DE2541929C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Anziehen einer Schraubverbindung - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Anziehen einer Schraubverbindung

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DE2541929C2 DE2541929A DE2541929A DE2541929C2 DE 2541929 C2 DE2541929 C2 DE 2541929C2 DE 2541929 A DE2541929 A DE 2541929A DE 2541929 A DE2541929 A DE 2541929A DE 2541929 C2 DE2541929 C2 DE 2541929C2
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Description

Endanziehdrehmoment aus einer Proportionalitätsrechnung unschwer ermitteln. Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens führt ohne großen technischen Aufwand zu sehr genauen Ergebnissen.
Zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens eignet sich in vorteilhafter Weise eine Vorrichtung mit einem Schrauber zum Anziehen einer Schraubverbindung, mit einer Meßeinrichtung zum Erzeugen eines dem augenblicklichen Anziehdrehmoment entsprechenden Signales, mit einer Einrichtung zum laufenden Erfassen des Anziehwinkels und mit einer Einrichtung zum Ermitteln und Überwachen der Steigung der Anziehdrehmoment-Anziehwinkel-Kurve, die bei Auftreten einer charakteristischen Verringerung der Steigung ein Steuersignal abgibt, das schließlich zum Abschalten des Schraubers bei Erreichen der gewünschten axialen Endbelastung führt, wobei diese Vorrichtung sich durch die im kennzeichnenden Teil deL Anspruchs 2 hervorgehobenen Merkmale auszeichnet.
Um das erfindungsgemäße Verfahren mit einer solchen Vorrichtung durchführen zu können, ist eine Schraubverbindungsanordnung zweckmäßig, die eine Beilegescheibe enthält, die wenigstens einen unter einer vorbekannten axialen Belastung plastisch verformbaren, axialen Vorsprung aufweist und sich durch die im kennzeichnenden Teil von Anspruch 3 angegebenen Merkmale sowie das weiterhin zweckmäßige Merkmal von Anspruch 4 auszeichnet. Der Ringvorsprung der Beilegescheibe läßt sich unter Beibehalten der Reibungsverhältnisse und Aufrechterhalten des radialen Hebelarmes, mit dem die Anziehkraft von der Schraube in das Bauteil eingeleitet wird, soweit verformen, daß sich die signifikante Änderung in der Anziehdrehmoment-Anziehwinkel-Kurve zuverlässig abgreifen läßt. Da die Kraftübertragung vor und nach der Verformung dieses Bauteils innerhalb der Schraubverbindungsanordnung durch die Verformung nicht verändert wird, setzt sich die Anziehdrehmoment-Anziehwinkel-Kurve nach Abschluß der Verformung des Bauteils in logischer Fortsetzung des Kurvenverlaufes bis zum Erreichen des Endanziehdrehmomentes bzw. der gewünschten axialen Endbelastung fort. Die den Ringvorsprung umgebende Ringnut begünstigt das Fließen des Materials des Ringvorsprungs während seiner Verformung und nimmt zumindest einen Großteil des verformten Materials auf.
Es ist zwar aus der US-PS 31 94 105 eine Schraubenkonstruktion beKannt, bei der an der Unterseite des Schraubenkopfes in Umfangsrichtung verlaufende und über die untere Auflagefläche des Schraubenkopfes vortretende Vorsprünge vorgesehen sind. Die Schraube wird zunächst angezogen, bis die Vorsprünge auf der Oberfläche eines Bauteils anliegen, worauf dann über einen bestimmten An/.iehwinkel weiter angezogen wird, bis die Vorsprünge verformt sind und optisch anzeigen, daß die Schraube entsprechend angezogen wurde. Es wird dabei nur vorausgesetzt, daß nach Anziehen der Schraube unter Verformung der Vorsprünge in einem vorbestimmten Anziehdrehwinkel-Bereich eine ausreichende axiale Endbelastung der Schraubverbindungsanordnung erreicht wird, wobei die verformten Vorsprünge optisch an/eigen, daß bis in diesen Bereich hinein angezogen \\ urde.
Nachstehend wird die Erfindung unhand der Zeichnung erläuten. Iϊs /eim
l'ig. 1 eine npische An/iehdrehmomeiii-Aiiziehwinkel-Kurve i\ir einen An/ieh\urgang bei einer herkömmlichen Schraubverbindung.
I i lt. 2 eine An/iehdrehmo'iient-An/iehwinkel-Kurve, einer erfindungsgemäßen Schraubverbindung,
Fig.3 eine Axialbelastung-Anziehdrehmoment-Kurve für den Anziehvorgang der erfindungsgemäßeii Schraubverbindung,
F i g. 4 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Anziehen der Schraubverbindung, und
F i g. 5 bis 7 Schnitte durch die Schraubverbindung in verschiedenen Phasen des Anziehvorganges.
Fig. 1 ist eine typische Anziehdrehmoment-Anziehwinkel-Kurve für eine Schraubverbindung. Das Anziehdrehmoment (M) ist auf der vertikalen Achse, der Anziehwinkel auf der horizontalen Achse aufgetragen. Die Kurve weist einen Anfangsbereich vom Nullpunkt bis zu einem Punkt A auf. Die Auflagefläche der sich drehenden Schraube hat noch keinen Kontakt mit dem Bauteil. Am Punkt A beginnt das eigentliche Anziehen (Anschmiegungs-Anziehdrehmoment). Vom Punkt A bis zu einem Punkt ßwird eine axiale Belastung erzeugt, die auf die Bauteile als ZusammenhaJtekraft wirkt. Jn diesem Bereich ist die Kurve im wesentlichen linear. Am Punkt B wird die Proportionalitätsgrenze der Verbindung überschritten und der Anziehwinkel beginnt stärker zu wachsen als das Anziehdrehmoment M. Ein Punkt Centspricht dem Festziehpunkt der Verbindung. Er kann als der Punkt angesehen werden, oberhalb dem die Dehnung der Schraube nicht mehr elastisch ist.
In Fig. 2 ist eine Anziehdrehmoment-Anziehwinkel-Kurve für eine Schraubverbindung gezeigt, bei der sich zeitweilig die Steigung des linearen Bereichs der Anziehdrehmoment-Anziehwinkel-Kurve bei einer bestimmten Belastung ändert, die jedoch bis zur Proportionalitätsgrenze dann eine lineare Charakteristik zeigt. Die Kurve weist vom Nullpunkt bis zum Punkt Deinen Anfangsbereich auf. Am Punkt D beginnt das tatsächliche Anziehen, wobei die Kurve im wesentlichen linear verläuft. Der Punkt D entspricht dem Punkt A in der in Fig. 1 gezeigten Kurve. In der Kurve gibt es dann einen beträchtlichen Abfall der Steigung, und zwar zwischen dem Punkt E und dem Punkt F. Nach der Änderung der Steigung nimmt die Kurve wieder ihren linearen Verlauf bis zum Punkt C, der die Proportionalitätsgrenzc darstellt. Der Punkt C entspricht dem Punkt B in F i g. 1 und ist der Übergangspunkt zum Festziehbereich. Der Punkt H entspricht dem Punkt C in Fig. 1, d. h. dem Festziehpunkt. Es tritt zwischen den Punkten fund F hier also ein Pseudo-Festziehbereich auf.
In F i g. 3 ist zu erkennen, daß die Kurve aus Belastung und Anziehdrehmoment M bis zum Festziehpunkt J im wesentlichen linear ist und daß sich für jede bestimmte Schraube die Bezieheng entsprechend dem wirksamen Reibungskoeffizienten ändert. Daher kann jede bestimmte Schraube mehrere solche Kurven ergeben (Kurven Fi, F? und Fi), da bei gegebenem Anziehdrehmoment M die Belastung sich in Abhängigkeit vom Reibungskoeffizienten ändert.
In F i g. 4 ist eine Vorrichtung 10 zum Anziehen einer Schraubverbindung dargestellt. Sie weist einen Schrauber 12 mit einem Motor 14, einer Abtriebswelle 16 und einem Schlüsselstück 18 auf. Die Abtriebswelle 16 wird vom Motor 14 angetrieben, um ein Anziehdrehmoment und eine Winkeldrehung an eine von dem Schlüsselstück 18 beaufschlagte Schraube zu geben. Der Motor 14 kann durch Luft angetrieben werden, die durch ein elektrisch betätigtes Steuerventil 20 gesteuert ist. Der Motor 14 kann auch ein elektrischer, hydraulischer oder irgendeine Kombination eines pneumatisch-hydraulischen oder elektrischen Motors sein.
Zwischen dem Gehäuse des Motors 14 und einem starren Rahmen 22, von dem der Schrauber 12 getragen ist, ist eine Umformer- oder Drehmomentzelle 24 zur Erzeugung eines sich ändernden Signals vorgesehen, das das augenblickliche, an die Schraube gegebene Anziehdrehmoment angibt. Die Drehmomentzelle 24 weist bei der hier beschriebenen Ausführungsform ein kreisringförmiges Teil auf, auf dessen Außenfläche Dehnungsmeßstreifen 25 befestigt sind, so daß das Reaktionsdrehmomenl auf den Schrauber 12 gemessen und ein dieses Drehmoment angebendes elektrisches Signal erzeugt wird. Das Reaktionsdrehmoment ist natürlich gleich, jedoch entgegengesetzt dem der Schraube erteilten Anziehdrehmoment.
Auf der Abtricbswcüc 16 ist ein Kodierer 26 befestigt, der mit einem Annäherungsdetektor 28 zur Erzeugung von Signalen zusammenarbeitet, die die inkrementelle Winkeldrehung der Schraube angeben. Der Kodierer 26 weist bei dem hier beschriebenen Aufführungsbeispiel Zähne 30 auf. Der Annäherungsdetektor 28 erfaßt das Vorbeilaufen der Zähne 30 und erzeugt elektrische Signale, die bestimmte Inkremente der Winkeldrehung angeben.
Eine Steuerschaltung befindet sich in Wirkverbindung mit dem Schrauber 12 und weist eine Gradienten-Berechnungseinrichtung auf, die den augenblicklichen Gradienten oder die Steigung der Anziehdrehmoment-Anziehwinkel-Kurve für eine bestimmte, anzuziehende Schraube ermittelt. Sie gibt ein diesen Gradienten angebendes elektrisches Signal ab. Die Gradienten-Berechnungseinrichtung weist ein Schieberegister 32 auf, an das das augenblickliche Anziehdrehmomentsignal gegeben wird und dessen Ausgang durch das Anziehwinkelsignal getaktet wird. Das Ausgangssignal des Schieberegisters 32 ist daher ein Signal, das das Anziehdrehmoment für einen Drehwinkel angibt, der um einen bestimmten Winkelschritt vor dem jeweils augenblicklichen Drehwinkel liegt. Ein Vergleicher 34 in Form einer geeigneten Subtraktionsschaltung erhält das Ausgangssignal des Schieberegisters 32 und außerdem das Signal, das das augenblickliche Anziehdrehmoment angibt, und erzeugt ein die Differenz angebendes Ausgangssignal. Da die Anziehdrehmomentsignale über feste Inkremente der Winkeldrehung subtrahiert werden, gibt das Ausgangssignal des Vergleichers 34 den augenblicklichen Gradienten der Anziehdrehmoment-Anziehwinkel-Kurve an, längs derer die Schraube angezogen wird.
Diese Kurve ist zwischen den Punkten A und B, D und E sowie Fund C zwar im wesentlichen linear. Jedoch kann sie auch zeitweilig Spulen zeigen, die von einer fehlenden oder zu starken Schmierung an einer bestimmten Stelle der Gewindegänge herrühren. Das Ausgangssignal des Vergleichers 34, das ein Signal konstanter Amplitude wäre, wenn die Anziehdrehmoment-Anziehwinkel-Kurve zwischen den genannten Punkten genau linear verliefe, kann daher bestimmte Abweichungen haben. Aus diesem Grund kann die Gradienten-Berechnungseinrichtung Schaltungen zum Bestimmen und Speichern des maximalen Gradienten aufweisen, der bis zu irgendeinem Punkt längs der Anziehdrehmoment-Anziehwinkel-Kurve auftritt. Tatsächlich ist der maximale Gradient, der im linearen Bereich der Kurve erhalten wird, auch der als Gradient für diesen Bereich der Kurve angesehene. Eine Speicherschaltung 36 ist vorgesehen, die ein den maximalen Gradienten angebendes Signal speichert und die augenblicklichen Gradientensignale mit dem maximalen gespeicherten Signal vergleicht. Ist ein augenblickliches Gradientensignal größer als das gespeicherte Gradientensignal, so wird das augenblickliche Gradientensignal für den Vergleich mit den nachfolgend auftretenden Gradientensignalen gespeichert.
Dabei wird beim Anziehen herkömmliche,- Schraubverbindungen der augenblickliche Gradient in Beziehung zu dem maximalen Gradienten so gesetzt, daß der erstere am Festziehpunkt etwa 50% des letzteren
κ) beträgt. In gleicher Weise ist für die Schraubverbindung mit der in Fig. 2 gezeigten Kurve der augenblickliche Gradient in dem Pseudo-Festziehbereich, der sich von den Punkten £ bis Ferstreckt, ebenfalls nur etwa 50% des maximalen Gradienten des anfänglichen linearen
!5 Bereichs, der sich von den Punkten D bis £ erstreckt. Durch Benutzung einer Vergleichsschaltung 38 kann das augenblickliche Gradientensignal vom Vergleicher 34 mit dem maximalen Gradientensignal von der Speicherschaltung 36 verglichen werden, und wenn das erstere 50% oder weniger als das letztere beträgt, kann die Vergleicherschaltung 38 ein Erfassungssignal abgeben, das angibt, daß bis zu einer bestimmten Belastung angezogen ist.
In Fig. 3 verläuft die Belastungs-Anziehdrehmoment-Kurve bis zum Festziehpunkt im wesentlichen linear. Wenn der Reibungskoeffizient zwischen den sich miteinander in Eingriff befindenden Flächen des Befestigungsmittels bekannt ist, kann dies mit großer Genauigkeit benutzt werden, um die Schraubverbindung anzuziehen. Das heißt, eine Unsicherheit ergibt sich aus Abweichungen des Reibungskoeffizienten, bzw. aus der Kurve, der beim Anziehvorgang gefolgt wird, nämlich der Kurven F,, F2 oder F,. Wenn jedoch ein Punkt der Belastungs-Anziehdrehmoment-Kurve be-
»5 stimmt werden kann, kann die Kurve exakt bestimmt werden, der der Anziehvorgang dann folgt. Ist daher eine Schraubverbindung anzuziehen, die die Kurve von Fig. 2 ergibt, und wird die Belastung und das Anziehdrehmoment für einen Punkt dieser Kurve
•»ο bestimmt, so kann die exakte Kurve Fi, F: oder F1 ermittelt werden. Verfahrensgemäß wird nun eine Schraubverbindung benutzt die einen Pseudo-Festziehzustand bei einer bekannten bestimmten Belastung ergibt. Beim Anziehen der Schraubverbindung wird das
<5 Anziehdrehmoment festgestellt, bei dem dieser PseudoBereich auftritt. Da diese Belastung, bei der der Pseudo-Bereich beginnt, durch die Ausbildung der Verbindung bekannt ist, ist ein Punkt der Belastungs-Anziehdrehmoment-Kurve bekannt und damit auch die
~>o jeweilige Kurve. Es ergibt sich die folgende Beziehung:
M1, _ M1,
Pc ist die gewünschte Belastung, auf die die Schraubverbindung angezogen werden soll und ist bekannt. Mc ist das erforderliche Endanziehdrehmoment. Pp ist die Belastung, bei der der Pseudo-Festzieh-
zustand eintritt und ist infolge der Ausbildung der Schraubverbindung ebenfalls bekannt MP ist das Anziehdrehmoment, bei dem der Pseudo-Festziehzustand eintritt, was beim Anziehen festgestellt werden kann.
Deshalb ist:
Mf = Pe ■
Mn
Das Anziehen wird fortgesetzt, bis der Endanzichdrchmomentwcrt Λ·/,- erreicht wird. Das jeweils augenblickliche Anziehdrehmoment wird nachfolgend mit M1n bezeichnet.
Erfaßt der Vergleicher 38 die Pseudo-Festziehbedingung und gibt das Erlassungssignal ab, so schließt dieses Signal einen Schalter 40 zu einer Rechnerschaltung 42. Diese erhalt ein Signal, das das augenblickliche Anziehdrehmoment Mm angibt. Die Rechnerschaltung 42 weist geeignete Multiplikation- und Divisionsschaltungen auf und erhält außerdem Eingangssignale von einem ersten Signalgenerator 44, dessen Ausgangssignal die Belastung angibt, bei der die Pseudo-Festziehbedingung auftritt. Dieser Wen ist bekannt und wird im Signaigenerator 44 eingesteiit. Ein anderes Eingangssignal für die Rechnerschaltung 42 kommt von einem zweiten Signalgenerator 46, dessen Ausgangssignal die gewünschte Belastung angibt, bis zu der angezogen werden soll. Auch der Signalgenerator 46 kann eingestellt werden. Daraus berechnet die Rechnerschaltung 42 das Endanziehdrehmoment M1- und gibt ein entsprechendes Signal an eine Speicherschaltung 48. Das Signal der Speicherschaltung 48 wird an einen Vergleicher 50 gegeben, der auch das Signal für das augenblickliche Anziehdrehmoment Mm von der Drehmomentzelle 24 erhält, wenn der Anziehvorgang fortgesetzt wird. Der Vergleicher 50 vergleicht die beiden Signale durch Subtraktion des einen von dem anderen und gibt bei Gleichheit beider Signale ein Steuersignal an das Steuerventil 20 zum Abschalten des Motors 14 und beenden des Anziehvorgangs.
Zum Erhalten des Pseudo-Bereichs ist in der Schraubverbindung wenigstens ein deformierbares Element enthalten. Zum Beispiel ist eine Belleville-Unterlegescheibe unter den Kopf einer Schraube gelegt, die bei einer bekannten Belastung nachgibt und die Anziehdrehmoment-Anziehwinkel-Kurve zeitweise abflachen läßt. Wichtig ist dabei, daß die Schraubverbindung nach der Deformation im wesentlichen die gleichen Reibungseigenschaften hat wie davor.
Gemäß Fig. 5 bis 7 weist die Schraubverbindung 52 zwei Bauteile 54 und 56 und eine geeignete Schraube 58 auf, die mit einer Mutter 60 zusammenwirkt. Zwischen einer Auflagefläche 62 des Schraubenkopfes und der Außenfläche des Bauteils 54 ist eine Beilegescheibe 64 vorgesehen, deren Form während des Anziehvorganges geändert wird. Die Beilegescheibe 64 weist Auflageflächen 66 und 68 auf. Auf der Auflagefläche 66 ist ein Vorsprung 70 vorgesehen. Um den Vorsprung 70 verläuft in der Auflagefläche 66 eine Ringnut 72. Der mittlere Durchmesser des Vorsprungs 70 entspricht annähernd dem mittleren Durchmesser der Auflagefläehe 62 des Schraubenkopfes.
F i g. 5 zeigt die Teile vor dem Anziehen. Aus F i g. 6 und 7 ist zu erkennen, daß die Schraube 58 beim Anziehen mit der Auflagefläche 62 den Vorsprung 70 beaufschlagt und auf diesen eine axiale Kraft ausübt. Die Kraft verformt den Vorsprung 70, bis dieser mit der Auflagefläche 66 der Beilegescheibe 64 fluchtet. Das Material des Vorsprungs 70 fließt in die Ringnut 72. Infolge der übereinstimmenden mittleren Durchmesser des Vorsprunges 70 und der Auflagefläche 62 wirkt die von der Schraube 58 ausgeübte Kraft mit einem gleichbleibenden Hebelarm zur Schraubenachse. Demzufolge werden die Reibungsverhältnisse zwischen der Schraube 58 und der Beilegescheibe 64 nicht merkbar verändert, und der Momentenarm, über den die Kraft wirkt, ändert sich praktisch nicht, so daß die Belastungs-Anziehdrehmoment-Kurve stetig bleibt.
Die Verformungskraft für den Vorsprung 70 hängt bei einer bestimmten Belastung vom Material, der Festigkeit, dem Querschnitt des Vorsprungs 70 und seiner Höhe ab.
Verschiedene Beschichtungen können auf die Auflagefläche 62 des Schraubenkopfes und/oder die Auflagefläche 66 der Beilegescheibe 64, einschließlich des Vorsprungs 70, aufgebracht werden, um einen noch gleichmäßigeren Reibungskoeffizienten zu erhalten. Das benutzte Beschichtungsmaterial soll jedoch nicht brüchig sein, da die Verformung des Vorsprungs 70 zum Bruch führen könnte, was die Reibungseigenschaften der miteinander in Berührung stehenden Flächen beeinflussen würde. Beispiele für geeignete Beschichtungen sind Kadmium, Polytetrafluoräthylen, Phosphor und öl.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Anziehen einer Schraubverbindung auf eine gewünschte axiale Endbelastung, bei dem das Anziehdrehmoment und der Anziehwinkel laufend gemessen und daraus die augenblickliche Steigung der Anziehdrehmoment-Anziehwinkel-Kurve ermittelt wird und bei dem eine charakteristische Verringerung der Steigung der Anziehdrehmoment-Anziehwinkel-Kurve zum Steuern und Beenden des Apziehvorgangs ausgenützt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der Schraubverbindung ein Bauteil vorgesehen wird, das sich bei einer vorbekannten axialen Belastung (Pn), die unterhalb der gewünschten Endbelastur.g (Pc) liegt, auf einen die vor der Verformung vorliegenden Reibungsbedingungen annähernd erhaltenden Endzustand verformi, was vorübergehend zu der charakteristischen Verringerung der Steigung der Anziehdrehmoment-Anziehwinkel-Kurve führt, daß aus dem bei deren Auftreten gemessenen Anziehdrehmoment (Mn), der vorbekannten Belastung (P1,) und der gewünschten Endbelastung (P1.) das zu letzterer führende Endanziehdrehmoment (M1) berechnet wird, und daß schließlich das augenblickliche Anziehdrehmoment (M1n) bis auf das berechnete Endanziehdrehmoment (Mc)gesteigert wird.
2. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Schrauber zum Anziehen einer Schraubverbindung auf eine gewünschte axiale Endbelastung, mit einer Meßeinrichtung zum Erzeugen eines dem augenblicklichen Anziehdrehmoment entsprechenden Signals, mit einer Einrichtung zum laufenden Erfassen des Anziehwinkels und mit einer Einrichtung zum Ermitteln und Überwachen der Steigung der Anziehdrehmoment-Anziehwinkel-Kurve, die bei Auftreten einer charakteristischen Verringerung der Steigung ein Steuersignal abgibt, das schließlich zum Abschalten des Schraubers bei Erreichen der gewünschten Endbclastung führt, gekennzeichnet durch eine durch das Steuersignal aktivierbare Rechen- und Steuereinrichtung (42, 48, 50), die aus dem beim Auftreten des Steuersignals gegebenen Anzichdrehinoment (Mn) einer vorbckannten. der charakteristischen Verringerung der Steigung entsprechenden Belastung (P1,) und der gewünschten Endbelastung (P17) das erforderliche Endanziehdrehmoment (M1) berechnet, im weiteren das jeweils augenblickliche Anzichdrehmoment (Mn,) mit dem berechneten Endanziehdrehmoment (M,) vergleicht und ein Abschaltsignal abgibt, wenn das augenblickliche Anziehdrehmomeni (Mn,) und das Endanziehdrehmoment (MJ übereinstimmen.
3. Schraubverbindungsanordnung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Bcilegescheibe, die wenigstens einen unter einer vorbekannten axialen Belastung plastisch verformbaren, axialen Vorsprung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Vorsprung (70) der Bcilegescheibe (64) als Ringvorsprung ausgebildet ist, dessen mittlerer Radius im wesentlichen dem initiieren Radius eines die Verfornuingskraft ausübenden Teils der Schraubverbindung einspricht.
4. Schraubverbindungsanordnung nach Anspruch 3, gekenn/eichnei durch eine dem Vorsprung (70) benachbarte Ringnut (72) in der Beilegescheibc(64).
Die Erfindung betrifft gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs ein Verfahren zum Anziehen einer Schraubverbindung, ferner bezieht sie sich auf eine Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens und eine Schraubverbindungsanordnung, bei der sich unter Verwendung der Vorrichtung das erfindungsgemäße Verfahren durchführen läßt.
Aus der DE-OS 23 36 896 ist ein Verfahren bekannt, bei dem der Maximalwert der Steigung der Anziehdrehmoment-Anziehwinkel-Kurve gespeichert und der Anziehvorgang dann abgebrochen wird, wenn die ständig ermittelte Steigung der Kurve auf einen vorherbestimmten Bruchteil der gespeicherten maximalen Steigung abgefallen ist. Durch die Ermittlung und Speicherung der maximalen Steigung und ihren Vergleich mit der jeweils augenblicklich sich ergebenden Steigung werden die individuellen Eigenschaften der jeweils angezogenen Schraubverbindung berücksichtigt. Unregelmäßigkeiten in der Steigung, beispielsweise durch sich im Verlaul des Verfahrens schlagartig verändernde Reibungsbedingungen, können jedoch zu einer Ungenauigkeit in der letztendlich erzielten axialen Endbehstung der Schraubverbindung führen.
Aus der US-PS 36 93 726 ist weiterhin ein Verfahren bekannt, bei dem der Anziehvorgang einer Schraubverbindung beendet wird, wenn die Steigung der Anziehdrehmoment-Anziehwinkel-Kurve nach Überschreiten eines Maximums auf einen vorher festgelegten Wert abfällt. Es wird dabei davon ausgegangen, daß ein bestimmter Steigungswert der Fließgrenze des Materials der Schraubverbindung entspricht. Dieses Verfahren ist insofern ungenau, weil sich die der Fließgrenze entsprechende Steigung in der Anziehdrehmoment-Anziehwinkel-Kurve einer Schraubverbindung nicht für jeden Einzelfall vorher zuverlässig ermitteln läßt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches so auszugestalten, daß mit einfachen Mitteln exakt die gewünschte axiale Endbclastung der Schraubverbindung erreicht wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs angegebenen Verfahrcnsschritic gelöst.
Bei diesem Verfahren wird von der Erkenntnis ausgegangen, daß die Anziehdrehmomeni-Belastungs-Kurvc für eine anzuziehende Schraubverbindung praktisch linear ist. Sind daher für einen Punkt auf dieser Kurve das augenblickliche Anziehdrehmoment und die diesem Moment entsprechende Belastung bekannt, so läßt sich das Endanzichdrehmomeni zum Erreichen der gewünschten Endbelastung einfach berechnen. In die Schraubverbindungsanordnung ist ein Bauteil eingegliedert, das sich bei einer vorbckannten Belastung so auf einen Endzustand verformt, daß sich daraus eine charakteristische Änderung der Steigung der Anziehdrchmomcnt-Anziehwinkcl-Kurvc ergibt. Ein durch diese Änderung hervorgerufenes Steuersignal löst eine Rechenoperation aus. die zur Ermittlung des erforderlichen Endanziehdrehmomcntes führt. In weiterer Folge wird dann das jeweils augenblickliche Anziehdrehmoment mit dein Endanziehdrehmoment verglichen. Wenn diese beiden übereinstimmen, wird der -Siizichvorgang abgebrochen, da die gewünschte, axiale Endhelastung erreicht ist. Ein sich bei einer bestimmten Belastung auf einen Endzustand plastisch verformendcs Bauteil laßt sich mit fast beliebiger (ieiuuiigkeii herstellen. Da das zu dieser Belastung gehörende Drehmoment ebenfalls leicht exakt feststellbar ist. läßt sich das üewünschte
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