DE19617272A1 - Verfahren zum Herstellen einer Schraubverbindung sowie drehwinkelgesteuerter Hydroimpulsschrauber zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zum Herstellen von Schraubverbindun­ gen gemäß der Oberbegriffe der Ansprüche 1, 3, 4 und 10, 12, 13.

Zur Herstellung von Verschraubungen mit höheren Drehmomenten sind derzeit bei hand­ geführten Schraubern hauptsächlich Luftabschaltschrauber und hier insbesondere Hydro­ impulsschrauber im Einsatz. Die Hydroimpulsschrauber haben hierbei ergonomische Vorteile (fast kein Reaktionsmoment, geräuscharm), jedoch bei der Drehmomentsteuerung den Nachteil einer relativ großen Streuung der Momente, wobei selbst mit speziell für Hydro­ impulsschrauber entwickelten Meßgeräten keine genaue Überprüfung bzw. Kalibrierung möglich ist. Um das Ziel bei einer Verschraubung, nämlich die Vorspannkraft zu erreichen, wird daher oftmals auch bei handgeführten Schraubern nicht das Drehmoment, sondern der Drehwinkel ab Schwellmoment als Steuerparameter benutzt. So kann beispielsweise eine Verschraubung mit einem Schwellmoment von 20 Nm anschließend noch um einen Winkel von beispielsweise 90° weitergedreht werden. Da bei diesen Verschraubungsverfahren in dem plastischen Bereich verschraubt wird, haben selbst starke Reibwertschwankungen kaum Auswirkungen auf die Vorspannkraft. Die Genauigkeit des Schwellmoments hat hier­ bei ebenfalls nur noch eine untergeordnete Wertigkeit, da Maschinenschrauben in der Regel harte bis mittelharte Verschraubungen darstellen. Hierdurch ist es möglich, mit nur einem Schrauber einen Großteil aller Verschraubungen abzudecken.

Bei Impulsschraubern besteht jedoch die Schwierigkeit, nach Erreichen eines vorgegebenen Drehmomentes noch eine Drehung um einen vorgegebenen Drehwinkel durchzuführen, da für die Durchführung des Drehwinkels eine übliche Drehmoment-Freischaltkupplung unge­ eignet ist. (Der Schrauber dreht frei und kann die Drehung um den vorgegebenen Drehwin­ kel nicht mehr durchführen.) Entsprechend wird bei Impulsschraubern zur Durchführung von Drehwinkelverschraubungen eine aufwendige Meßzelle auf die Schrauberspindel gesetzt, in der über Dehnungsstreifen das Drehmoment ermittelt und anschließend eine weitere Dre­ hung beispielsweise über einen Optokoppler erfaßt wird. Solche Meßzellen machen den Handschrauber schwer und klobig, so daß dieser austariert am Arbeitsplatz aufgehängt wer­ den muß. Neben der verschlechterten Handhabbarkeit ist außerdem die verwendete auf­ wendige Meßeinrichtung von Nachteil, insbesondere da eine vielpolige, aufwendige Kabel­ führung zu dem Schrauber notwendig ist inklusive eines computerisierten Bedienungsteils.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es einen Schrauber, insbesondere einen Hydro­ impulsschrauber derart mit einer Drehwinkelsteuerung auszustatten, daß sich die Geometrie des Schraubers nur unwesentlich verändert und gegebenenfalls auch auf eine elektronische Zuleitung verzichtet werden kann. Aufgabe ist außerdem ein Verfahren zum Herstellen von Drehwinkelverschraubungen, wobei die Verschraubung insbesondere von Hand und mit ein­ fachen Mitteln durchführbar sein soll.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens zum Herstellen einer Schraubverbindung gelöst durch die Maßnahmen der Ansprüche 1, 3 und 4. Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe gelöst durch die Merkmale der Ansprüche 10, 12 und 13.

Bei den ersten beiden Verfahren wird eine Schraubverbindung durch Eindrehen eines Schraubelementes, beispielsweise einer Schraube oder einer Mutter, mittels eines Hydro­ impulsschraubers hergestellt. Der Hydroimpulsschrauber ist in seinem Funktionsprinzip bei­ spielsweise in Informationen zur Hannover Messe ′92, DK S 1/92, Seiten 12 und 13 be­ schrieben. Mittels des Hydroimpulsschraubers wird das Schraubelement nicht nur auf ein vorgegebenes Drehmoment angezogen, sondern anschließend noch um einen vorgegebe­ nen Drehwinkel, wobei das Drehmoment und der Drehwinkel von dem Hydroimpulsschrau­ ber kontrolliert werden, das heißt dieser zieht das Schraubelement nach Erreichen des vor­ gegebenen Drehmomentes um den vorgegebenen Drehwinkel an und schaltet anschließend ab. Erfindungsgemäß wird hierbei bei dem ersten Verfahren in dem Hydroimpulsschrauber das Drehmoment antriebsseitig der Hydroimpulszelle und der Drehwinkel abtriebsseitig kon­ trolliert. Durch diese Trennung ist es möglich, den Hydroimpulsschrauber sehr kurz zu bauen, da die Erfassung des Drehmomentes antriebsseitig der Hydroimpulseinheit bei­ spielsweise über das Beschleunigungsverhalten leicht mit genügender Genauigkeit ermittelt werden kann. Weiterhin wird hierdurch eine sehr einfache Handhabung des Schraubers beim Erstellen der Schraubverbindung erreicht. Gemäß dem zweiten erfindungsgemäßen Verfahren werden Drehmoment und Drehwinkel abtriebsseitig kontrolliert, wobei ersteres über das Beschleunigungsverhalten der Schrauberspindel ermittelt wird. Auch hier können obige Vorteile erreicht werden, wobei gegenüber herkömmlichen Hydroimpulsschraubern, die nur eine Drehmomenterfassung haben, vorteilhaft ist, daß die mit dem Beschleunigungs­ verhalten einhergehende verhältnismäßig große Meßunsicherheit des Drehmoments hier durch die Kombination mit dem Drehwinkel unkritisch wird. Die Ermittlung des Drehwinkels kann beispielsweise mittels eines Hall-Gebers oder auch mittels Optokopplern erfolgen, wo­ für beispielsweise eine kleine Scheibe vorzugsweise im Innern des Schraubers mit der Schrauberspindel verbunden wird. Die gesamte Elektronik dieses Schraubers ist verhältnis­ mäßig einfach, so daß Zu- und Ableitungen zu der elektronischen Einrichtung in einfacher Weise durchgeführt werden können, sogar eine lokale Stromversorgung mittels Batterie oder Akku ist möglich.

Bei einem weiteren erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung einer Schraubverbindung wird die Schraubverbindung wiederum durch Eindrehen eines Schraubelementes erstellt, wobei ein Schrauber, beispielsweise ein Druckluftschrauber und insbesondere ein Hydro­ impulsschrauber zum Einsatz kommt. Das Schraubelement wird hierbei wie oben beschrie­ ben angezogen, wobei erfindungsgemäß in dem Schrauber das Drehmoment mittels eines Ausrückmittels, insbesondere einer Ausrückkupplung, kontrolliert wird. Als Ausrückkupp­ lung/-mittel kommen hierbei solche Kupplungen/Mittel zum Einsatz, die zur Kupplungs­ trennung/Trennung eine bestimmte Wegstrecke zurücklegen. Beim Verschieben des Aus­ rückmittels um einen Ausrückweg wird eine Drehwinkelerfassung gestartet, die den ein­ gestellten oder fest vorgegebenen Drehwinkel aufnimmt, um nach Erreichen des vorgege­ benen Drehwinkels das Drehen der Schrauberspindel zu unterbrechen. Dies geschieht vor­ teilhaft durch Unterbrechung des Kraftflusses zur Schrauberspindel, beispielsweise über ein Abschaltsignal an ein elektrisches Abschaltventil des Schraubers.

Bei der Ausrückkupplung wird hierbei eine Ausrückverriegelung vorgesehen, die während des Ausrückvorganges der Ausrückkupplung aktiviert wird, noch bevor die Ausrückkupplung vollständig außer Eingriff gelangt. Die Ausrückverriegelung verhindert ihrerseits ein weiteres Ausrücken der Ausrückkupplung, so daß diese nicht außer Eingriff kommt. Hierdurch wird die Schrauberspindel weitergedreht, wobei die Ausrückverriegelung nach Erreichen des vor­ gegebenen Drehwinkels wieder desaktiviert wird, so daß nun die Ausrückkupplung vollstän­ dig außer Eingriff kommt. Dieses Schraubverfahren hat den Vorteil, daß zur Drehmoment- und Drehwinkelbestimmung ein rein mechanischer Aufbau möglich wird. Gewünschtenfalls kann dieser rein mechanische Aufbau um elektronische Signalisierungsmittel aber auch Sensormittel ergänzt werden. Entsprechend findet das Verfahren vorzugsweise Anwendung in Verbindung mit Schraubern, Schlagschraubern oder Hydroimpulsschraubern, wobei außer einer Druckluftleitung keine weiteren Versorgungsleitungen vorgesehen werden sollen.

Vorteilhaft wird mit dem Festziehen um den vorgegebenen Drehwinkel ein Sperrmittel akti­ viert, das ein nochmaliges Festziehen um den vorgegebenen Drehwinkel verhindert. Zur Freischaltung des Sperrmittels kann beispielsweise ein erneuter Eindrehvorgang unterhalb des vorgegebenen Drehmomentes dienen. Bei Verwendung der Ausrückkupplung wird hier­ bei vorteilhaft sichergestellt, daß auch nach einem erneuten Ineingriffkommen der Ausrück­ kupplung ein erneutes Festziehen um den vorgegebenen Drehwinkel verhindert wird. An­ sonsten bestünde die Möglichkeit, durch Abschalten und Anschalten des Schraubers die Verschraubung erneut um den vorgegebenen Drehwinkel anzuziehen. Dies kann beispiels­ weise dadurch erfolgen, daß die Ausrückverriegelung bei in Eingriff befindlicher Ausrück­ kupplung in eine Ruheposition gedreht werden muß, bevor ein weiterer Drehwinkel angezo­ gen werden kann.

Der Drehwinkel wird fest oder einstellbar vorzugsweise in dem Bereich 15° und 300° ins­ besondere in dem Bereich zwischen 30° und 180° vorgegeben. Weitere Details des Verfah­ rens sind bei den Vorrichtungen beschrieben.

Die ersten Vorrichtungen, mit denen obige Verfahren durchführbar sind, enthalten eine Schrauberspindel, die über eine Hydroimpulszelle antreibbar ist. Zur Bestimmung des an der Schrauberspindel wirkenden Drehmomentes ist eine Drehmomenterfassung und zur Be­ stimmung eines Drehwinkels der Schrauberspindel eine Drehwinkelerfassung vorgesehen. Die Drehmomenterfassung und die Drehwinkelerfassung steuern Mittel, die nach Erreichen eines vorgegebenen Drehmomentes an der Schrauberspindel eine Drehwinkelmessung starten und nach anschließendem Erreichen eines vorgegebenen Drehwinkels der Schrau­ berspindel ein weiteres Drehen derselben unterbrechen. Gemäß der ersten Ausführungs­ form ist in dem Hydroimpulsschrauber die Drehmomenterfassung antriebsseitig zur Hydroimpulszelle angeordnet und die Drehwinkelerfassung liegt abtriebsseitig von dieser. Die Drehmomenterfassung erfolgt hierbei insbesondere durch die Erfassung des Beschleu­ nigungsverhaltens des Antriebsteils der Hydroimpulszelle, wobei zur Messung des Beschleunigungsverhaltens handelsübliche Sensoreinrichtungen wie Piezokristall- Beschleunigungsaufnehmer oder auf dem Elektrogeneratorprinzip basierende Tachometer mit Hochauflösung verwendet werden können. Diese Bauteile sind in ihrer räumlichen Aus­ dehnung so gering, daß sie in handelsüblichen, bislang keine Drehmomentsensoreinrichtung aufweisende Impulsschrauber integriert werden können. Bei der zweiten Ausführungsform ist zur Drehmomenterfassung abtriebsseitig ein Beschleunigungsaufnehmer vorgesehen, der wie vorgehend aufgebaut und/oder mit der Drehwinkelerfassung kombiniert sein kann.

Gemäß weiterer Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann in Schraubern, ins­ besondere Druckluftschraubern und hier vorteilhaft in Schlagschraubern oder Hydroimpuls­ schraubern zur Drehmomenterfassung auch ein Ausrückmittel, insbesondere eine Ausrück­ kupplung, eingesetzt sein, die dann in drehfester Verbindung zur Schrauberspindel steht. Sobald das Ausrückmittel auf Grund eines (vorgegebenen) erreichten Drehmoments um einen Ausrückweg verschoben wird, setzt es eine Drehwinkelerfassung in Gang, die den Drehwinkel aufnimmt und nach dessen Erreichen den Schraubvorgang unterbricht, z. B. durch Unterbindung der Druckluftzufuhr bzw. durch Entkoppeln der Schrauberspindel. Bei Verwendung der Ausrückkupplung (das Prinzip der Ausrückkupplung ist beispielsweise beschrieben in der DT 22 24 260 B) ist diese mit einer Ausrückverriegelung versehen, die bei Beginn eines Ausrückvorganges aktivierbar ist und dabei die Ausrückkupplung in Eingriff hält. Die Ausrückverriegelung hält die Ausrückkupplung hierbei so lange in Eingriff, bis die Schrauberspindel den vorbestimmten Drehwinkel nach Beginn des Ausrückvorganges erreicht hat. Der Ausrückvorgang bedingt hierbei eine Verschiebung in der Ausrückkupplung um einen Ausrückweg, der zwischen der Ineingriffstellung und der Außereingriffstellung der Ausrückkupplung liegt. Die Ausrückverriegelung wird hierbei durch diesen Verschiebe­ vorgang aktiviert, bevor die Außereingriffstellung erreicht ist. Erst nach dem Freigeben der Ausrückkupplung durch die Ausrückverriegelung kann die Ausrückkupplung den Ausrückweg beenden, wodurch sie außer Eingriff gelangt.

Das Ausrückmittel kann beispielsweise eine Ausrückkupplung sein, deren Weg derart be­ grenzt ist, daß letztendlich ein Außereingriffkommen verhindert ist. Die Drehwinkelerfassung kann hierbei beispielsweise ein Hall-Geber oder eine Optokopplung sein, die ihrerseits den Kraftfluß im Schrauber unterbrechen, beispielsweise durch Betätigung eines elektrischen Abschaltventils.

Die Ausrückverriegelung bzw. die Drehwinkelerfassung ist bei sich in Eingriff befindlicher Ausrückkupplung/Ausrückmitteln vorzugsweise in einer definierten Ruhestellung, aus der sie bei Beginn des Ausrückvorganges mitgenommen wird. Dies erfolgt vorteilhaft durch ein Ineingriffkommen mit der Ausrückkupplung/Ausrückmitteln, wenn diese sich während des Ausrückvorganges auf einem Ausrückweg verschiebt. Hierbei setzt sich die Ausrück­ verriegelung/Drehwinkelerfassung drehfest auf die Ausrückkupplung/Ausrückmittel bzw. wird auf diesen gehalten. Nach Drehen der Ausrückverriegelung/Drehwinkelerfassung um den vorgegebenen Drehwinkel löst sich diese bzw. wird freigegeben um selbst die Ausrückkupp­ lung freizugeben bzw. löst diese die Abschaltung aus.

Vorteilhaft sind bei diesen Schraubern Sperrmittel vorgesehen, die ein nochmaliges Drehen der Schrauberspindel um den Drehwinkel verhindern. Diese Sperrmittel werden beispiels­ weise durch ein Freidrehen der Schrauberspindel unterhalb des vorgegebenen Drehmomen­ tes zurückgesetzt, so daß danach wieder eine Winkelverschraubung möglich ist. Bei dem Einsatz einer Ausrückkupplung sind die Sperrmittel vorteilhaft so lange wirksam bis die Aus­ rückkupplung wieder in Eingriff gekommen ist. Vorzugsweise ist dies an oben beschriebenes Freidrehen gekoppelt.

Der Drehwinkel kann in den Schraubern fest oder variabel beispielsweise zwischen 15° und 300°, insbesondere 30° und 180° vorgegeben sein.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und Zeichnungen näher beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1 einen Hydroimpulsschrauber mit Drehmomentausrückmitteln und elektronischer Drehwinkelerfassung;

Fig. 2 einen Hydroimpulsschrauber mit Beschleunigungsaufnehmer und elektronischer Drehwinkelerfassung;

Fig. 3 einen Hydroimpulsschrauber mit mechanischer Drehmoment- und Drehwinkel­ erfassung; und

Fig. 4 Detaildarstellungen der mechanischen Erfassung aus Fig. 3.

Ein in den Fig. 1 bis 3 dargestellter Impulsschrauber 1 hat eine Impulsgebereinheit 4, die antriebsseitig ein Antriebsteil 3 aufweist. Dieses ist mit einer Turbinenwelle 5 eines Luft­ motors 6 verbunden. Abtriebsseitig ist eine Schrauberspindel 7 vorgesehen, die in einem Außengehäuse 8 mittels eines Kugellagers 9 gelagert ist. Grundsätzliche Hinweise auf die Funktionsweise der Impulsgebereinheit 4 sind der DE 33 47 016 C entnehmbar.

Für den Betrieb des Impulsschraubers 1 wird über einen Luftzufuhrkanal 17 und ein Druck­ luftschaltelement 18 der Antriebsmotor 6 mittels Druckluft in Drehung versetzt. Das auf diese Weise erzeugte Drehmoment wird über die Impulsgebereinheit 4 auf die Schrauberspindel 7 jeweils stoßartig übertragen. Wird beim Festziehen der Schraubverbindung dann ein vor­ gegebenes Drehmoment erreicht, tritt ein Ausrückelement 19 in Aktion, das zwischen der Schrauberspindel 7 und einer Abtriebseinheit 20 der Impulsgebereinheit 4 sitzt und drehfest mit diesen verbunden ist. Das Ausrückelement 19 enthält antriebsseitig eine erste Klauen­ scheibe 21, die in eine mit der Spindel 7 drehfest verbundene zweite Klauenscheibe 22 greift. Die zweite Klauenscheibe 22 ist druckfederbelastet 23 und wird beim Erreichen des vorgegebenen Drehmomentes in Pfeilrichtung a entgegen dem Federdruck 23 verschoben. Diese Verschiebung ist derart begrenzt, daß ein vollständiges Trennen der Klauenscheiben 21 und 22 nicht möglich ist. Das Verschieben der Klauenscheiben erfolgt in üblicher Weise, beispielsweise durch schiefe Anlageflächen der beiden Klauenscheiben. Durch Verstellen des Federdruckes ist eine Veränderung des ansprechenden Drehmomentes möglich.

Beim Verschieben der zweiten Klauenscheibe 22 in Pfeilrichtung a gelangt eine Drehwinkel­ bestimmungsscheibe 24 vor einen Hall-Geber 25, so daß in diesem Drehwinkelsignale der Schrauberspindel 7 entstehen. Mittels einer einfachen (nicht dargestellten) elektronischen Einheit, werden die Hall-Signale ausgewertet, um nach einer vorgegebenen Zahl (vorgegebenen Drehwinkel der Schrauberspindel 7) einen Abschaltimpuls für das Druckluft­ schaltelement 18, das hier als elektrisches Abschaltventil ausgebildet ist, zu erzeugen. Durch Wegfall des Antriebs verschiebt sich die zweite Klauenscheibe 22 wieder in ihre Aus­ gangsposition vor einen zweiten Hall-Geber 26, der einem Doppelanziehschutz dient. Erst wenn die Drehwinkelbestimmungsscheibe 24 einen vorgegebenen Drehwinkel vor dem zweiten Hall-Geber 26 absolviert hat, wird die durch den ersten Hall-Geber 25 vorgegebene Drehwinkelverschraubung freigegeben, wenn dem zweiten Hall-Geber 26 zu wenig Impulse zugehen, (entspricht sofortigem Ansprechen des Ausrückelements 19) schaltet ein Hall- Impuls am Hall-Geber 25 das Druckluftschaltelement 18 sofort aus. Entsprechend kann über eine Zustandsanzeige 27 über Leuchtdioden 28 eine i. O.-Verschraubung oder eine n. i. O.- Verschraubung angezeigt werden.

Gegenüber diesem Schrauber hat der in Fig. 2 dargestellte Schrauber 101 (gleiche Ziffern stehen für gleiche Teile, hunderter Ziffern stehen für ähnliche Ausführungsformen) eine Drehmomenterfassung antriebsseitig der Impulsgebereinheit 4. Die Drehmomenterfassung erfolgt hier durch Messung des Beschleunigungsverhaltens des Antriebs der Impulsgeber­ einheit 4 mittels eines Piezokristall-Beschleunigungsaufnehmers 2. Dessen Signale werden über einen federbelasteten Kontaktstift (nicht dargestellt) auf einen feststehenden Schleifring 10 übertragen, der am Ende einer die Turbinenwelle 5 durchsetzenden Haltestange 11 in einem Schraubergehäuseteil 12 gehalten ist. Die Festlegung der Haltestange 11 erfolgt durch eine Druckfeder 13, die sich an einer Abdeckkappe 14 abstützt. Von dieser geht eine vorzugsweise durch ein Koaxkabel gebildete elektrische Signalleitung 15 aus, die zu einem (nicht dargestellten) Steuergerät führt. Trotz des stark ungleichmäßigen Drehzahlverhaltens der Impulsgebereinheit 4 ist es möglich, aus der Verzögerung derselben bei der Ausführung eines Impulses und der anschließenden Beschleunigung das wirksame Drehmoment an der Spindel zu berechnen. Statt des Piezokristall-Beschleunigungsaufnehmers können auch andere Prinzipien wie Elektrogeneratorprinzip, Tachometer mit Hochauflösung etc. verwen­ det werden. Das Drehmoment kann hierbei grundsätzlich aus der zeitlichen Ableitung der Winkelgeschwindigkeit bzw. der Winkelbeschleunigung multipliziert mit dem Trägheits­ moment berechnet werden. Diese antriebsseitige Drehmomenterfassung kann durch ent­ sprechende abtriebsseitige Messungen ggf. unterstützt oder ergänzt werden, wobei auch ein Vergleich der Drehzahlen antriebsseitig und abtriebsseitig der Impulsgebereinheit zur Ermitt­ lung des Drehmoments möglich ist.

Da bei dem Schrauber 101 keine Ausrückmittel an der Schrauberspindel, die auf das anlie­ gende Drehmoment reagieren, vorgesehen sind, ist für die Drehwinkelbestimmungsscheibe 24 nur ein Hall-Geber 125 vorgesehen, der in der oben beschriebenen Weise arbeitet. So­ bald an dem Beschleunigungsaufnehmer 2 ein vorgegebenes Drehmoment aufgenommen wird, werden an dem Hall-Geber 125 in der oben Beschriebenen Weise Signale abgefragt, die nach Erreichen des Drehwinkels zur Abschaltung des Schraubers führen. Eine Dop­ pelanziehsperre wird hier über die Messung des Drehmoments mittels des Beschleuni­ gungsaufnehmers 2 erreicht.

Bei einem in Fig. 3 dargestellten Schrauber 201 erfolgt die Drehmoment- und Drehwinkel­ erfassung rein mechanisch, so daß hier auch ein rein mechanisches Druckluftschaltelement 118 zur Inbetriebnahme des Schraubers zum Einsatz kommt. Zur Erfassung des Dreh­ momentes ist eine Drehmomentkupplung 119 vorgesehen, die wie das Ausrückelement 19 aus einer ersten Klauenkupplungsscheibe 121 und einer zweiten Klauenkupplungsscheibe 122 aufgebaut ist. Im Unterschied zu den Klauenscheiben 21 und 22 können die Klauen­ kupplungsscheiben 121 und 122 sich vollständig voneinander trennen, so daß die Spindel 7 von der Impulsgebereinheit 4 drehentkoppelt ist. Die Arbeitsweise der Drehmomentkupplung 119 ist in der Fig. 4 dargestellt.

In Fig. 4a ist die Drehmomentkupplung 119 geschlossen. Der Abtrieb von der Impulsgeber­ einheit 4 wird auf die Schrauberspindel 7 übertragen. Über der Drehmomentkupplung 119 liegt eine Verriegelung 30, die über ein Lager 31 auf der Schrauberspindel 7 sitzt. Die Ver­ riegelung 30 wird von einer Feder 32 in Richtung auf die Drehmomentkupplung gegen einen Anschlag 33 gedrückt. Durch die Reibung in dem Lager 31 wird die Verriegelung beim Dre­ hen der Drehmomentkupplung 119 mitgenommen, bis eine Rastvorrichtung 34 in einer Öff­ nung 35 der Verriegelung einrastet. Hierdurch ist die Verriegelung 30 in einer definierten Position. Die Klauenkupplungsscheibe 122 hat auf ihrer Rückseite einen (oder eine Vielzahl) Mitnehmer 36, der korrespondierende Rastöffnungen 37 (nur eine eingezeichnet) in der Ver­ riegelung 30 hat. Sobald die Ausrückkupplung 119 einem vorgegebenen Drehmoment unterworfen ist, verschiebt sich die Klauenkupplungsscheibe 122 (Fig. 4b) um den Betrag b in Pfeilrichtung, wobei der Mitnehmer 36 in einer der Rastöffnungen 37 einrastet. Gleichzei­ tig wird durch das Ausrücken um den Betrag b auch die Verriegelung 30 in Pfeilrichtung gegen den Federdruck 32 verschoben, bis die Verriegelung 30 gegen einen Anschlag 38 stößt. Hierdurch wird der Ausrückvorgang der Klauenkupplungsscheibe 122 gestoppt, so daß die Kupplung 119 in Eingriff bleibt. Die Verriegelung 30 löst sich aus der Rastvorrichtung 34 und wird über den Mitnehmer 36 und die Rastöffnungen 37 mit der Kupplung 119 mitgedreht. Durch das Mitdrehen gelangt eine Aussparung 39 (Fig. 4c) zu dem Anschlag 38, so daß die Verriegelung 30 von diesem freikommt. Hierdurch kann die Klauenkupp­ lungsscheibe 122 auf den Abstand c zur Klauenkupplungsscheibe 121 in Pfeilrichtung weiter ausrücken und kommt außer Eingriff. Erst wenn der Schrauber 201 unterhalb des vorgege­ benen Drehmomentes betätigt wird, kann die Klauenkupplungsscheibe 122 wieder in ihre Ausgangsposition gelangen und die Verriegelung 30 in ihre Ausgangsposition zurückführen. Solange hierbei die Aussparung 39 noch im Bereich des Anschlags 38 ist, führt eine Über­ schreitung des Drehmoments zur sofortigen vollständigen Öffnung der Kupplung 119. Durch das Zusammenspiel zwischen dem Anschlag 38 und der Aussparung 39 in der Verriegelung 30 ist der Drehwinkel der Verschraubung nach Erreichen des vorgegebenen Drehmoments vorgegeben. Durch Veränderung des Federdrucks der Feder 32 kann das Drehmoment, bei dem der Drehwinkel der Winkelverschraubung beginnt, und durch Verschieben des An­ schlags 38 kann auch der Drehwinkel innerhalb bestimmter Grenzen variiert werden.

Die Erfindung eignet sich insbesondere zur Herstellung von Verschraubungen mit hoch­ genauer Vorspannkraft, wie sie beispielsweise im Automobilbau im Bereich der Aggregate und des Fahrwerks benötigt werden.

Claims (22)

1. Verfahren zum Herstellen einer Schraubverbindung durch Eindrehen eines Schraub­ elements mittels eines Hydroimpulsschraubers auf ein vorgegebenes Drehmoment und Festziehen des Schraubelements um einen vorgegebenen Drehwinkel, wobei das Drehmoment und der Drehwinkel von dem Hydroimpulsschrauber kontrolliert werden, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Hydroimpulsschrauber das Drehmoment an­ triebsseitig und der Drehwinkel abtriebsseitig kontrolliert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehmoment über das antriebsseitige Beschleunigungsverhalten ermittelt wird.

3. Verfahren zum Herstellen einer Schraubverbindung durch Eindrehen eines Schraub­ elements mittels eines Hydroimpulsschraubers auf ein vorgegebenes Drehmoment und Festziehen des Schraubelements um einen vorgegebenen Drehwinkel, wobei das Drehmoment und der Drehwinkel abtriebsseitig von dem Hydroimpulsschrauber kon­ trolliert werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehmoment über das abtriebssei­ tige Beschleunigungsverhalten ermittelt wird.

4. Verfahren zum Herstellen einer Schraubverbindung durch Eindrehen eines Schraub­ elements mittels eines Schraubers auf ein vorgegebenes Drehmoment und Festziehen des Schraubelements um einen vorgegebenen Drehwinkel, wobei das Drehmoment und der Drehwinkel von dem Schrauber kontrolliert werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehmoment mit einem Ausrückmittel kontrolliert wird, das bei Erreichen des vorgegebenen Drehmomentes um einen Ausrückweg verschoben wird, und daß eine Drehwinkelerfassung durch Verschieben des Ausrückmittels um den Ausrückweg akti­ viert wird, den Drehwinkel aufzunehmen.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Schrauber das Drehmoment mittels einer Ausrückkupplung kontrolliert wird, und daß bei Erreichen des vorgegebenen Drehmomentes die Ausrückkupplung ausrückt und bevor diese außer Eingriff ist eine Ausrückverriegelung aktiviert wird, die die Ausrückkupplung in Eingriff hält und die nach Erreichen des vorgegebenen Drehwinkels wieder desaktiviert wird unter Freigabe des Ausrückvorgangs, so daß die Ausrückkupplung außer Eingriff kommt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Festziehen um den vorgegebenen Drehwinkel ein Sperrmittel aktiviert wird, das ein nochmaliges Festziehen um den vorgegebenen Drehwinkel vor einem erneuten Ineingriffkommen und Drehen der Ausrückkupplung verhindert.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Schrauber ein Hydroimpulsschrauber eingesetzt wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Festziehen um den vorgegebenen Drehwinkel ein Sperrmittel aktiviert wird, das ein nochmaliges Festziehen um den vorgegebenen Drehwinkel vor einem erneu­ ten Eindrehvorgang unterhalb des vorgegebenen Drehmomentes verhindert.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schraubelement um einen Drehwinkel fest oder einstellbar zwischen 15° und 300°, insbesondere 30° und 180° festgezogen wird.

10. Vorrichtung zur Herstellung einer Schraubverbindung, enthaltend eine Schrauber­ spindel, die über eine Hydroimpulszelle antreibbar ist, eine Drehmomenterfassung, die ein an der Schrauberspindel wirkendes Drehmoment aufnimmt, eine Drehwinkelerfas­ sung, die einen Drehwinkel der Schrauberspindel aufnimmt, und Mittel, die nach Errei­ chen eines vorgegebenen Drehmoments an der Schrauberspindel und anschließen­ dem Erreichen eines vorgegebenen Drehwinkels der Schrauberspindel ein Drehen der Schrauberspindel unterbrechen, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomenterfas­ sung antriebsseitig und die Drehwinkelerfassung abtriebsseitig der Hydroimpulszelle erfolgt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomenterfas­ sung das antriebsseitige Beschleunigungsverhalten ermittelt.

12. Vorrichtung zur Herstellung einer Schraubverbindung, enthaltend eine Schrauber­ spindel, die über eine Hydroimpulszelle antreibbar ist, eine Drehmomenterfassung, die ein an der Schrauberspindel wirkendes Drehmoment aufnimmt, eine Drehwinkelerfas­ sung, die einen Drehwinkel der Schrauberspindel aufnimmt, und Mittel, die nach Errei­ chen eines vorgegebenen Drehmoments an der Schrauberspindel und anschließen­ dem Erreichen eines vorgegebenen Drehwinkels der Schrauberspindel ein Drehen der Schrauberspindel unterbrechen, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomenterfas­ sung das Beschleunigungsverhalten der Schrauberspindel ermittelt.

13. Vorrichtung zur Herstellung einer Schraubverbindung, enthaltend eine Schrauberspin­ del, die über einen Antrieb antreibbar ist, eine Drehmomenterfassung, die ein an der Schrauberspindel wirkendes Drehmoment aufnimmt, eine Drehwinkelerfassung, die einen Drehwinkel der Schrauberspindel aufnimmt, und Mittel, die nach Erreichen eines vorgegebenen Drehmoments an der Schrauberspindel und anschließendem Erreichen eines vorgegebenen Drehwinkels der Schrauberspindel ein Drehen der Schrauber­ spindel unterbrechen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Drehmomenterfassung ein Ausrückmittel vorgesehen ist, das bei Erreichen des vorgegebenen Drehmomentes um einen Ausrückweg verschiebbar ist, und daß die Drehwinkelerfassung durch Verschie­ ben des Ausrückmittels um den Ausrückweg beginnt den Drehwinkel aufzunehmen.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Drehmomenterfas­ sung eine Ausrückkupplung vorgesehen ist, die eine Ausrückverriegelung aufweist, die durch den Beginn eines Ausrückvorganges aktivierbar ist und dabei die Ausrückkupp­ lung in Eingriff hält, bis die Schrauberspindel den vorbestimmten Drehwinkel nach dem Beginn des Ausrückvorganges erreicht hat.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß bei sich in Eingriff befindlicher Ausrückkupplung die Ausrückverriegelung eine definierte Ruhestellung einnimmt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrück­ kupplung zwischen ihrer Ineingriffstellung und ihrer Außereingriffstellung einen Aus­ rückweg aufweist, und daß die Ausrückverriegelung derart angeordnet ist, daß sie in Eingriff kommt mit der Ausrückkupplung während des Ausrückvorganges vor Erreichen der Außereingriffstellung der Ausrückkupplung.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die sich in Eingriff mit der Ausrückkupplung befindliche Ausrückverriegelung drehfest mit der Ausrückkupp­ lung verbunden ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die drehfest mit der Aus­ rückkupplung verbundene Ausrückverriegelung nach einem vorgegebenen Drehwinkel einen Freilauf hat, in dem sie außer Eingriff ist mit der Ausrückkupplung und diese freigibt.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrauber ein Hydroimpulsschrauber ist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß Sperrmittel vorgesehen sind, die ein nochmaliges Drehen der Schrauberspindel um den Drehwinkel vor einem erneuten Ineingriffkommen und Drehen der Ausrückmittel verhindern.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß Sperrmittel vorgesehen sind, die ein nochmaliges Drehen der Schrauberspindel um den Drehwinkel vor einem Freidrehen der Schrauberspindel unterhalb des vorgegebe­ nen Drehmomentes verhindern.

22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehwinkel fest oder einstellbar zwischen 15° und 300°, insbesondere 30° und 180° ist.