DE2156012A1

DE2156012A1 - PROCEDURE AND DEVICE FOR TIGHTENING BOLTS AND NUTS WITH MOTOR-DRIVEN SCREWDRIVERS

Info

Publication number: DE2156012A1
Application number: DE19712156012
Authority: DE
Inventors: Detlev Naber; Rudi Tueckmantel
Original assignee: Johann A Krause Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp Krause GmbH
Priority date: 1971-11-11
Filing date: 1971-11-11
Publication date: 1973-05-17

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Anziehen von Schrauben und Muttern mit motorisch angetriebenen Schraubern. Method and device for tightening screws and nuts with motor-driven screwdrivers.

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtung zum Anziehen von Schrauben und Muttern bis auf ein gewünschtes Anzugsmoment (Soll-Anzugsmoment) mit Hilfe eines motorisch angetriebenen Schraubers hoher Drehzahl.The invention relates to a method and device for tightening Screws and nuts up to the required tightening torque (target tightening torque) With the help of a high-speed motor-driven screwdriver.

Bei der industriellen Fertigung von Schraubverbindungen werden die Schrauben und Muttern durch motorisch angetriebene Schrauber angezogen, und zwar in der Regel in vollautomatischer Arbeitsweise. Die Schrauber sind mit auswechselbaren Werkzeugen ausgerüstet, die jeweils an Abtriebsspindeln angeordnet sind. Diese können elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch angetrieben werden.In the industrial production of screw connections, the Bolts and nuts tightened by motorized screwdrivers, namely usually in a fully automatic mode of operation. The screwdrivers are interchangeable Equipped tools, which are each arranged on output spindles. these can be driven electrically, pneumatically or hydraulically.

Die bisher bekannten und auf dem Markt erhältlichen Maschinenschrauber sind mit außerordentlich hohen Drehzahlen der Schraubwerkzeuge bzw. der Abtriebsspindeln ausgelegt. Diese hohen Drehgeschwindigkeiten ermöglichen ein Anziehen der Schrauben in außerordentlich kurzer Zeit, nämlich in Bruchteilen von Sekunden. Der Nachteil dieser sehr schnellen Arbeitsweise besteht jedoch darin, daß die -Abschaltung der Schrauber nicht exakt steuerbar ist. Daraus entsteht wiederum der Nachteil, daß bei mit derartigen Maschlnenschraubern-hergestellten Schraubverbindungen keine durchgehend konstanten gewunschten Anzugsmomente in den Schraubverbindungen erzeugt werden können, sondern es treten u. U. erhebliche Abweichungen von einem Soll-Anzugsmoment auf.The ones known so far and available on the market Power screwdriver are with extraordinarily high speeds of the screwing tools or the output spindles designed. These high rotational speeds allow the screws to be tightened in an extremely short time, namely in fractions of a second. The disadvantage However, this very fast mode of operation consists in the shutdown of the Screwdriver is not exactly controllable. This in turn has the disadvantage that in the case of screw connections produced with such machine screwdrivers, none are continuous constant desired tightening torques can be generated in the screw connections, Instead, there may be considerable deviations from a target tightening torque.

Bei einer Vielzahl von Schraubverbindungen ist aber erwünscht, daß eine bestimmte, immer wiederkehrende Spannung in den Schraubverbindungen erzeugt wird. Diese setzt voraus, daß die Schrauben bzw. Muttern beim Anziehen mit einem bestimmten Anzugsmoment beaufschlagt werden. Ein derartiges Soll-Anzugsmoment ist, wie dargelegt, mit den bisherigen Maschinenschraubern nicht erzielbar.In the case of a large number of screw connections, however, it is desirable that creates a certain, recurring tension in the screw connections will. This assumes that the screws or nuts are tightened with a certain tightening torque must be applied. Such a target tightening torque is as stated, not achievable with the previous machine screwdrivers.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verfahren und Vorrichtung vorzuschlagen, mit denen Schraubverbindungen maschinell herstellbar sind, die eine bestimmte, erwünschte Spannung aufweisen aufgrund eines bestimmten, einstellbaren Soll-Anzugsmoments.The invention is based on the object of the method and device to propose with which screw connections can be made by machine, the one have certain, desired tension due to a certain, adjustable Target tightening torque.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Schrauben bzw. Muttern zunächst mit dem entsprechend ausgelegten Schrauber als Vorschrauber bis auf ein Anzugsmoment angezogen werden, welches nicht größer ist als das Soll-Anzugsmoment und daß anschließend die Schrauben und Muttern mit einem Prüf- und Nachziehschrauber geringer Drehzahl und mit exakter Drehmomentbegrenzung bis auf das Soll-Anzugsmoment angezogen werden.The inventive method is characterized in that the Screws or nuts first with the appropriately designed screwdriver as a pre-screwdriver except for one Tightening torque, whichever is not greater is than the nominal tightening torque and that then the bolts and nuts with a test and tightening screwdriver with low speed and precise torque limitation tightened to the target torque.

Bei der Erfindung wird demgemäß die Schraubverbindung in zwei aufeinander folgenden Arbeitsschritten hergestellt.In the invention, the screw connection is accordingly in two on top of one another following work steps.

Bei der ersten Bearbeitung wird mit hoher Geschwindigkeit die Schraubverbindung bis nahezu an das Soll-Anzugsmoment angezogen. Der zu diesem Zweck eingesetzte Vorschrauber ist so ausgelegt, daß das Soll-Anzugsmoment nicht überschritten wird. Überwiegend wird das durch den Vorschrauber aufgebrachte Anzugsmoment unter dem Soll-Anzugsmoment liegen.During the first machining, the screw connection is made at high speed tightened to almost the target torque. The pre-screwdriver used for this purpose is designed so that the target tightening torque is not exceeded. Mostly the tightening torque applied by the pre-screwdriver is below the target tightening torque lie.

Danach wird ein neuartiger Prüf- und Nachziehschrauber eingesetzt, der ebenfalls motorisch angetrieben wird und der das in der Schraubverbindung vorhandene Anzugsmoment feststellt sowie erforderlichenfalls bis auf das Soll-Anzugsmoment bringt. Der Prüf- und Nachziehschrauber ist so ausgelegt, daß das Schraubwerkzeug mit einer äußerst geringen Drehzahl angetrieben wird, nämlich derart, daß zum Aufbringen des Differenzmoments bis zum Erreichen des Soll-Anzugsmoments eine ausreichende Zeit vergeht, die ein exaktes Abschalten des Antriebs des Schraubwerkzeugs ermöglicht.Then a new type of test and tightening screwdriver is used, which is also driven by a motor and which is present in the screw connection Determines the tightening torque and, if necessary, down to the target tightening torque brings. The test and tightening screwdriver is designed so that the screwdriver is driven at an extremely low speed, namely such that for application of the differential torque until the target tightening torque is reached is sufficient Time passes that enables the drive of the screwdriver to be switched off precisely.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens enthält einen Prüf- und Nachziehschrauber mit geringer Antriebsdrehzahl des Schraubwerkzeugs zum Feststellen des durch den Vorschrauber in die Schrauverbindung eingebrachten Anzugsmoments sowie zum eventuellen Nachziehen der Schraube bzw. Mutter bis auf das Soll-Anzugsmoment, wobei der Prüf- und Nachziehschrauber bei Erreichen des Soll-Anzugsmoments selbsttätig abschaltbar ist.The device according to the invention for carrying out this method contains a test and tightening screwdriver with a low drive speed of the screwdriver for fixing the screw that has been introduced into the screw connection by the pre-screwdriver Tightening torque and any tightening of the screw or nut except for the target tightening torque, the test and retightening screwdriver when the Target tightening torque can be switched off automatically.

Um die selbsttätige Abschaltung des Prüf- und Nachziehschraubers zu ermöglichen, ist dessen Antrieb (Motor- bzw.In order to switch off the test and tightening screwdriver automatically enable, its drive (motor resp.

Getriebe) drehbar gelagert, insbesondere um dessen Antriebsachse. Während des Antriebs des Schraubwerkzeugs bis zum Erreichen des Soll-Anzugsmoments ist der Antrieb durch eine lösbare Arretierung fixiert, die bei Erreichen des Soll-Anzugsmoments den Antrieb freigibt, so daß dieser infolge des Reaktionsmoments aus der Schraubverbindung durchdreht.Gear) rotatably mounted, in particular around its drive axis. While the screwdriver is being driven until the target tightening torque is reached the drive is fixed by a detachable lock that is activated when the target torque is reached releases the drive so that it comes out of the screw connection as a result of the reaction torque freaked out.

Die Abtriebsspindel bzw. das Schraubwerkzeug kommen dadurch zum Stillstand, während der Antrieb bis zur Abschaltung durchdreht. Es ist nach der Erfindung vorgesehen, daß das Lösen der Arretierung mit der Betätigung eines Schalters verbunden ist, der den Antrieb für den Prüf- und Nachziehschrauber unterbricht.The output spindle or the screwdriving tool come to a standstill, while the drive spins until it is switched off. It is provided according to the invention, that the release of the lock is connected with the actuation of a switch, which interrupts the drive for the test and tightening screwdriver.

Nachfolgend werden weitere Einzelheiten der Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung gibt einen Teil des erfindungsgemäßsn Prüf- und Nachziehschraubers im Schnitt wieder.In the following, further details of the invention are based on a The embodiment illustrated in the drawing is explained in more detail. The drawing shows part of the test and tightening screwdriver according to the invention in section.

Der überwiegende Teil der Bearbeitung einer Schraubverbindung wird nach den Vorstellungen der Erfindung durch einen bekannten Vorschrauber (nicht dargestellt) ausgeführt. Dieser Vorschrauber ist so ausgelegt, daß das Schraubwerkzeug mit außerordentlich hoher Geschwindigkeit die Schraube oder Mutter bewegt. Das durch diesen Vorschrauber übertragene Drehmoment ist so gewählt, daß nach Beendigung dieser Vorarbeit durch den Vorschrauber das Anzugsmoment in der Schraubverbindung nicht größer ist als ein für die Schraubverbindung erwünschtes Soll-Anzugsmoment. In der Regel wird das nach dem Vorschrauben vorhandene Anzugsmoment kleiner sein als das Soll-Anzugsmoment.The major part of the machining of a screw connection is according to the ideas of the invention by a known pre-screwdriver (not shown) executed. This pre-screwdriver is designed so that the screwing tool with extraordinary high speed moves the screw or nut. That through this pre-screwdriver transmitted torque is chosen so that after completion of this preparatory work by the screwdriver the tightening torque in the screw connection is not greater than one for the screw connection desired target tightening torque. In As a rule, the tightening torque available after pre-screwing will be less than the target tightening torque.

Die insoweit vorbearbeiteten Schraubverbindungen werden dann durch den Prüf- bzw. Nachziehschrauber gemäß der erfindung bearbeitet. Dieser hat die Aufgabe, durch eventuelles weiteres Anziehen der Schraube bzw. Mutter ein Anzugsmoment in der Schraubverbindung zu erzeugen, das exakt dem Soll-Ansugsmoment entspricht. Zu diesem Zweck ist der Prüf- bzw. Nachziehschrauber so ausgelegt, daß ein Schraubwerkzeug 10 mit äußerst geringer Geschwindigkeit angetrieben wird. Dadurch nimmt die Prüf- bzw. Nachzieharbeit einen Zeitraum in Anspruch, der ein exaktes Abschalten des Gerätes bei Erreichen des Soll-Anzugsmoments ermöglicht.The screw connections that have been pre-processed in this respect are then carried out edited the test or tightening screwdriver according to the invention. This one has the Task, a tightening torque by possibly further tightening the screw or nut to generate in the screw connection that corresponds exactly to the target suction torque. For this purpose, the test or tightening screwdriver is designed in such a way that a screwing tool 10 is driven at an extremely low speed. As a result, the test or re-tightening work takes a period of time that allows the device to be switched off exactly when the target tightening torque is reached.

Das Schraubwerkseug10 wi.rd bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel des Prüf- und Nachziehschraubers über eine Abtriebsspindel 71 angetrieben, deren Drehbewegung durch einen im einzelnen nicht dargestellten Antrieb 12 erzeugt wird. Der Antrieb 12 kann beispielsweise aus einem um die eigene Antriebsachse drehbaren Antriebsmotor bestehen, der auf die Abtriebsspindel li einwirkt. Statt dessen kann der Antrieb 12 aus einer durch einen an anderer Stelle angeordneten Motor angetriebenen Getriebegruppe bestehen.The screw mechanism 10 is shown in the illustrated embodiment of the testing and tightening screwdriver driven via an output spindle 71, whose Rotary movement is generated by a drive 12, not shown in detail. The drive 12 can, for example, consist of a rotatable about its own drive axis Drive motor exist, which acts on the output spindle li. Instead, you can the drive 12 is driven by a motor located elsewhere Transmission group exist.

Der Antrieb 12 ist mit der Abtriebsspindel 11 an bzw. in einer hülsenförmigen Halterung 13 gelagert. Die Halterung 13 ist wiederum drehbar, und zwar um die Längsachse der Abtriebsspindel 11, in einem äußeren, feststehenden Gehäuse 14 angeordnet. Die um die eigene Längsachse drehbare Halterung 13 ist arretierbar, und zwar durch eine federnde Raste 15.The drive 12 is with the output spindle 11 on or in a sleeve-shaped Bracket 13 stored. The holder 13 is in turn rotatable, specifically about the longitudinal axis the output spindle 11, in an outer, fixed housing 14th arranged. The holder 13, which can be rotated about its own longitudinal axis, can be locked, by means of a resilient detent 15.

Die Raste 15 ist in bzw. an dem ortsfesten Gehäuse 14 angebracht und demgemäß ebenfalls ortsfest. Sie besteht bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem Rastenrad 16, welches in der Arretierstellung in eine Vertiefung 17 eintritt, die am Außenumfang einer auf der Halterung 13 angeordneten Rastenscheibe 18 gebildet ist.The catch 15 is mounted in or on the stationary housing 14 and accordingly also stationary. It exists in the illustrated embodiment from a ratchet wheel 16, which enters a recess 17 in the locked position, formed on the outer circumference of a detent disk 18 arranged on the holder 13 is.

Das Rastenrad 16 ist drehbar an einem Kolben 19 angebracht, der in einem Zylinder 20 gegen die Belastung einer Feder 21 axial verschiebbar ist. Mit dem Kolben 19 ist ein Stößel 22 verbunden, der aus dem Zylinder 20 mit einem Ende austritt und bei Axialverschiebung einen Schalter 23 betätigt. Der Schalter 23 unterbricht bei Betätigung den Antrieb der Abtriebsapindel 11. Die Spannung der Feder 21 und damit die Arretierkraft der Raste 15 ist mit einer Einstellschraube 24 veränderbar.The ratchet wheel 16 is rotatably mounted on a piston 19, which in a cylinder 20 is axially displaceable against the load of a spring 21. With the piston 19 is connected to a tappet 22 which extends from the cylinder 20 at one end exits and actuates a switch 23 upon axial displacement. The switch 23 interrupts when actuated the drive of the output spindle 11. The tension of the spring 21 and so that the locking force of the detent 15 can be changed with an adjusting screw 24.

Bei der Bearbeitung, nämlich beim Prüfen und Nachziehen einer vorgeschraubten Schraubverbindung, wird zunächst durch den Antrieb 12 ein Drehmoment über die Abtriebsspindel 11 und das Schraubwerkzeug 10 auf die Schraube oder Mutter übertragen. Sobald ein erwünschtes Soll-Anzugsmoment in der Schraubverbindung erreicht ist, bewirkt das durch die Schraubverbindung erzeugte Gegenmoment ein Ldsen der Raste 15, nämlich ein Herausspringen des Rastenrades 16 aus der Vertiefung 17 infolge Drehung der Halterung 13 um die eigene Längsachse.When machining, namely when checking and tightening a pre-screwed Screw connection, a torque is initially generated by the drive 12 via the output spindle 11 and the screwing tool 10 transferred to the screw or nut. Once a The desired tightening torque in the screw connection is achieved counter-torque generated by the screw connection releasing the detent 15, namely jumping out of the ratchet wheel 16 from the recess 17 as a result of rotation of the Bracket 13 around its own longitudinal axis.

Die nun nicht mehr fixierte Halterung 13 dreht mit dem Antrieb 12 durch, bis zur Abschaltung. Diese Abschaltung erfolgt allerdings unmittelbar beim Austritt der Raste 15 aus der Raststellung, nämlich durch Axialverschiebung des Stößels 22 bis zur Betätigung des Schalters 23. Der Antrieb der Abtriebsspindel 11 wird somit unmittelbar bei Erreichen des Soll-Anzugsmoments abgeschaltet.The now no longer fixed bracket 13 rotates with the drive 12 until shutdown. However, this shutdown takes place immediately when the detent 15 emerges from the detent position, namely by axial displacement of the plunger 22 until the switch 23 is actuated. The drive of the output spindle 11 is thus switched off immediately when the target tightening torque is reached.

Die dargestellte Vorrichtung kann auch unmittelbar mit einem Vorschrauber zu einem Gerät vereinigt werden. In diesem Falle ist lediglich der Antrieb 12 so ausgestaltet, daß die Abtriebsspindel 11 mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und Drehmomenten angetrieben werden kann. Während einer ersten Arbeitsphase, nämlich beim Vorschrauben, wird durch ein entsprechendes Getriebe bzw. durch einen entsprechenden Motor ein verhältnismäßig geringes Drehmoment bei hoher Antriebsgeschwindigkeit der Abtriebsspindel 11 aufgebracht, wobei dieses Drehmoment unterhalb des die Arretierung auslösenden Soll-Anzugsmoments liegt. Durch Umschalten kann dann anschließend in der beschriebenen Weise das Gerät als Prüf- und Nachziehschrauber eingesetzt werden.The device shown can also be used directly with a pre-screwdriver can be combined into one device. In this case, only the drive 12 is like this configured that the output spindle 11 at different speeds and torques can be driven. During an initial work phase, namely when pre-screwing, is through a corresponding gear or by a corresponding Motor has a relatively low torque at high drive speed applied to the output spindle 11, this torque being below the locking triggering target tightening torque. You can then switch to the device can be used as a test and tightening screwdriver in the manner described.

Claims

Expectations

1. Method of tightening bolts and nuts to a desired one Tightening torque (target tightening torque) using a motorized screwdriver high speed, characterized in that the screw or

First use the nut as a pre-screwdriver with the appropriately designed screwdriver except for a tightening torque that is not greater than the desired one Target tightening torque and that then the screw or nut with a test and tightening screwdrivers at low speed and with exact torque limitation up to is tightened to the target tightening torque.

2. Device for performing the method according to claim 1, characterized by means of a test and tightening screwdriver at low speed for setting the tightening torque introduced into the screw connection by the screwdriver as well as for possible retightening of the screw or nut up to the target tightening torque, the test and retightening screwdriver automatically when the target tightening torque is reached can be switched off.

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that between a drive (12) of the test and tightening screwdriver and a screwdriver (10) bearing output spindle (11) a coupling is arranged, which at Reach the target tightening torque interrupts the drive for the output spindle (11).

4. Apparatus according to claim 2, characterized in that the drive (12) for the output spindle (11) or the screwing tool (10) rotatably mounted and is fixed by a releasable lock (15), which when the target tightening torque is reached is detachable in such a way that the drive (12) when the screwing tool (10) is not rotating or if the output spindle (11) is not turning freely rotates.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the lock is designed as a fixed, resilient detent (15) which is connected to a detent wheel (16) or the like. Enters a recess (17) of the rotatable part of the drive (12).

6. Apparatus according to claim 4 or 5, characterized in that the drive (12) is arranged on a rotatably mounted holder (13) which is arranged a detent disk (18) with a recess (17).

7. Device according to one of claims 4 to 6, characterized in that that the catch (15) in a stationary housing (14) surrounding the holder (13) is arranged.

8. Device according to one of claims 4 to 7, characterized in that that the catch (15) atif a switch (23) z1t bschalt de; Drive (12) at Achieving the target tightening torque acts, invl) esoniere via an axial -er - @@@@@@@@@ baren Shocks @.

9. Device according to one of claims 2 to 8, characterized in that that the test and tightening screwdriver is also designed as a pre-screwdriver a high speed and low torque drive for driving the output spindle (11) during pre-screwing and with a drive (12) low speed and higher torque for checking and possibly retightening the screw connection, wherein the drives can alternatively be coupled to the output spindle (11).