Etikette 23' bzw. 23" der Schraube und/oder in einem Perimeter-Server bzw. über das Internet der Dinge (IdD) in der Rechnerwolke gespeichert werden, um eine nachträgliche Verfolgung und Überprüfung der gesamten Verschraubungsdaten zu ermöglichen. Alle oben genannten Verbindungsarten und deren Funktionen werden nicht von den unterschiedlichen Typen und Grössen der Schrauben beeinflusst.
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8 zeigt ein Flussdiagramm, das die Schritte des Überwachungsverfahrens zur Schraubenverbindung der vorliegenden Erfindung mittels einer Übertragungsbuchse und einer Sensorschraube / Etikettenschraube darstellt. Wie diese Zeichnung in Kombination mit 7 erkennen lassen, umfasst das Überwachungsverfahren zur Schraubenverbindung die folgenden Schritte:
- - Anschliessen eines Drehmomentwerkzeugs 5 mit einem Drehmomentsensor 1 und verbinden eines Übertragungsmittels (einer hohlförmigen Übertragungsbuchse) 3 zum Antreiben einer Sensorschraube 2' bzw. einer Etikettenschraube 2";
- - Entweder verwenden eines Drehmomentwerkzeugs 5 zum Antreiben eines Drehmomentsensors 1' zur unmittelbaren Verbindung mit einer Sensorschraube 2' bzw. Etikettenschraube 2" oder verwenden eines Drehmomentwerkzeugs 5 zum Antreiben eines Drehmomentsensors 1' zur unmittelbaren Verbindung mit einer Innensechskant-Sensorschraube 2''' oder einer Innensechskant-Etikettenschraube 2''' ;
- - Scannen der Arbeiteridentifikation bei der Vorverschraubung mittels eines im Drehmomentsensor 4 eingebauten RFID-Lesers 124 über eine Übertragungsantenne 1241 und lesen die auf der Schraube angebrachte RFID je nach gewünschter Reihenfolge der Verschraubung, um zu beurteilen, ob die richtige Spezifikation der Schrauben genau wie in der Etiketten gespeicherten Herstellungsdaten der Schraube verwendet ist;
- - Wenn die Spezifikation der Schraube falsch ist, wird ein Warnsignal über die Drehmomentsteuerungsvorrichtung 4 abgegeben, wobei das Drehmomentwerkzeug 5 gesteuert wird und nicht aktivierbar ist;
- - Wenn die Spezifikation der Schraube richtig ist, wird die RFID durch das Kommunikationsmodul 123 des Leiterplattemoduls 12 des Drehmomentsensors 1 an das Kommunikationsmodul 43 und das Steuermodul 41 der Drehmomentsteuerungsvorrichtung 4 übertragen und je nach Reihenfolge der Abtastung editiert, wobei die Verschraubungsdaten wie beispielsweise die Stufen der Verschraubung, das Drehmoment jeder Stufe, die Verschraubungsart der Schraube und die Richtung (im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn) zum Verschrauben gleichzeitig festgelegt werden können. Dann Durchführen der Verschraubungsarbeit unter Überwachung der Drehmomentsteuerungsvorrichtung 4 je nach gewünschter Reihenfolge der Verschraubung, um zu überprüfen, ob die Verschraubungsart und das Solldrehmoment für jede Bearbeitungsstufe richtig ist. Wenn ein Fehler aufgetreten ist, wird ein Warnsignal in Echtzeit abgegeben;
- - Vor dem Beheben von Störungen ist das Drehmomentwerkzeug nicht aktivierbar. Bei manueller Betätigung des Drehmomentwerkzeugs kann ein Warnsignal über die Drehmomentsteuerungsvorrichtung 4 abgegeben werden; und
- - Nach Beendigung der Verschraubungsarbeit werden die Verschraubungsdaten zunächst mittels der Drehmomentsteuerungsvorrichtung 4 durch das Kommunikationsmodul 43 in das Kommunikationsmodul 123 des Drehmomentsensors übertragen und anschliessend mittels des Mikroprozessors 121 über die Übertragungsantenne 1241 des RFID-Leser 124 in die Sensorschraube 2' bzw. Etikettenschraube 2" geschrieben. Ausserdem können die Verschraubungsdaten durch ein Ein-Ausgabe-Modul 44 der Drehmomentsteuerungsvorrichtung 4 in einem Perimeter-Server übertragen und gespeichert werden, oder diese Daten können über das Internet der Dinge (IdD) in der Rechnerwolke gespeichert werden, um eine nachträgliche Verfolgung und Überprüfung der gesamten Verschraubungsdaten zu ermöglichen.
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9 zeigt ein Flussdiagramm, das die Schritte des Überwachungsverfahrens zur Schraubenverbindung der vorliegenden Erfindung mittels eines Drehmomentsensors und einer Sensorschraube / Etikettenschraube darstellt. Wie diese Zeichnung in Kombination mit 7 erkennen lassen, umfasst das Überwachungsverfahren zur Schraubenverbindung die folgenden Schritte:
- - Anschliessen eines Drehmomentwerkzeugs 5 mit einer Übertragungsbuchse 3' zum Antreiben einer Sensorschraube 2' bzw. Etikettenschraube 2" oder Verwenden einer Übertragungsbuchse mit Antriebskopf 3" zum Antreiben einer Innensechskant-Sensorschraube 2''' bzw. einer Innensechskant-Etikettenschraube2'''';
- - Scannen der Arbeiteridentifikation bei der Vorverschraubung mittels eines in der Übertragungsbuchse 3' bzw. Übertragungsbuchse mit Antriebskopf 3" eingebauten RFID-Lesers 33' über eine dritte RFID-Antenne 331' und lesen die auf der Schraube angebrachte RFID je nach Reihenfolge der Verschraubung, um zu beurteilen, ob die richtige Spezifikation der Schrauben genau wie in der Etiketten gespeicherten Herstellungsdaten der Schraube verwendet ist;
- - Wenn die Spezifikation der Schraube falsch ist, wird ein Warnsignal durch die Drehmomentsteuerungsvorrichtung 4 abgegeben, wobei das Drehmomentwerkzeug 5 gesteuert wird und nicht aktiviewrbar ist;
- - Wenn die Spezifikation der Schraube richtig ist, wird die RFID über die Kommunikationseinheit 34' der Übertragungsbuchse 3' bzw. Übertragungsbuchse 3" und über das Kommunikationsmodul 43 der Drehmomentsteuerungsvorrichtung 4 an das Steuermodul 41 übertragen und je nach Reihenfolge der Abtastung editiert, wobei die Verschraubungsdaten wie beispielsweise die Stufen der Verschraubung, das Drehmoment jeder Stufe, die Verschraubungsart der Schraube und die Richtung (im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn) zum Verschrauben gleichzeitig festgelegt werden können. Danach Durchführen der Verschraubungsarbeit unter Überwachung der Drehmomentsteuerungsvorrichtung 4 je nach gewünschter Reihenfolge der Verschraubung, um zu überprüfen, ob die Verschraubungsart und das Solldrehmoment für jede Berabeitugnsstufe richtig ist. Wenn ein Fehler aufgetreten ist, wird ein Warnsignal in Echtzeit abgegeben;
- - Vor dem Beheben von Störungen ist das Drehmomentwerkzeug nicht aktivierbar. Bei manueller Betätigung des Drehmomentwerkzeugs kann ein Warnsignal über die Drehmomentsteuerungsvorrichtung 4 abgegeben werden; und
- - Nach Beendigung der Verschraubungsarbeit werden die Verschraubungsdaten zunächst mittels der Drehmomentsteuerungsvorrichtung 4 durch das Kommunikationsmodul 43 in die Kommunikationseinheit 34' der Übertragungsbuchse 3' bzw. Übertragungsbuchse 3" übertragen und anschliessend mittels des Mikroprozessors 32' über eine dritte RFID-Antenne 331' des RFID-Lesers 33' in die Etiketten der Schraube geschrieben. Ausserdem können die Verschraubungsdaten durch ein Ein-Ausgabe-Modul 44 der Drehmomentsteuerungsvorrichtung 4 in einem Perimeter-Servern übertragen und gespeichert werden, oder diese Daten können über das Internet der Dinge (IdD) in der Rechnerwolke gespeichert werden, um eine nachträgliche Verfolgung und Überprüfung der gesamten Verschraubungsdaten zu ermöglichen.
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10 zeigt eine schematische Ansicht, die ein Überwachungsverfahren zur Steuerung der Reihenfolge der Schraubenverbindung der vorliegenden Erfindung darstellt. Gemäss der vorliegenden Erfindung ist der RFID-Leser 124 in einem Drehmomentsensor 1 bzw. in einer Übertragungsbuchse 3' anordenbar, wobei die Übertragungsantenne 1241 des RFID-Lesers 124 bis zum nahe bei einem mit einer RFID-Etikette 23' angebrachten Schraubenantriebskopf (21', 21'', 21''' bzw. 21'''') anbringbar ist, wobei der RFID-Leser 124 in einer mit einem dritten Mikroprozessor 32', einem dritten RFID-Leser 33', einer dritten Kommunikationseinheit 34' und einer dritten Stromversorgungseinheit 35' eingebauten Übertragungsbuchse 3' bzw. Übertragungsbuchse 3'' anordenbar ist, wobei die dritte RFID-Antenne 331'' bis zum nahe bei einem mit einer RFID-Etikette 23' angebrachten Schraubenantriebskopf (21', 21'', 21''' bzw. 21'''') anbringbar ist, um ein richtiges Schreiben von Daten ohne Störung zu ermöglichen. Vorzugsweise ist die RFID-Etikette mit einem SAW-Sensor ohne eine Stromversorgungseinheit ausbildbar, wobei die folgenden Verfahrensschritte bei der Vorverschraunung ausführbar sind:
- 1. Lesen der Etikettendaten der Schraube über eine Übertragungsantenne des RFID-Lesers, um zu beurteilen, ob die richtige Schraube verwendet ist?
- 2. Lesen zunächst der RFID der Schrauben unter „Lernende Betriebsart” (Learning Mode) je nach gewünschter Reihenfolge der Verschraubung und anschliessend übertragen und speichern die Reihenfolge der Verschraubung mittels der Kommunikationseinheit in das Steuermodul 41 der Drehmomentsteuerungsvorrichtung 4. Zum Abtasten der Reihenfolge der Verschraubung können die Verschraubungdaten für besteimmte Schrauben einschliesslich der Reihenfolge der Verschraubung, der Verschraubungszeit, dem Anzugsdrehmoment, dem Verschraubungswinkel oder deren Kombinationen usw. gleichzeitig durch das Steuermodul 41 editiert werden. Die Editierungslogik zur Feststellung der Reihenfolge zur Verschraubung kann entweder in koaxialer Richtung im Uhrzeigersinn oder in koaxialer Richtung im Gegenuhrzeigersinn vorgegeben sein.
- 3. Durchführen der Verschraubungsarbeit under „Verschraubungsart“. Der Arbeiter kann die Verschraubungsarbeit beliebig von irgend einer Schraube anfangen. Um ein besseres Verständnis der Reihenfolge der Verschraubungsmöglichkeiten zu bekommen wird auf die folgenden Beschreibungen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, in denen:
- Wie aus 10 (A) ersichtlicht ist, wird die Reihenfolge der Verschraubung auf 3→4→1→2 in koaxialer Richtung im Uhrzeigersinn festgestellt, wobei der Arbeiter die Verschraubungsarbeit beliebig von irgend einer Schraube anfangen kann, wie beispielsweise 2→1→3→4 oder 4→3→2→1 oder 3→4→1→2 oder bzw. 1→2→4→3.
- Wie aus 10 (B) ersichtlicht ist, wird die Reihenfolge der Verschraubung auf 2→1→4→3 in koaxialer Richtung im Gegenuhrzeigersinn festgestellt, wobei der Arbeiter die Verschraubungsarbeit beliebig von irgend einer Schraube anfangen kann, wie beispielsweise 4→3→1→2 oder 3→4→2→1 oder 2→1→4→3 oder 1→2→3→4.
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Wie vorstehend beschrieben, umfasst das erfindungsgemässes Überwachungssystem und Überwachungsverfahren zur Schraubenverbindung im Wesentlichen: eine aus einem bereits früher an den Erfinder dieser Patentanameldung erteilten US-Patent Nr.
US2015/0041162 A1 nach Anspruch 4 beschriebene Sensorschraube mit RFID-Etiketten für ein RF-Element und einen Deformationssensor; und einen mit einem RFID-Leser und einer Übertragungsantenne eingebauten Drehmomentsensor oder eine mit einem RFID-Leser und einer Übertragungsantenne eingebauten Übertragungsbuchse, wobei die in der RFID-Etiketten gespeicherten Daten der Schraube wie beispielsweise die Herstellungsdaten und die Verkaufsdaten der Schrauben in einem beschränken Raum und mit einer beschränkten Übertragungsleistung ohne Störung lesbar sind und die Spezifikation der Schrauben vor Verschraubung überprüfbar sind, wobei die Verschraubungsdaten wie beispielsweise die Arbeiteridentifikation, die Hesstellungsdaten und die Herstellugnszeiten, das Anzugsdrehmoment, die benötige Befestigungskraft einer Schraube o. dgl. im Verlauf der Verschraubungsarbeit gleichzeitig durch den RFID-Leser über eine Übertragungsantenne in den Speicher von Etiketten schreibbar sind oder durch ein drahtloses Kommunikationsmodul in einem Perimeter-Server bzw. über das Internet der Dinge (IdD) in der Rechnerwolke speicherbar sind, um die Qualitätssteuerung der Schrauben, die Überwachung über die Reihenfolge der Verschraubung, das Anzugsdrehmoment und/oder die benötige Befestigungskraft einer Schraube o. dgl. sowie eine nachträgliche Verfolgung und Überprüfung der gesamten Verschraubungsdaten zu ermöglichen.
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Zusätzlich zur Funktion zur Überwachung und Steuerung der Reihenfolge der Verschraubung lässt sich ein erfindungsgemässes Überwachungssystem und Überwachungsverfahren zur Schraubenverbindung per Software hinsichtlich die Bearbeitungsparameter für Verschraubung einschliesslich der gesamten Verschraubungsstufen, dem Prozent bzw. dem Anzugsdrehmoment zur Verschraubung jeder Schraube pro Stufe bis zum Erreichen des Solldrehmoments usw. frei konfigurieren, wie beispielsweise die Feststellung für insgesamt drei Verschraubungsstufen zum Erreichen des Solldrehmoments bis 100 nm und zwar Feststellung für das Solldrehmoment für die erste Verschraubugnsstufe bis 50% bzw. 50 nm, für das Solldrehmoment für die zweite Verschraubugnsstufe bis 75% bzw. 75 nm und für das Solldrehmoment für die dritte Verschraubugnsstufe bis 100 nm. Ausserdem kann es über Überwachung der Drehmomentsteuerungsvorrichtung festgestellt werden, dass eine Schraube bis zum Erreichen des Solldrehmoments für eine Verschraubung zulässig ist, in die nächste Verschraubungsstufe fortzusetzen, bis alle Sollderehmomentwerte erreicht sind. Wenn ein Fehler im Verlauf der Verschraubugnsarbeit wegen einer Unaufmerksamkeit eines Arbeiters aufgetreten ist, wird ein Warnsignal über die Drehmomentsteuerungsvorrichtung abgegeben und gespeichert, um eine Überwachung und Steuerung der Verschraubungsarbeit sowie eine nachträgliche Verfolgung der gesamten Verschraubungsdaten wie beispielsweise zum Berechnen der Gesamtzahl von ""richtig" oder „falsch“ verschraubten Schrauben zu ermöglichen.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 1', 1''
- Drehmomentsensor
- 11
- Antriebswelle
- 111
- Verbindungsschaft
- 1111
- Bohrung für Verbindungsschaft
- 112, 112', 112"
- Abtriebsseite
- 113, 113', 113"
- Durchbohrung
- 12
- Leiterplattemodul
- 121
- erster Mikroprozessor
- 122
- Drehmomentüberwachungsmodul
- 123
- Kommunikationsmodul
- 124
- RFID-Leser
- 1241, 1241', 1241"
- Übertragungsantenne
- 125
- Winkelüberwachungsmodul
- 13
- Stromversorgungsmodul
- 2', 2'''
- Sensorschraube
- 2'', 2''''
- Etikettenschraube
- 21', 21'', 21''', 21''''
- Schraubenantriebskopf
- 22'
- zweiter Mikroprozessor
- 23', 23"
- RFID-Etikette
- 24'
- zweite drahtlose Kommunikationseinheit
- 25'
- zweite Stromversorgungseinheit
- 26'
- Deformationssensor
- 3
- Übertragungsmittel (herkömmliche hohlförmige Übertragungsbuchse)
- 3'
- Übertragungsbuchse
- 3"
- Übertragungsbuchse mit Antriebskopf
- 32', 32"
- dritter Mikroprozessor
- 33', 33"
- dritter RFID-Leser
- 331', 331"
- dritte RFID-Antenne
- 34'
- dritte Kommunikationseinheit
- 341'
- Kommunikationsantenne
- 342'
- Abdeckung für Kommunikationsantenne
- 35'
- dritte Stromversorgungseinheit
- 4
- Drehmomentsteuerungsvorrichtung
- 41
- Steuermodul
- 411
- Mikroprozessor
- 42
- Aktivierungsmodul
- 43
- Kommunikationsmodul
- 44
- Ein-Ausgabe-Modul
- 45
- Stromversorgungsmodul
- 5
- Drehmomentwerkzeug
