DE2558251A1

DE2558251A1 - Verfahren und vorrichtung zum automatischen festspannen von schrauben

Info

Publication number: DE2558251A1
Application number: DE19752558251
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Hashimoto; Kinya Mori
Original assignee: Sanyo Machine Works Ltd
Current assignee: Sanyo Machine Works Ltd
Priority date: 1974-12-24
Filing date: 1975-12-23
Publication date: 1976-07-08
Also published as: DE2558251C2; US4095325A

Description

DM.-!· =. E. Mar DiPl.-'r-- -^

oAiiYÜ ]■ JiOIiIuK VOIiKS LTiJ.

i-banchi, Aza Oka, Oaza Okimura äishiharu-cho, Sishikasugai-rain

Aichi-ken, Japan

Verfahren und Vorrichtung zum automatischen festspannen von schrauben

Die Erfindung "betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum automatischen Festspannen von Schrauben.

Zum festspannen von Schrauben sind Verfahren unter Anwendung von Drehkraft und Drehwinkel bekannt. Das Drehkraftverfahren beruht auf der Annahme, daß die auf die Schraube wirkende Axialkraft proportional der zum Drehen der Schrau-"be erforderlichen Drehkraft sei. Ks ist zur kontinuierlichen sPeztsteilung der Drehkraft geeignet, um das festspannen der Schraube aufgrund der auf sie v/irkenden Axialkraft zu steuern.

Jas Verhältnis zv/ischen der auf die Schraube wirkenden Axialkraft und der Drehkraft schwankt jedoch beträchtlich, aufgrund von Faktoren, wie z.B. den Eigenschaften des ii'estspannwerkzeugs und sich veränderndem Reibungskoeffizienten zwischen Schraube und festzuspannendem Teil durch die Ablagerung von Schmutz und Öl. Daher ist die auf die Schraube wirkende Axialkraft von Jb'nll zu i<'nll verscnieden, und es ist schwierig, eine bestiante Axialkraft festzulegen.

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2 B 5 ° 2

Das Drehwinkelverfahren stellt bereits eine Verbesserung des Drehkraftverfahrens dar. Es nutzt die Tatsache aus, daß die Dehnung der Schraube proportional dem Winkel ist, um den die Schraube gedreht wird. Dabei wird die Schraube um einen vorbestimmten Winkel gedreht, nachdem der Schraubenkopf mit der Oberfläche des festzuspannenden Teils in Berührung gekommen ist, um. Veränderungen der auf die Schraube wirkenden Axialkraft proportional zur Dehnung der Schraube zu verringern.

Da bei diesem Verfahren jedoch sehr schwer festzustellen ist, ob die Schraube richtig mit der Oberfläche des festzuspannenden Teils in Berührung steht oder nicht, wird in der Praxis gewöhnlich der Zeitpunkt bestimmt, zu dem etwa ein Drittel der zum vollständigen Festspannen erforderlichen Drehkraft erreicht ist. Dieser Zeitpunkt wird Paßsitzpunkt genannt; dann wird die Schraube um einen bestimmten Winkel weitergedreht, um den Festspannvorgang zu vollenden.

Die bekannten Festspannvorrichtungen verwenden außerdem einen Motor zur Drehung der Schraube bei hoher Geschwindigkeit, um die Festspanndauer zu verringern. Wenn bei einem solchen Motor mit Hochgeschwindigkeitsdrehung jedoch ein Stoppsignal gegeben wird, das ein vollständiges Festspannen anzeigt, verhindert die Wucht der Hotorwelle ein sofortiges Anhalten, was zu einem nachteiligen Überspannen der Schraube führt. Wenn ein solches Stoppsignal im Hinblick auf die Motorwucht auch etwas früher gegeben wird, ist es dennoch schwierig, die geeignete Festspannkraft zu erzielen, da auch zu Fehlern^ führende Faktoren wie Schwankungen des Reibungswiderstandes der Oberfläche des festzuspannenden Teils und der Motordrehzahl noch mit im Spiel sind.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, diese Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit denen der Festspannvorgang genau und mit großer Geschwindigkeit automatisch durchführbar ist.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, c.aß das festspannen in der ersten Phase unter Drehen mit hoher Geschwindigkeit durchgeführt und anschließend zud vollständigen ITe st spannen die Geschwindigkeit "verringert wird.

Die Umschaltung der Drehgeschwindigkeit Ciei' Schraube auf niedrige Geschwindigkeiten im Laufe des Verfahrens dient dazu, einen durch die Motorwucht bedingten .Nachlauf zu verhindern, wenn die Drehung der Schraube am vollständigen Festspannpunkt angehalten wird. Bei Durchführung des Vorganges von Beginn an mit niedriger Geschwindigkeit könnte die Drehung zwar genau am vollständigen Festspannpunkt beendet werden, jedoch würde dadurch die Dauer des Vorgangs außerordentlich verlängert werden.

Die Umschaltung von hoher auf niedrige Drehgeschwindigkeit findet durch Feststellung der auf die Rotationswelle wirkenden Drehkraft oder durch Feststellung der Vorwärtsbewegung der Schraube oder durch einen Zeitsteller statt. Wenn als Rotationsantriebsquelle ein elektrischer Gleichstrom-Motor verwendet wird, kann die Drehkraft mittels des elektrischen Stroms ausgedrückt werden unter Ausnutzung der Tatsache, daß der Strom proportional der Drehkraft ist.

Die vorliegende Erfindung sieht mehrere Verfahren zum präzisen Drehungsstop vor, nachdem die Drehgeschwindigkeit wie oben beschrieben umgeschaltet wurde.

Eines dieser Verfahren besteht darin, eine Schraube um einen bestimmten Winkel ab dem Paßsitzpunkt zu drehen, nach welchem die Drehung der Schraube proportional ihrem Drehungswinkel ist. Ein weiteres Verfahren besteht darin, den vollständigen Festspannpunkt mittels der Drehkraft zu bestimmen. Um bei dem erstgenannten Verfahren den vollständigen Festspannpunkt genauer festzustellen, wird der Paßsitzpunkt während einer

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9 -C u η ί ς ι

Drehung bei niedriger Geschwindigkeit festgestellt. Kurz gesagt, wird der Paßsitzpunkt bei einem Verfahren mittels Drehkraft festgestellt. Dabei wird während einer Drehung bei hoher Geschwindigkeit ein Berührungspunkt zwischen Schraubenkopf und festzuspannendem Teil festgestellt, woraufhin eine bestimmte Gegendrehung ausgeführt wird, was im Hinblick auf einen bei hoher Geschwindigkeit auftretenden Kachlauf bei niedriger Geschwindigkeit geschieht. Dann wird bei niedriger Geschwindigkeit eine ^vorwärtsdrehung ausgeführt, in deren Verlauf der Paßsitzpunkt festgestellt wird. Es folgt eine Drehung um einen bestimmten Winkel bei niedriger Geschwindigkeit, um den vollständigen festspannpunkt zu erreichen.

Bei einem anderen Verfahren wird von hoher auf niedrige Geschwindigkeit kurz vor dem Berührungspunkt zwischen Schraubenkopf und der Oberfläche des festzuspannenden Teils umgeschaltet. Der Umschaltzeitpunkt wird entweder durch einen Zeitsteller bestimmt oder durch die feststellung einer Stellung kurz vor dem Berührungspunkt, d.h. kurz bevor der Schraubenkopf mit der Oberfläche des festzuspannenden Teils in Berührung kommt, unter Bezug auf die Vorwärtsbewegung der Schraube.

!Sobald der Paßsitzpunkt während der Drehung bei niedriger Geschwindigkeit in der oben beschriebenen Weise festgestellt ist, ist der vollständige Festspannpunkt durch Drehung um einen bestimmten Winkel ab dem Paßsitzpunkt bei niedriger Geschwindigkeit leicht festzustellen.

Bei einem Verfahren zur Peststellung des vollständigen Festspannpunktes mittels Drehkraft kann der vollständige- Festspannpunkt außerdem leicht festgestellt werden, indem ein Verfahren angewandt wird, mit dem der Zeitpunkt des Umschaltens von Drehung bei hoher Geschwindigkeit auf niedrige Geschwindigkeit mittels der bei Erreichen des Berührungspunktes ausgeübten Drehkraft festgestellt wird.

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Nach der vorliegenden Erfindung uird die Schraube außerdem über ihre Spannungsgrenze hinaus nach dem Drehwinkelverfahren festgezogen, woraufhin sie in Gegenrichtung ura einen bestimmten Winkel bei niedriger Geschwindigkeit gedreht wird, um die geeignete Festspannkraft zu erreichen.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Jj¹Ig. 1 ein Blockdiagramm der Vorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht dieser Vorrichtung;

Fig. 3 eine detaillierte Seitenansicht der wesentlichen Teile der Vorrichtung;

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 3;

Fig. 5 ein Leistungsdiagramm zur Darstellung einiger Steuerungsbesonderheiten des Schraubenfestspannverfahr ens;

Fig. 6 ein Leistungsdiagramm zur Darstellung weiterer Steuerungsbesonderheiten des Schraubenfestspannverfahrens;

Fig. 7 ein Leistungsdiagramm zur Darstellung anderer Steuerungsbesonderheiten des Schraubenfestspannverfahrens;

Fig. 8 ein Belastungsdiagramm zur Darstellung eines weiteren Steuerungsvorgangs des Schraubenfestspannverfahrens;

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ORfGfNAl:

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ο t; c η

jFig. 9 ein Diagramm, wobei die in ?ig. 8 dargestellte Beziehung als die dem Drehwinkel der Schraube entsprechende Belastung dargestellt wird.

Der in E¹Ig. 1 und 2 dargestellte Motor A einer schnell rotierenden Festspannmaschine, und eine direkt mit der Abtriebswelle B des Motors A verbundene Geschwindigkeitsveränderungseinheit C erhalten direkt von Staierungsgliedern D1, D2 Steuersignale, die den Ausgangssignalen eines Drehdetektors E und eines Drehwinkeldetektors Ji¹ entsprechen, wobei der Vorgang des Schraubenanziehens auf der Grundlage der Drehwinkelmethode stattfindet. Direkt mit der Motorabtriebswelle B verbunden sind die Geschwindigkeitsveränderungseinheit G, der Drehdetektor E₁ der Drehwinkeldetektor F und der Spannkopf G.

In ITig. 2 ist mit II ein festzuspannendes Teil, z.B. eine Platte, und mit I die festzuspannende Schraube bezeichnet.

Nachfolgend wird der mit der oben beschriebenen -Pestspannvorrichtung durchgeführte Schraubenfestspannvorgang näher erläutert.

Zuerst wird das vordere Ende der Schraube I von Hand leicht in ein Schraubloch des Teils H eingeschraubt, dann wird der Spannkopf G auf den Schraubenkopf aufgesetzt. Wenn der Spannkopf G dabei den Schraubenkopf fest umspannt, ist es nicht nötig, die Schraube zuvor in das Teil H einzuschrauben.

Der auf dem Schraubenkopf befestigte Spannkopf G wird nun mit hoher Geschwindigkeit durch den Motor A gedreht, um die Schraube in das Teil H zu schrauben. Wenn die Drehkraft einen vorbestimmten Wert erreicht, wird dies durch den Drehkraftdetektor E festgestellt. Daraufhin veranlaßt das Steuerglied D2 die Geschwindigkeitsveränderungseinheit C, die hohe Geschwindigkeit zu verringern, so daß die Geschwindigkeitsveränderungseinheit G nun langsam gedreht wird. Der Winkel, um

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den der Motor bei dieser geringen Geschwindigkeit weiter dreht, wird durch den Drehwinkeldetektor I¹' festgestellt; wenn ein bestimmter Drehwinkel erreicht ist, veranlaßt der Detektor F die Steuerungsglieder D1 und D2, den Motor A anzuhalten und die Geschwindigkeitsveränderungseinheit G gleichzeitig in die Hochgeschwindigkeitsstellung zurückzuführen.

Durch Wiederholung des oben beschriebenen Vorgangs kann eine weitere Schraube angezogen werden. Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich, können durch diese Verfahren Schrauben jederzeit mit der richtigen .Festspannkraft angezogen werden.

Fig. 3 und 4 zeigen ein konkretes Ausführungsbeispiel einer Festspannvorrichtung, mit einem Motor 1, einer Motorwelle 2 uid einer an der Motorwelle 2 befestigten geschlitzten Scheibe 3. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat der Drehwinkeldetektor die Form einer optischen Kodiereinrichtung 4 mit einer Einheit zur Feststellung des Drehwinkels, das aus einem lichtemittierenden Element 5 und einem lichtaufnehmenden Element 6 besteht, die auf beiden Seiten von der geschlitzten Scheibe 3 einander gegenüberliegend angeordnet sind. Die Scheibe 3 weist Schlitze 7 gleichen Winkelabstands auf, wobei ein von dem auf einer Seite der geschlitzten Scheibe 3 angeordneten lichtemittierenden Element 5 ausgesandter Lichtstrahl von dem auf der anderen Seite der geschlitzten Scheibe 3 angeordneten lichtaufnehmenden Element 6 aufgenommen wird. Wenn die geschlitzte Scheibe 3 gedreht wird, wird ein von dem lichtemittierenden Element 5 zum lichtaufnehmenden Element 6 gesandter Lichtstrahl von diesem direkt aufgenommen.

Das Ausgangssignal des lichtaufnehmenden Elements 6 durchläuft einen Verstärkerkreis, einen Formkreis usw. und ergibt ein Impulssignal, das dann nach plus-minus diskriminiert durch einen plus-minus Diskriminator von einem Zähler zur Anzeige des Drehungswinkels gezählt wird.

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Der -Drehkraftdetektor nach den obigen Ausführungsbeispiel ist wie nachstehend beschrieben angeordnet.

Als notor 1 wird ein Gleichstrommotor verwendet, dessen Strom proportional seiner Drehkraft ist. Unter Ausnutzung dieser Eigenart wird die Drehkraft durch Ermittlung des Stromwertes festgestellt.

Bei der Schraubenfestspannvorrichtung nach dem obigen Ausführungsbeispiel wird die Drehkraft mittels des von dem Motor "1 aufgenommenen Stromwerts in der Weise ermittelt, daß die Spannung am hotor 1 zur Verringerung der Drehzahl reduziert wird, wenn die Drehkraft etwa ein Drittel derjenigen Drehkraft erreicht hat, die für das vollständige Festspannen notwendig ist, während die optische Kodiereinrichtung 4 die Impulse zählt, bis eine einem vorbestimmten Winkel entsprechende Zahl erreicht ist, woraufhin die Drehung des Motors 1 gestoppt wird. Da die Drehgeschwindigkeit der Festspannvorrichtung kurz vor dem Stop auf etwa 10 UpM verringert worden ist, wird ein sofortiger Stop ohne durch Massenkraft bewirkten Kachlauf erre.icht, so daß ein sehr genaues Festspannen der Schraube gewährleistet ist . Die Ziffer 8 in Fig. 3 bezeichnet außerdem ein Steckgehäuse.

Statt der im obigen Ausführungsbeispiel verwendeten optischen !Codiereinrichtung können die unter dem Warenzeichen "Sony Magnescale" bekannten oder anderen geeignete Drehwinkeldetektoren verwendet werden.

Zur genaueren Bestimmung der auf die Schraube nach vorgenommenem Festspannen wirkenden Axialkraft ist es wünschenswert, den passenden Schraubensitz während der langsamen Drehung festzustellen. Hierzu sind folgende Verfahren ratsam:

Eines dieser Verfahren besteht darin, die Schraube mit hoher Geschwindigkeit zu drehen, bis ein Berührungspunkt erreicht

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ist, woraufhin die Schraube leicht in Ge genrich tung gedreht und dann langsam in Vorv/är'tsrichtung gedroht wird, bis die Schraube ihren passenden Sitz erreicht. Die Schraube wird von dem Paßsitspunkt ab langsam um einen bestimmten '.Zinke 1 weitergedreht, um sie völlig festzuspannen.

Kit dem Berührungspunkt ist ein Zeitpunkt gemeint, an dem der Schraubenkopf mit der überfläche des fesfczuspannenden Teils in Berührung kommt.

Veränderungen der Drehkraft 1! gegenüber der Zeit sirvi -Auren die Kurve e in Fig. 5 dargestellt, wobei der Punkt ^1 den Berührungszeitpunkt, der Punkt A2 den Pa.3sitzzeitpu.nkfc und der Punkt B den Zeitpunkt des vollständigen ifestspannens angibt. Der Punkt A1 wird durch einen Drehkraftdetektor festgestellt. Dadurch wird die Drehkraft vorbestimmt, die ausgeübt wird, wenn der Schraubenkopf nit der Überfläche des festzuspaimenden Teils in Berührung kommt.

Die Schraube wird mit hoher Geschwindigkeit in da.i Schraubloch geschraubt, und wenn die ausgeübte Drehkraft der oben erwähnten Drehkraft entspricht, wird die Drehung des Ilotors gestoppt. Die Größe der Drehkraft am Punkt Al ist bei TO in ?ig. 5 angegeben. Wenn der Drehkraftdetektor diese Kraft ΐϋ feststellt, wird ein Impulssignal f-1 ausgesandt, wodurch die Rotation des Hotors gestoppt wird, l/enn sie vollkommen gestoppt ist, wird der Motor in Gegenrichtung gedreht. Über den Bereich in, der vom Beginn des Schraubenfestsparmvorganges bis zum Punkt A1 reicht, wird der Motor, wie bei g-1 gezeigt, mit hoher Geschwindigkeit gedreht.

Das ausgesandte Irapulssignal f-1 stoppt die .Rotation des Hotors; infolge seiner Wucht aufgrund der schnellen Drehung rotiert er jedoch etwas weiter, bevor er anhält. Infolgedessen übersteigt die Drehkraft den Punkt A1. Dann wird der Motor mit geringer Geschwindigkeit g-2 über einen Bc-reich P in Ge-

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genrichtung gedreht. Diese Gegenbexvegung verringert die Drehkraft, und der Motor wird in der Nähe von T_ gestoppt und dann mit geringer Geschwindigkeit g-j5 über einen Bereich η in Vorwärtsrichtung gedreht. Dabei kann nach dem Feststellen des Punktes A1 der Beginn und das Ende der Gegendrehung und der Beginn und das 'Ende der langsamen Vorwärtsbewegung durch einen Zeitmesser oder dergleichen bestimmt werden. Außerdem kann der Umfang der Gegendrehung durch Verwendung eines Viinkeldetektors festgestellt werden, um den Winkel des Überschreitens von Punkt A1 zu finden, wobei dieser Überschreitungswinkel alleine oder zusammen mit einem anderen Wert gesteuert werden kann.

Während der langsamen Vorwärtsdrehung wird der Paßsitzpunkt A2 festgestellt. Dies geschieht ebenfalls durch den Drehkraftdetektor. Die Drehkraft Ϊ1 am Paßsitzpunkt ist auf etwa ein Drittel der .Drehkraft zum völligen Festspannen festgesetzt. Wach dem Feststellen der Drehkraft T1 wird ein Impulssignal f-2 ausgesandt, wodurch der Drehwinkeldetektor betätigt wird, iiachdem der Punkt A2 erreicht ist, wird die Schraube um einen dem festgesetzten Winkel entsprechenden Betrag angezogen, um den Festspannvorgang su vollenden. So ist ein sehr genaues Fesbspannen möglich. Das Impulssignal f-2 am Punkt A2 veranlaßt einen Drehwinkeldetektor, z.B. eine optische Kodiereinrichtung, die Zählung zu beginnen, wobei Impulse wie bei h_ in Fig. 5 dargestellt, verwendet werden, und wobei, wenn die festgesetzte Impuls zahl erreicht; ist, die Drehung des Motors eingestellt wird.

Das andere Verfahren zum Feststellen des Paßsitzpunktes bei geringer Geschwindigkeit ist in Fig. 6 dargestellt, wobei die Zeit m zur schnellen Drehung der Schraube durch einen Zeitmesser festgesetzt wird. Hierbei wird die Zeit m jedoch so eingestellt, daß das Umschalten von hoher auf geringe Geschwindigkeit kurz vor dem Paßsitzpunkt A stattfindet.

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Bei dieser Anordnung wird der 1-Yißritzpunkt A bei geringer Geschwindigkeit festgestellt, !»en« die Schraube um einen bestimmten Winkel von Punkt A bowo-r wird, ist es mit Hilfe eines Drehwinke!detektors möglich, sicherzustellen, daß die auf die Schraube wirkende Axialkraft, d.h. die Schraubenfestspannkrafb, dem vorbestimmten Wert entspricht.

Veränderungen der Drehkraft T gegenüber der Zeit während des Schraubenfestspannvorgangs nach den; oben beschriebenen Verfahren sind in einer Kurve a_ dargestellt. Zeitabhängige Veränderungen der Motordrehzahl sind durch b dargestellt, und die Zählung der Impulszahl durch den Drehuinkeldetektor ist durch C_- angegeben. Ein Punkt j3 auf der Kurve a_ zeigt außerdem den Zeitpunkt des völligen Eestspannens an. Der ürehkraftwert TO am Paßsitzpunkt A ist auf etwa ein Drittel des völligen Pestspannwertes festgesetzt.

Bei den oben beschriebenen Verfahren findet die Drehung im ersten Stadium bei hoher Geschwindigkeit statt, wird im mittleren Stadium verlangsamt, und nachdem der Pestsitzpunkt erreicht ist, wird das Drehwinkelverfahren angexvandt, um eine äußerst genaue EestSpannkraft auf die Schraube auszuüben. Die Erfindung kann jedoch auch wie nachstehend beschrieben ausgeführt werden.

Die Umschaltung von hoher auf geringe Geschwindigkeit findet am Berührungspunkt statt, und der völlige Eestpsnnpunkt wird mittels Drehkraft bestimmt. Wenn ein elektrischer Motor verwendet wird, wird die Drehkraft mittels des Motorstromwertes durch einen Detektor festgestellt, wobei die Tatsache ausgenutzt wird, daß Drehkraft und Stromwert voneinander abhängig sind, wie oben ausgeführt.

Es ist natürlich auch möglich, die Drehkraft direkt festzustellen, wofür jedoch ein Drehkraftdetektor erforderlich ist.

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Demgegenüber hat die feststellung der Drehkraft iiber den Stromwert den Vorteil, daß ein Drehkraftdetektor entfallen kann.

Fig. Ί' zeigt Veränderungen des frotorstromes und der Drehzahl bei dem oben beschriebenen Verfahren. Ein Punkt A bezeichnet dnbei den Berührungspunkt und ein Punkt B den vollständigen Fg r>t spannpunkt.

Die Punkte Λ und B werden, wie weiter oben beschrieben, bestimmt.

nachfolgend wird ein weiteres Verfahren zum Pestspannen von Schrauben nach der vorliegenden Erfindung beschrieben.

Die Schraube wird bei diesem Verfahren nach der Dehnungsgrenze noch weiter angezogen, bis ein Bereich erreicht wird, in dem die Festspannkraft nicht mehr proportional dem Dehnungswert der Schraube ist, worauf die Schraube um einen bestimmten Winkel in Gegenrichtung gedreht wird, um die geeignete FestSpannkraft zu erhalten.

Die Beziehung zwischen Spannung G* und Dehnung € , z.B. bei einer Schraube hoher Zugfestigkeit, wobei ein Punkt Q auf der durchgezogenen Kurve den sogenannten Berührungspunkt der Schraube dax^stellt, bis zu dem aufgrund noch ungenügender Berührung zwischen Schraube und festzuspannendem Teil keine Spannung C oder Dehnung ζ. erscheint, ist in Fig. 8 dargestellt. Da die Schraube ab diesem Punkt O_- festgespannt wird, nehmen Spannung 9 und Dehnung £ in etwa proportional zu bis zu einem Punkt P, der etwa 80% der Spannungsgrenze entspricht (wobei diese Zahl je nach dem Anbringungsort der Schraube differiert). Die Spannung β* Λ an diesem Punkt P entspricht der optimalen FestSpannkraft, und es wird wünschenswert, das Festspannen zu beenden. Wenn die Schraube ab dem Spannungsgrenzpunkt Q noch weiter gespannt wird, steigt die Spannung & nur noch leicht an,

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bis schließlich der maximale Spannungspunkt erreicht ist, ab dem das liaterial bei jedem weiteren Spannen bricht. Selbst wenn daher bis zum maximalen Spannungspunkt X gespannt wird, wird das Festspannen wirksam, wenn die Spannung auf etwa 6" zurückgebracht wird.

Die vorliegende Erfindung dient also dazu, unter Anwendung des Drehwinkelverfahrens die Gehraube um einen bestimmter, winkel in Gegenrichtung zu drehen, nachdem sie in einein .bereich zwischen A und B festgespannt wurde, wodurch die optimale j'estspannkraft erreicht wird. JJ'ig. 9 zeigt das Prinzip .-ies Verfahrens, wobei die Spannung (Festspannkraft; eine^vi Schraube gegenüber dem Festspannwinkel dargestellt ist. Der Paßsitzpunkt wird in einem Vorgang bei hoher oder niedriger Geschwindigkeit festgestellt, und die Schraube wird um einen bestimmten Winkel gedreht, wobei die itestspannkraft ,jedoch avischen den limkten A§_ und 3s_ aufgrund fehlerhafter ürehkraftfeststellung oder schwankendem lieibungskoeffizienten variiert. Wenn die Schraube jedoch um einen bestimmten Winkel ab dem Punkt A§_ oder Ab gedreht wird, um in ihrem, elastischen Bereich festgespannt zu werden, erreicht sie den Punkt A oder B. An den Punkten A und B nimmt die Spannung gegenüber dem j'estspanndrehwinkel, d.h. die Dehnung der Schraube, nur noch leicht zu, so daß der Unterschied zwischen den Festspannkräften an diesen Punkten A und B gering ist. Wenn daher die Schraube um einen bestimmten Winkelyö vom Punkt A oder 3 zurückgedreht wird, ergibt sich eine bleibende Spannung, und es xvird eine Jiestspannkraft derselben Festspanngenauigkeit wie beim Punkt A oder B erreicht, wobei die Belastung etwa dein optimalen Wert Φ 1 entspricht.

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BAD ORIGINAL

Claims

255Π25 1

paienfenwSliei
München 40, c^boüislrsße 34

Patentansprüche

( 1, !Verfahren zum automatischen .Festspannen von Schrauben, dadurch gekennzeichnet, daß das festspannen in der ersten Phase unter JJrehen mit hoher Geschxvindigkeit durchgeführt und anschließend zum vollständigen Festspannen die Geschwindigkeit verringert wird.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschalten von noher auf niedrige Geschwindigkeit am Berührungspunkt des Schraubenkopfs mit der Oberfläche des festzuspannenden Teils stattfindet.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Paßsitzpunkt der Schraube mit geringer Geschwindigkeit überschritten wird.

4-. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Paßsitzpunkt der Schraube bei niedriger Geschwindigkeit festgestellt wird, und daß das festspannen ab dem Paßsitzpunkt bis zum vollständigen Festspannpunkt bei niedriger Geschwindigkeit und mit Drehung um einen bestimmten Winkel durchgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschalten von hoher auf niedrige Geschwindigkeit durch einen Drehkraftdetektor ausgelöst wird, und daß der vollständige Festspannpunkt durch Festsetzung der Drehkraft oder durch Drehwinkelverfahren bestimmt wird.

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6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Antrieb ein elektrische!· Motor verwendet ward, und daß die Umschaltung; von hoher auf niedrige Geschwindigkeit durch Veränderung des Ilotor.stroms oder des Spannungswertes ausgelöst wird.

7· Verfahren nach Anspruch '!,dadurch gekennzeichnet, daß für den Antrieb ein elektrischer Plot or verwendet wird, und daß die Umschaltung von hoher auf niedrige Geschwindigkeit und der vollständige Pestspannpunkt durch den Motorstrom oder den Spannungswert bestimmt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube mit hoher Geschwindigkeit bis zum Berührungspunkt gedreht wird, daß sie dann durch Gegendrehung leicht gelockert wird, der Pestsitzpunkt mit niedriger Geschwindigkeit durch Vorwärtsbewegung überschritten und nach dem Paßsitzpunkt mit niedriger Geschwindigkeit nach dem Drehwinkelverfahren bis zum vollständigen PestSpannpunkt gedreht wird.

9- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube mit hoher Geschwindigkeit bis zu einem Punkt kurz vor dem Paßsitzpunkt gedreht wird, wobei der Drehungsbereich hoher Geschwindigkeit von einem Zeitsteller bestimmt wird, daß die Schraube den Paßsitzpunkt bei niedriger Geschwindigkeit überschreitet und bei niedriger Geschwindigkeit nach dem Drehwinkelverfahren bis zum vollständigen Pestspannpunkt gedreht wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Berührungspunkt unter Verwendung eines als Antriebsquelle verwendeten elektrischen Motors durch den Ilotorstrom oder den Spanntmgswert festgestellt wird, daß die Schraube mit hoher Geschwindigkeit bis zum Paßsitzpunkt gedreht wird, dann durch Gegenbewegung etwas gelockert wird, den Paßsitz-

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"Punkt durch Drehung bei niedrirer Geschwindigkeit überschreitet und dann mit niedriger Geschwindigkeit nach dem Drehwinkelverfahren bis. zum vollständigen Festspannpunkt gedreht wirn.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Paßsitzpunkt unter Verwendxmg eines elektrischen Motors als Antriebsquelle durch den Iuotorstrom oder Spannungswert festgestellt wird, daß die Schraube bei hoher Geschwindigkeit bis zu einem Punkt kurz vor dem Paßsitzpunkt gedreht wird, wobei die hohe Drehgeschwindigkeit durch einen Zeitsteller bestimmt wird, und daß die Schraube den Paßsitzpunkt bei niedriger Geschwindigkeit überschreitet und dann bei niedriger Geschwindigkeit anhand des Drehwinkelverfahrens bis zum Festspannpunkt gedreht wird.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube bis über die Spannungsgrenze hinaus festgezogen wird und dann zum vollständigen Festspannen um einen bestimmten Winkel in Gegenrichtung bei niedriger Geschwindigkeit gedreht wird.

13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube bei hoher Geschwindigkeit bis zum Berührungspunkt und dann bei niedriger Geschwindigkeit um einen bestimmten Winkel gedreht wird, der die Spannungsgrenze überschreitet, und sodann bei niedriger Geschwindigkeit um einen bestimmten Winkel in Gegenrichtung bewegt wird, um die geeignete FestSpannkraft zu erhalten.

14. Vorrichtung zum Festspannen von Schrauben, gekennzeichnet durch einen Schraubenfestspannmotor, eine an dem Hotor befestigte Geschwindigkeitsveränderungsvorrichtung zum Umschalten von hoher auf niedrige Drehgeschwindigkeit an einem vorbestimmten Zeitpunkt während des Schraubenfestspannvorgangs, einen Drehkraftdetektor zum Feststellen der durch die Motorwelle ausgeübten Drehkraft, und einen Drehwinkeldetektor

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zum Drehen der Schraube um einen bestimmten V/inkel von einem vorbestimmten Zeitpunkt an und zum Stoppen der Drehung des Motors, wobei durch !Feststellung der vorbestimmten Drehkraft durch den Drehkraftdetektor die Geschwindigkeitsveränderungsvorrichtung sowie der Drelminkeldetektor betätigt werden.

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