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Anzugssystem mit einem Qualitätsprüfgerät
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Die Erfindung betrifft ein Anzugssystem zum Anziehen eines Befestigungselementes
bis zu einem vorbestimmten Zustand.
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Mit der zunehmenden Betonung der Produkt zuverlässigkeit und Produktsicherheit
wird mehr Betonung auf die Verbindungsaufbauten innerhalb der Produkte gelegt, um
die-Unversehrtheit -der Aufbauten und entsprechend die Zuverlässigkeit und Sicherheit
der
Produkte zu verbessern. Da es seit langem bekannt ist, daß für eine optimale Verbindungsunversehrtheit
die zur Sicherung der Verbindungsaufbauten verwendeten Befestigungselemente bis
zu einem vorbestimmten Zustand angezogen werden sollten, der anzeigt, daß die axiale
Bemessungsbelastung erzeugt worden ist und auf den Verbindungsaufbau einwirkt, und
da man seit langem erkannt hat, daß konventionelle Anzugssysteme, wie z.B. vom Drehmoment
geregelte Systeme in Zusammenbau-Pließbandoperationen zum Anziehen von Befestigungselementen
auf ihre Bemessungsbelastung relativ ungenau sind, ist besonderer Nachdruck auf
Anzugs systeme gelegt worden. Demzufolge sind oder werden verschiedene verfeinerte
Anzugssysteme benutzt, welche das Anziehen eines Befestigungselementes in einem
Verbindungsaufbau auf vorbestimmte, genauer auf die Bemessungsbelastung bezogene
Zustände regeln und daher einen relativ großen Genauigkeitsgrad im Endzustand der
Verbindung schaffen.
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Beim Anziehen gewisser Verbindungsaufbauten hat man es als wünschenswert
erkannt, die Größe oder andere Zustände der entscheidenden Eingangseigenschaft,
d .h. die Eingangseigenschaft des Anzugszyklus, die benutzt wird, um zu bestimmen,
daß das Befestigungselement in seinen vorbestimmten Zustand angezogen worden ist,
zu benutzen, um eine Anzeige des Zustandes des Befestigungselementes und der Verbindung
zu schaffen. Solche Anzeigen werden benutzt, um Fließbandbedienungspersonen, Qualitätsprüfinspektoren
und anderen zu signalisieren, daß das Befestigungselement und die Verbindung zu
einem vorbestimmten Zustand angezogen worden sind.
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Gewisse Systeme der oben angeführten verfeinerten Anzugssysteme beruhen
jedoch nicht ausschließlich auf der Größe oder einem anderen Zustand einer besonderen
Eingangseigenschaft des Anzugszyklus, sondern beruhen vielmehr auf gewissen Beziehungen,
deren Verwendung nicht für eine leicht unterscheidbare und bedeutungsvolle
Anzeige
des Zustandes des Befestigungselementes sorgt.
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Daher müßten zeitraubende Versuche durchgeführt werden, um den Zustand
des Befestigungselementes am Ende des Anzugszyklus zu messen. Solche Versuche können
jedoch ungeeignet sein für gewisse Anzugsoperationen am Zusammenbau-Pließband.
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Die Erfindung ist darauf gerichtet, ein An«.ugssystem zum Anziehen
eines Befestigungselementes bis zu einem vorbestimmten Zustand zu schaffen, welches
ein Meßsystem zur Qualitätsprüfung enthält, das den Zustand ae s des Befestigungselementes
im vorbestimmten Zustand mißt, wobei eine leicht unterscheidbare und bedeutungsvolle
Anzeige des Zustandes des Befestigungselementes am Ende eines Anzugszyklus geschaffen
wird.
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Dies wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine Schraubenschlüsseleinrichtung
zum Anziehen eines Befestigungselementes, eine Regelungseinrichtung, die operativ
mit der Schraubenschlüsseleinrichtung verbunden ist, um die den Antrieb der Schraubenschlüsseleinrichtung
in dem vorbestimmten Zustand abzuschalten, und eine Qualitätsprüfeinrichtung zum
Messen des Zustandes des Befestigungselementes in dem vorbestimmten Zustand und
zum Schaffen einer Anzeige dieses Zustandes.
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Das Meßsystem zur Qualitätsprüfung weist insbesondere eine Einrichtung
auf, um zu bestimmen, ob erste und zweite Anzugseigenschaften beim vorbetimmten
Zustand innerhalb eines Bereiches liegen, wie es von diesen Eigenschaften beim vorbestimmten
Zustand erwartet wird. Falls erwünscht, können Anzeige signale erzeugt werden, welche
anzeigen, daß die Anzugseigenschaften innerhalb des Bereiches oder unterhalb der
unteren Grenzen oder oberhalb der oberen Grenzen des Bereiches liegen.
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Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben
sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung.
Darin zeigen:
Pig. 1 eine grafische Dardellung der Beziehung zwischen
zwei Anzugseigenschaften, die bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
benutzt werden, Fig. 2 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform
eines Anzugssystems gemäß der Erfindung und Fig. 3 eine Schnittansicht längs der
Linie 3-3 der Fig. 2.
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In Fig. 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines Anzugssystems
gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt, welche einen Schraubenschlüssel 50
zum Anziehen eines Befestigungselementes, eine Regelungseinrichtung 51 zum Unterbrechen
des Antriebs des Schraubenschlüssels, wenn das BefestigungseRement bis zu einem
vorbestimmten Zustand angezogen worden ist, und eine Meßeinrichtung 53 zur Qualitätsprüfung
aufweist, welche für eine Anzeige des Zustandes des Befestigungselementes im vorbestimmten
Zustand sorgt.
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Wie in Fig. 2 gezeigt ist, weist der Schraubenschlüssel einen pneumatischen
Motor 52 auf, dessen Betrieb durch ein geeignetes Magnetventil 54 gesteuert wird
und der eine Ausgangswelle 56 durch einen irehzahlreduziergetriebekasten 58 antreibt,
so daß die Ausgangswelle sich nicht mit der gleichen großen Drehzahl wie der Motor
dreht. Die Ausgangswelle 56 trägt ein Anpaßstück 57 zur Befestigung einer Mitnehmerbacke
59 und ist in einer geeigneten Drehlageranordnung gelagert, welche die Drehung erleichtert
und Biegebeanspruchungen in der Ausgangswelle aufnimmt. Die Lageranordnung 60 kann
in einem festen Rahmen 62 gelagert sein, wobei jedoch die Benutzung des Rahmens
für die Durchführung der Erfindung nicht notwendig ist. An diesem Punkte soll angemerkt
werden, daß der Motor 52, der als Luftmotor beschrieben wird, auch von irgendeiner
anderen geeigneten Bauart
sein kann, z.B. von elektrischer, hydraulischer
oder irgendeiner Kombination von pneumatischer, elektrischer oder hydraulischer
Bauart. Es wird darüber hinaus angemerkt, daß die soweit beschriebene Vorrichtung
im wesentlichen bekannt ist und nicht weiter im einzelnen erläutert werden muß.
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Zwischen dem Getriebekasten 58 und der Lageranordnung 60 ist eine
Wandlereinrichtung in Porm eines Drehmomentelemenes 64 angeordnet, welches ein das
augenblickliche dem Befestigungselement zugeführte Drehmoment darstellendes Signal
erzeugt. Das Drehmomentelement 64 weist eine erste Befestigungsplatte 66 zur Befestigung
des Elementes am Getriebekasten 58 und eine zweite Befestigungsplatte 68 zur Befestigung
des Elementes an der Lageranordnung 60 auf0 In axialer Richtung des Schrabenschlüssels
zwischen den Befestigungsplatten 66 und 68 sind eine Mehrzahl von Strebebauteilen
70 vorgesehen, welche etwas verformbar sind, d.h. welche relativ steife Bauteile
darstellen, die etwas um die Achse des Schraubenschlüssel verdreht werden können.
Wenn der Schraubenschlüssel 50 in Betrieb ist, um ein Befestigungselement anzuziehen,
verursacht das auf den Schraubenschlüssel wirkende Reaktionsdrehmoment eine Verdrehung
der Strebebauteile 70 um die Achse des Schraubenschlüssels, wobei der Betrag der
Verdrehung proportional zu dem Reaktionsdrehmoment ist, welches natürlich im wesentlichen
gleich und entgegengesetzt zu dem Drehmoment ist, mit welchem das Befestigungselement
beaufschlagt wird. Jedes Strebebauteil 70 trägt einen Dehnungsmesser 72, welcher
Teil einer Wheatston'schen Brückenschaltung (nicht gezeigt) ist, um ein das augenblickliche
dem Befestigungselement zugeführte Drehmoment darstellendes elektrisches Signal
zu erzeugen. Anstelle von Dehnungsmessern können zur Erzeugung des elektrischen
Signals Berührungs- oder Abstandsverschiebungsmesser benutzt werden.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform ist weiterhin ein Abstandsmeßkopf
74 vorgesehen, welcher im Gehäuse des Motors 52 in der Nähe und im radialen Abstand
von Drehflügeln 76 im Motor, wie deutlich in Fig. 2 dargestellt ist, gelagert ist.
Der Abstandsmeßkopf 74 kann in Form einer Induktionsspule ausgebildet sein, welche
ein elektrisches Signal erzeugt, wenn Metall ihr magnetisches Peld passiert. Da
die Flügel 76 sich drehen, wenn das Befestigungselement angezogen wird, werden durch
den Abstandsmeßkopf 74 Signale erzeugt, welche feste Zunahmen der Drehung des Befestigungselementes
darstellen. Die Größe dieser Zunahmen hängt von der Anzahl der Flügel 76 im Motor
52 und dem Ubersetzungsverhältnis des Getriebekastens 58 ab. Es wird angemerkt,
daß der Abstandsmeßkopf 74 ebenfalls mit einem der Zahnräder im Getriebekasten 58
in ähnlicher Weise zusammenwirken könnte.
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An dieser Still wird angemerkt, daß das Regelungssystem 51 im wesentlichen
mit der Offenbarung der gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung (Serial No. .
. . ) übereinstimmt, die gleichzeitig im Namen von John T. Boys für ein Verfahren
und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Drehsteifigkeit oder linearen Steifigkeit
angemeldet worden ist, welche eine continuation-in-part-Anmeldung der US-Patentanmeldung
Serial No. 357 920, angemeldet am 7. Mai 1973, darstellt. Es wird jedoch angemerkt,
daß verschiedene andere Regelungssysteme benutzt werden können in Ubereinstimmung
mit der vorliegenden Erfindung. Das Ausgangssignal des Drehmomentelementes 64, das
das augenblickliche dem Befestigungselement zugeführte Drehmoment darstellt, wird
auf einen Drehmomentverstärker 78 gegeben, welcher das Drehmomentsignal auf eine
Größe verstärkt, welche mit dem Rest des Regelungssystems kompatibel ist. Vom Verstärker
78 wird das Drehmomentsignal durch eine Schieberegistereinrichtung geleitet, welche
bei dieser Ausführungsform eine Reihe von Iadungsgekoppelten Vorrichtungen
in
Form von Abtast- und Ilalteschaltungen 80, 82, 84 und 86 aufweist. Die Schieberegistereinrichtung
wird durch Signale getaktet, welche feste Winkelzunahmen der Verschiebung des Befestigungselementes
darstellen. Demgemäß werden Signale vom Abstandsmeßkopf 74, welche die Form von
nadelförmigen Impulsen aufweisen, zu einem Rechteckwellengenerator 88 geleitet,
welcher die Signale formt und die geformten Signale durch einen Sehnenlängenteiler
90 zu einem Analogschaltmitnehmer 92 leitet, welcher aufeinanderfolgend die Abtast-
und Halteschaltungen taktet. Der Sehnenlängenteiler 90 ist eine geeignete Teilerschaltung,
welche die Impulse vom Rechteckwellengenerator 88 elektronisch durch 1, 2, 4, 8,
16 oder 32 teilt, so daß jeder Impuls oder jeder zweite Impulse oder jeder vierte
Impuls usw. zum Takten des Schieberegisters benutzt wird.
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Der Analogschaltmitnehmer 92, obwohl nicht notwendig, gewährleistet,
daß jede Abtast- und Halteschaltung ihr gespeichertes Signal vor Aufnahme eines
neuen Signales entladen hat. Demgemäß taktet der Analogschaltmitnehmer 92 aufeinanderfolgend
die Abtast- und Halteschaltungen, wobei zunächst die Schaltung 86, dann die Schaltung
84, dann die Schaltung 82 und schließlich die Schaltung 80 getaktet wird. Demzufolge
hat die Abtast- und Halteschaltung 86 ihr gespeichertes Signal entladen, bevor sie
ein neues Signal von der Abtast- und Xalteschaltung 84 empfängt, und s eiter. Das
Ausgangssignal der Abtast- und Halteschaltung 86 stellt das Drehmoment dar, das
einen bestimmten Drehabstand vor diesem besonderen Augenblick vorhanden war, und
wird durch ein Gradientenregister oder eine Vergleicherschaltung 94 in Form eines
Differenzverstärkers geleitet, welcher ebenfalls ein das augenblickliche dem Befestigungselement
zugeführte Drehmoment darstellendes Signal vom Drehmomentverstärker 78 empfängt.
Die Vergl eicherschal tung 94 subtrahiert ihre Bingangssignale und erzeugt ein Ausgangssignal,
das den augenblicklichen Gradienten der Drehmoment-
Drehung-Kurve
darstellt, welche für das besondere anzuziehende Befestigungselement entworfen werden
kann. Das Gradientensignal von der Vergleicherschaltung 94 wird auf einen geeigneten
Gradientensignalverstärker 96 gegeben, welcher das Signal zu einer Größe verstärkt,
die mit dem Rest des Regelungssystems kompatibel ist.
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Von dem Gradientensignalverstärker 96 wird das augenblickliche Gradientensignal
zu einer Einrichtung geleitet, um den maximalen Gradienten zu bestimmen, und ebenfalls
zu einer Einrichtung, um das maximale und das augenblickliche Gradientensignal zu
vergleichen. Um zunächst die Einrichtung zur Bestimmung des maximalen Gradienten
anzusprechen, weist diese Einrichtung einen Vergleicher des maximalen Gradienten
auf, welcher Eingangssignale vom Gradientensignalverstärker 96 und von einer Abtast-
und Halteschaltung 102 empfängt, welche ebenfalls Signale vom Gradientensignalverstärker
96 empfängt.
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Wie hiernach deutlicher wird, speichert die Abtast- und Halteschaltung
102 ein Signal, das den maximalen Gradienten darstellt, welcher bis zu einem Punkt
im Anzugszyklus vor dem augenblicklichen Ausgangssignal vom Gradientensignalverstärker
aufgetreten ist. Der Vergleicher 100 bestimmt, ob das augenblickliche Gradientensignal
vom Gradientensignalverstärker 96 oder das vorher von der Abtast- und Halteschaltung
102 gespeicherte Signal größer ist. Wenn das augenblickliche Gradientensignal größer
ist, liefert der Vergleicher 100 ein Ausgangssignal zu einem UND-Glied 104, das
außerdem Signale vom Analogschaltmitnehmer 92 empfängt, wenn der Schaltmitnehmer
ein Taktsignal zur Abtast- und Halteschaltung 84 ausgibt. Wenn beide Signale vom
UND-Glied 104 empfangen werden, liefert dieses ein Signal zur Abtast- und Halteschaltung
102, das die Abtast- und Halteschaltung in die Lage versetzt,ein neues Signal vom
Gradientensignalverstärker 96 zu empfangen, das den größeren Gradienten darstellt.
Wenn der augenblickliche Gradient kleiner
ist, erzeugt der Vergleicher
100 kein Ausgangssignal. Dies gilt ebenfalls für das UND-Glied 104, so daß die Abtast-und
Halteschaltung 102 kein neues Gradientensignal empfangen kann. Durch Verwendung
des Taktsignales vom Analogschaltmitnehmer 92 zur Abtast- und Halteschaltung 84
wird eine Zeitverzögerung geschaffen, welche ermöglicht, den Vergleich durchzuführen,
bevor ein Taktsignal durch das UND-Glied 104 geliefert werden kann und bevor ein
neues Gradientensignal erzeugt werden kann.
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Im Hinblick auf die Einrichtung zum Vergleichen des größten und des
augenblicklichen Gradientensignals kann man erkennen, daß bei der Zuleitung des
den maximalen Gradienten darstellenden Signals von der Abtast- und Halteschaltung
102 zum Vergleicher 108 auEgeteilt wird und zu einer Teilungsschaltung 106 geleitet
wird, welche das Signal durch die vorgegebene Beziehung teilen kann, welche zur
Bestimmung der Der3ngsgrenze, gezeigt bei X auf der Drehmoment-Drehung-Kurve in
Fig. 1 für das besondere anzuziehende Befestigungselement benutzt wird. Wenn die
vorliegende Beziehung 50 ist, was bevorzugt wird und in der oben angeführten US-Patentanmeldung
von John T. Boys erläutert wird, halbiert die Teilungsschaltung 106 das maximale
gespeicherte Gradientensignal und liefert das Signal zu einem Steuerungsvergleicher
98, so daß es mit einem augenblicklichen Gradientensignal vom Gradientensignalverstärker
96 verglichen werden kann, das ebenfalls dem Steuerungsvergleicher zugeführt wird.
Wenn die Eingangssignale des Steuerungsvergleichers gleich sind, oder wenn das Gradientensignal
kleiner als das geteilte maximale Gradientensignal ist, erzeugt der Steuerungsvergleicher
ein Ausgangssignal, das zu einem weiteren UND-Glied 108 geliefert wird. An dieser
Stelle wird angemerkt, daß das Ausgangssignal des Vergleichers 98 direkt zu einem
Ventilsteuerungsverstärker 110 geliefert werden
könnte, welcher
das Signal auf eine geeignete Größe verstärken würde, um das Solenoid im Ventil
54 zu schließen und den Motor 52 zu stoppen. Um jedoch zu gewährleisten, daß der
Vergleicher 98 nicht unabsichtlich ein Ausgangssignal im Bereich vor dem Anziehen
der Drehmoment-Drehung-Kurve erzeugt, d.h. im Bereich, der vom Schnittpunkt der
Achsen zum Punkt A gezeigt ist, in welchem die Befestigungselemente sich relativ
frei drehen und noch nicht mit den Teilen der Verbindung in Eingriff gekommen sind,
um die Spannbelastung in dieser Verbindung aufzubauen, wird das UND-Glied 108 benutzt,
das ein zusätzliches Eingangssignal von einem Paßdrehmomentvergleicher 112, wie
auf der in Fig. 1 gezeigten Kurve dargestellt ist, empfängt. Die augenblicklichen
Drehmomentsignale werden vom Drehmomentverstärker 78 zu einem Paßdrehmomentvergleicher
112 geleitet, welcher ebenfalls ein Eingangssignal von einem voreingestellten Paßdrehmomentsignalgeber
114 empfängt, der z.B. die Form eines geeigneten Potentiometers zur Erzeugung eines
vorbestimmten Eingangssignals aufweisen kann, das ein ungefähr dem Paßdrehmoment
entsprechendes Drehmoment darstellt. Die Einstellung im Paßdrehmomentsignalgeber
114 braucht nicht genau dem Paßpunkt zu entsprechen und kann eine Annäherung darstellen.
So würde z.B. ein Signal genügen, das ungefähr 20 des Drehmomentwertes, der an der
Dehnungsgrenze erwartet wird, darstellt. Wenn das augenblickliche Drehmoment signal
vom Verstärker 78 das durch den PaBdrehnomentsignalgeber 114 erzeugte Signal übersteigt,
erzeugt der Vergleicher 112 ein Ausgangssignal zum UND-Glied 108, wodurch die Zuleitung
des Signals vom Steuerungsvergleicher 98 zum Ventilsteuerungsverstärker 110 ermöglicht
wird. Das Ausgangssignal des Ventilsteuerungsverstärkers 110 wird zua-Magnetventil
54 geleitet, wobei dieses geschlossen und der Motor 52 gestoppt wird. Daher würden
irgendwelche Signale, die zufällig durch den Steuerungsvergleicher 98 in dem Bereich
der Drehmoment-Drehung-
Kurve vor dem Anziehen erzeugt würden,
das Magnetventil 54 nicht schließen. Schließlich ist ein Rückstellschalter vorgesehen,
der benutzt werden kann, um die Schaltungen zu löschen und das Werkzeug für einen
neuen Anzugsvorgang für ein anderes Befestigungselement vorzubereiten.
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Im Hinblick auf die obige Beschreibung des Schraubenschlüssels und
des Regelungssystems kann man erkennen, daß ein relativ genaues Anzugssystem geschaffen
worden ist, das den Schraubenschlüssel in einem vorbestimmten, genau mit der Belastung
auf dem Befestigungselement, d.h. der Dehnungsgrenze des Befestigungselementes,
in Beziehung stehenden Zustand unterbricht.
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Es ist ebenfalls klar, daß die Verwendung des Stoppsignals vom Vergleicher
98 oder des Gradientensignals vom Vergleicher 96 nicht notwendigerweise eine leicht
unterscheidbare und bedeutungsvolle Anzeige des Zustandes des Befestigungselementes
ergeben würde. D.h. diese Signale könnten erzeugt werden, wenn sich das Befestigungselement
außerhalb der seine Eigenschaften bestimmenden Vorschrift befände oder anderweitig
defekt wäre. Dementsprechend ist ein Meßsystem zur Qualitätsprüfung vorgesehen,
um den Zustand der Verbindung zu messen, wenn der Schraubenschlüssel unterbrochen
worden ist, um eine Anzeige zu schaffen, daß das Befestigungselement mit dem mit
Schraubengewinde versehenen Bauteil in Eingriff steht oder die Verbindungsbauteile
nicht defekt sind und das Befestigungselement daher richtig angezogen worden ist.
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Bevor die bevorzugte Ausführungsform eines Meßsystems zur Qualitätsprüfung
beschrieben wird, wird Bezug genommen auf Fig. 1, in welcher das Arbeitsprinzip
grafisch dargestellt ist.
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Wie bereits oben erwahnt worden ist, zeigt die in Fig. 1 dargestellte
Kurve die Drehmoment-Drehung-Beziehung für irgendein besonderes anzuziehendes Befestigungselement.
Es ist klar, daß das Regelungssystem 51 so arbeitet, um Signale zu erzeugen,
welche
diese Anzugseigenschaften darstellen, um die Dehnungsgrenze des Befestigungselementes,
X auf der Kurve, zu bestimmen und den Schraubenschlüssel 50 zu unterbrechen. Die
Dehnungsgrenze, welche natürlich ein vorbestimmter Zustand ist, steht in sehr genauer
Beziehung mit der Axialbelastung des Befestigungselementes. Das Drehmoment steht
in theoretischer Beziehung zu der Axialbelastung für ähnliche, in ähnlichen Verbindungen
angezogene Befestigungselemente, aber bei der tatsächlichen Benutzung der Befestigungselemente
variiert diese Beziehung aufgrund der verschiedenen Reibeigenschaften, welche die
Befestigungselemente und/oder andere Bauteile der Verbindung antreffen, erheblich.
So kann das Drehmoment, das für die Erzeugung einer gleichen Belastung in einer
Anzahl von theoretisch ähnlichen Befestigungselementen erforderlich ist, um + 30%
variieren. Daher kann für eine gewünschte, in dem Befestigungselement zu erzeugende
Axialbelastung ein Bereich von Drehmomentwerten bestimmt werden, innerhalb dessen
das dem Befestigungselement bei der gewünschten Axialbelastung zugeführte Drehmoment
normalerweise erwartet werden kann. Gemäß dieser Erfindung wird der Drehmomentbereich
bestimmt und von einer oberen Grenze, Tu auf der Kurve, und einer unteren Grenze,
m auf der Kurve, begrenzt. Wenn der Schraubenschlüssel 50 unterbrochen wird, wird
das dem Befestigungselement zugeführte Drehmoment gemessen, um festzustellen, ob
es innerhalb des vorbestimmten Bereiches liegt.
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In ähnlicher. Weise wird die Drehung des Befestigungselementes gemes
sen, wenn der Antrieb des Schraubenschlüssels abgeschaltet wird, um zu bestimmen,
ob sie ebenfalls innerhalb eines vorbestimmten Bereiches liegt, innerhalb dessen
die gewünschte Axialbelastung normalerweise erwartet werden kann. Dieser Bereich
ist ebenfalls jeweils durch eine obere und eine untere Grenze, durch Ru und Rl in
Fig. 1 dargestellt, begrenzt. An dieser Stelle wird angemerkt, daß die Drehung eines
Befestigungselementes während eines Anzugzyklus ebenfalls mit der Axialbelastung
in Beziehung
steht, aber daß in der Praxis die Beziehung variiert
aufgrund von Fehlern bei der Bestimmung, wann der Meßvorgang der nützlichen Drehung
des Befestigungselementes begonnen werden sollte, was dem Durchschnittsfachmann
ohne weiteres verständlich ist.
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Der durch Ru und Rl begrenzte Bereich sollte derart sein, daß die
no m lerweise zu erwartenden Fehler in Rechnung gestellt sind.
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Wie aus Fig. 1 hervorgeht, begrenzen die Projektionen der Grenzen
e us , R1, Ru ein Rechteck oder ein "Fenster", innerhalb dessen der Punkt X auf
der Kurve normalerweise erwartet werden kann. Wenn der Schraubenschlüssel 50 durch
das Regelungssystem 51 innerhalb des 'ISensters" unterbrochen wird, kann angenommen
werden, daß das Befestigungselement richtig bis zu seinem vorbestimmten Zustand
angezogen worden ist und daß eine leicht unterscheidbare und bedeutungsvolle Anzeige
geschaffen werden kann. Wenn es gewünscht wird, kann nur eine der Ansugseigenschaften
gemessen werden. Aufgrund des hohen Genauigkeitsgrades, der vom Regelungssystem
51 geschaffen wird, werden jedoch bevorzugt beide solche Eigenschaften gemessen,
um ein Meßsystem der Qualitätsprüfungzu schaffen, das für eine größere Genauigkeit
als konventionelle Systeme sorgt. Schließlich wird angemerkt, daß andere Anzugseigenschaften
benutzt werden können, z.B. die Zeit und das Drehmoment. Da jedoch das Regelungssystem
51 schon Signale erzeugt, welche die Drehzunahme des Befestigungselementes darstellen,
sind insbesondere die Drehung und das Drehmoment offenbart worden.
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Wie man aus Fig. 2 erkennt, wird ein das dem Befestigungselement zugeführte
Drehmoment darstellendes Signal vom Drehmomentverstärker 78 zu einem Vergleicher
118 des unteren Drehmoments und einem Vergleicher 120 des oberen Drehmomentes geleitet.
Der Vergleicher 118 des unteren Drehmomentes empfängt außerdem ein Eingangssignal
von einem voreingestellten Signalgeber 122, welches
die untere
Drehmomentgrenze l des oben erläuterten vorbestimmten Bereichs darstellt. Wie man
ebenfalls erkennt, empfängt der Vergleicher 120 des oberen Drehmomentes ein Signal
von einem voreingestellten Signalgeber 124, das die obere Drehmomentgrenze Du des
vorbestimmten Bereiches darstellt. Wenn das augenblickliche dem Befestigungselement
zugeführte Drehmoment kleiner als die untere Drehmomentgrenze ist, erzeugt der Vergleicher
118 ein hohes Ausgangssignal, das zur Erregung einer Anzeigelampe 126 benutzt wird.
Wenn das augenblickliche dem Befestigungselement zugeführte Drehmoment größer als
die obere Drehmomentgrenze ist, erzeugt der Vergleicher 120 in ähnlicher Weise ein
hohes Ausgangssignal, das zur Erregung einer anderen Anzeigelampe 128 benutzt wird.
Wenn irgendeine Lampe erregt wird, ist eine Anzeige geschaffen worden, daß das dem
Befestigungselement zugeführte Drehmoment außerhalb des normalerweise erwarteten
Bereiches liegt. Wenn das dem Befestigungselement zugeführte Drehmoment größer als
die untere Drehmomentgrenze und kleiner als die obere Drehmomentgrenze ist, erzeugen
die Vergleicher 118 und 120 niedrige Ausgangssignale, welche zu einem NOR-Glied
130 geleitet werden. Wenn beide Eingangssignale niedrig sind, erzeugt das NOR-Glied
130 ein hohes Ausgangssignal, das eine andere Anzeigelampe 132 erregt, wodurch angezeigt
wird, daß das augenblickliche dem Befestigungselement zugeführte Drehmoment innerhalb
des Bereiches liegt, der durch die in den Signalgebern 122 und 124 eingestellten
Grenzen bestimmt ist. Wenn irgendein Eingangssignal des NOR-Gliedes 130 hoch ist,
erzeugt es ein niedriges Ausgangssignal, wodurch die Anzeigelampe 132 nicht erregt
wird.
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Signale der Drehung werden durch eine Schaltung verarbeitet, die im
allgemeinen der für das Drehmoment signal benutzten Schaltung ähnlich ist, ausgenommen,
daß der Abstandsmeßkopf 74 Ausgangsimpulse erzeugt, welche die Zunahmewinkel der
Drehung des Befestigungselementes darstellen. Demgemäß kann ein Signal
vom
Rechteckwellengenerator 88 zu einem Digital-Analog-Wandler 134 geleitet werden,
welcher die Zunahmen addiert und ein Ausgangssignal erzeugt, das die gesamte Winkelverschiebung
des Befestigungselementes darstellt. Es wird angemerkt, daß die Drehung des Befestigungselementes
in dem Bereich der Drehmoment-Drehung-Kurve vor dem Anziehen nicht gezählt werden
sollte. Daher wird ein Ausgangssignal vom Paßdrehmomentvergleicher 112 als Aktivierungssignal
benutzt, welches den Digital-Analog-Wandler 134 aktiviert, wenn der Verbindungsaufbau
zusammengeführt worden ist, und das tatsächliche Festziehen der Verbindung beginnt.
Das Ausgangssignal des Digital-Analog-Wandlers 134 wird zu einem konventionellen
Verstärker 136 geleitet, um das Signal auf eine Größe zu bringen, welche mit dem
Rest der Schaltung kompatibel ist. Ähnlich dem Drehmomentsignal wird das Drehungssignal
vom Verstärker 136 zu einem Vergleicher 158 des unteren Winkels und einem Vergleicher
140 des oberen Winkels geleitet.
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Die Vergleicher 138 und 140 empfangen jeweils Signale von voreingestellten
Signalgebern 142 und 144. Der voreingestellte Signalgeber 142 erzeugt ein Signal,
das die untere Drehungsgrenze Rl des oben erläuterten vorbestimmten Bereichs darstellt.
Der Signalgeber 144 erzeugt ein Ausgangssignal, das die obere Drehungsgrenze Ru
des vorbestimmten Bereiches darstellt.
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Wenn das Drehungssignal kleiner als das'Signal vom Signalgeber 142
ist, wird ein hohes Ausgangssignal erzeugt, um eine Anzeigelampe 156 zu erregen.
Wenn das Drehungssignal höher als das Signal vom Signalgeber 144 ist, erzeugt in
ähnlicher Weise der Vergleicher 140 ein hohes Ausgangssignal, das eine Anzeigelampe
148 erregt. Wenn irgendeine Lampe erregt wird, ist eine Anzeige geschaffen worden,
daß die Drehung des Befestigungselementes sich außerhalb des normalerweise erwarteten
Bereiches befindet. Wenn das Drehungssignal sich innerhalb des
durch
die Signalgeber 142 und 144 bestimmten Bereichsbefindet, erzeugen die Vergleicher
138 und 140 niedrige Ausgangssignale, welche zu einem NOR-Glied 150 geleitet werden.
Wenn beide Eingangssignale niedrig sind, erzeugt das NOR-Glied 150 ein hohes Ausgangssignal,
um eine Lampe 152 zu erregen, wodurch angezeigt wird, daß die Drehung des Befestigungselementes
innerhalb des erwarteten Bereiches liegt. Wenn irgendein Eingangssignal zum NOR-Glied
150 hoch ist, erzeugt dieses ein niedriges Ausgangssignal, das die Anzeigelampe
152 nicht erregt. Die Anzeigelampen können farbenkodiert sein, um die Bestimmung
des Zustandes der Verbindung zu erleichtern.
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Da der endgültige angezogene Zustand des Befestigungselementes der
zu messende Zustand ist, kann ein Signal vom UKD-Glied 108, welches das Signal zur
Unterbrechung des Schraubenschlüssels erzeugt, als Aktivierungssignal benutzt werden,
um die NOR-Glieder 130 und 150 in ihren Betriebszustand zu schalten. Das Signal
vom UND-Glied 108 könnte ebenfalls als Aktivierungssignal benutzt werden, um die
Vergleicher 118, 120, 138 und 150 in ihren Betriebszustand zu schalten. Dies ist
jedoch nicht so dargestellt, da es wünschenswert erscheint, daß die Anzeigelampen
128 und 148 anzeigen können, daß die unteren Grenzen erreicht worden sind, und daß
die Lampen 126 und 146 der Bedienungsperson des Systems eine Anzeige geben, daß
die oberen Grenzen überschritten worden sind.
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Im letzteren Pall könnte die Bedienungsperson den Schraubschlüssel
50 vor dem Bruch des Befestigungselementes unterbrechen. Es wird angemerkt, daß
selbstverständlich Ausgangssignale von den Vergleichern 120 und 140 benutzt werden
könnten, um den Schraubenschlüssel 50 vor dem Bruch des Befestigungselementes automatisch
zu unterbrechen. Schließlich sollte vermerkt werden, daß die Drehmoment- und Drehungssignale
aufgezeichnet werden können, wenn der Schraubenschlüssel 50 unterbrochen worden
ist, um eine Aufzeichnung des Zustandes der Verbindung für spätere Benutzung zu
erzeugen.