DE2703495A1 - Drehmomentwerkzeugsystem - Google Patents

Description

Thor Power Tool Company, Aurora, Illinois 60505 / USA

Drehmomentwerkzeugsystem

Die Erfindung betrifft ein Drehmomentwerkzeugsystem gemäß dem Gattungsbegriff des Hauptanspruches.

Werkzeuge, die ein Drehmoment aufbringen bzw. ausüben, sind allseits bekannt und werden im großen Umfang in der Industrie benutzt. Beispielsweise werden beim Zusammenbau von PKW- und LKW-Teilen elektrisch und durch Druckluft angetriebene Mutterschrauber und Schraubendreher verwendet. Wenngleich ein derartiges Werkzeug durch den Bedienungsmann des Werkzeuges ein- und ausgeschaltet werden kann, so sind in den letzten Jahren doch für diesen Zweck automatische Steuersysteme entwickelt wor den. Die US-PS 3 926 264 zeigt ein derartiges System, bei dem die Bedienungsperson das Werkzeug einschaltet und das Steuersystem automatisch das Werkzeug ausschaltet, wenn das aufgebrachte bzw. ausgeübte Drehmoment einen vorbestimmten Wert erreicht.

Man hat weiterhin Maschinen vorgesehen, die mehrere, ein Drehmoment ausübende Werkzeuge besitzen, um gleichzeitig mehrere Befestigungsmittel anzuziehen. Eine derartige Maschine kann beispielsweise dazu benutzt werden, um gleichzeitig mehrere Schrauben zu drehen, die dazu dienen, den Zylinderkopf an den

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Zylinderblock eines Automotors zu befestigen. Maschinen dieser Art sind üblicherweise als Vielfach-Mutterschrauber bekannt (multiple nutsetters).

Die bekannten Vielfach-V'erkzeugsysteme besitzen den Nachteil, daß die Befestigungsmittel nicht zu jedem Zeitpunkt mit dem selben Drehmomentwert beaufschlagt sind. Betrachtet man das oben genannte Beispiel des Zusammenbaus eines Automobilmotors, dann ist es möglich, daß eine Schraube leichter als die anderen gedreht wird, wodurch diese Schraube vor den anderen angezogen ist. Dieser Umstand kann bewirken, daß die Teile nicht zutreffend sitzen und die Zylinderkopfdichtung zwischen dem Zylinderblock und dem Zylinderkopf Schaden erleidet. Ferner kann es in dem Fall, daß eine Schraube vor den anderen angezogen ist, vorkommen, daß sich die erste Schraube leicht löst, nachdem die anderen Schrauben angezogen worden sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile der bekannten Systeme zu vermeiden. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruehes gelöst.

Das System gemäß der Erfindung ist ausgelegt für die Verwendung in einer Maschine, die eine Vielzahl von Einheiten aufweist, die ein Drehmoment ausüben; sie weist Vergleichermittel auf, die auf das am Ausgang dieser Einheiten anstehende Drehmoment und auf einenDrehmoment-Vergleichswert ansprechen, wobei dieser Vergleichswert eine Funktion des momentanen Ausgangsdrehmomentes mindestens einer dieser Einheiten ist und ansteigt, wenn dieses momentane Ausgangsdrehmoment ansteigt. Die Vergleichermittel

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vergleichen das Ausgangsdrehmoment jeder Einheit mit diesem Vergleichswert und sperren das Arbeiten einer Einheit, die einen Drehmoment-Ausgangswert besitzt, der größer als dieser Drehmoment-Vergleichswert ist.

Bei einer Maschine, die nur zwei Einheiten aufweist, kann das Ausgangsdrehmoment jeder Einheit mit dem Ausgangsdrehmoment der anderen Einheit verglichen werden. In diesem Fall würde der Vergleichswert eines der Drehmomentsignale enthalten.

Bei einer Maschine, die zwei oder mehr Einheiten aufweist, werden die Drehmomentausgänge zweckmäßig miteinander kombiniert, um einen Vergleichswert zu erzeugen, der eine Funktion des Mittelv/ertes aller Drehmomentausgänge ist.

Das System weist zweckmäßig ferner einen Sperrkreis auf, der die Vergleichermittel dahingehend abschaltet, daß sie nicht mehr das Arbeiten bzw. den Betrieb der Einheiten verhindern können, bis ein Minimum eines ausgeübten Drehmomentes von allen Einheiten erreicht ist. Der Sperrkreis kann auch die Vergleichermittel abschalten, nachdem ein oberer Drehmomentausgangswert erreicht ist.

V/eitere Merkmale sowie die Vorteile der Erfindung ergeben sich anhand der Beschreibung von in der Zeichnung dargestellten AusfUhrungsbeispielen.

Es zeigen:

Fig. 1 . ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Systems,

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Fig. 2 Zeitdiagraiame zur Erläuterung der Arbeitsweise des Systems,

Fig. 3A und 3B schematische elektrische Schaltbilder von Teilen des Systems nach Fig. 1,

Fig. A ein Blockschaltbild' eines Teiles des in Fig. 1 dargestellten Systems,

Fig. 5 ein schematisches elektrisches Schaltbild einer anderen Ausführungsform, und

Fig. 6 ein schematisches elektrisches Schaltbild einer weiteren Au s füh rung s fο rra.

Wenngleich das erfindungsgemäße System, das beschrieben wird, auch in anderen Bereichen nützlich ist, ist es im speziellen gedacht für eine Maschine, die gleichzeitig eine Vielzahl von Befestigungsmitteln anzieht. Das dargestellte und später beschriebene System ist ausgelegt für die Steuerung einer Vielfach-Spindel-Mutterschrauber-Maschine, jedoch ist verständlich, daß die dargestellte Konstruktion nur ein spezifisches Ausführungsbeispiel darstellt.

Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung weist vier Werkzeuge 10, 11, 12, 13 einschließlich der zugehörigen Spindeln 15 bis 18 auf. Diese Spindeln 15 bis 18 sind beispielsweise so ausgelegt, daß sie nicht dargestellte Befestigungsmittel, beispielsweise Muttern oder Schrauben, drehen. Jedes Werkzeug weist ein Gehäuse 19 auf, das einen Antriebsmotor für die zugeordnete Spindel

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aufnimmt, wobei dieser Antriebsmotor beispielsweise elektrisch oder durch Druckluft angetrieben wird. Die notwendigen Versorgungsleitungen für den Antriebsmotor sind nicht dargestellt, müssen aber auf jeden Fall vorgesehen sein. Für den Fall, daß die Spindel durch einen Druckluftmotor angetrieben wird, weist jedes Werkzeug 10 bis 13 ferner ein spulenbetätigtes Luftventil auf, das in dem Gehäuse 19 angeordnet ist. Diese Spule jedes der Werkzeuge wird durch ein Steuersignal betätigt, das auf der Eingangsleitung 21 jedes der vier Werkzeuge ansteht. Wenn also ein Steuersignal auf jeder Leitung 21 auftritt, dann wird die Spule erregt und das Luftventil öffnet sich und gibt die Zufuhr von Druckluft an den Druckluftmotor frei, wodurch die Spindel der betreffenden Einheit angetrieben wird. Wenn die Spule nicht erregt ist, wird natürlich die Spindel nicht angetrieben.

Jedes Werkzeug weist ferner in dem Gehäuse 19 einen Drehmoment-Erfassungskreis auf, der z.B. aus einer zu einer Brücke verschalteten Dehnungsmeßanordnung bestehen kann. Der Drehmoment-Erfassungskreis erzeugt ein Drehmomentsignal, das auf der Leitung 22 erscheint, die von jeder der vier Werkzeuge wegführt, wobei die Amplitude der Spannung auf jeder Leitung 22 repräsentativ für die Stärke des Ausgangsdrehmomentes der zugeordneten Spindel ist.

Den Werkzeugen 10 bis 13 sind Steuerkreise 23 bis 26 zugeordnet. Diese Steuerkreise 23 bis 26 erzeugen die Steuersignale auf den Leitungen 21 und empfangen über die Leitungen 22 die Drehmomentsignale, die von den Drehmoment-Erfassungskreisen der Werkzeuge erzeugt werden. Jeder Steuerkreis 23 bis 26 in Verbindung mit

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einem der zugeordneten Werkzeuge 10 bis 13 wird im folgenden als eine Drehmoment-Ausübeinheit bezeichnet. Die Steuerkreise 23 bis 26 sind so aufgebaut, daß sie die Werkzeuge 10 bis 13 an- und ausschalten, wobei die Spindeln entsprechend ein Drehmoment auf die Befestigungseinrichtungen ausüben. Die Einheiten arbeiten in einer pulsierenden Betriebsweise und die Drehmomentsignale, die auf den Leitungen 22 erscheinen, bestehen aus Spannungs-Impulszügen, wobei die Spitze oder der Maximalwert jedes der Impulse den Betrag des ausgeübten Drehmomentes darstellt. Die Amplituden der Drehmoinentiropulse steigen in dem Maße an, wie das von den Spindeln ausgeübte Drehmoment ansteigt.

Es ist zweckmäßig, wenn die vier Werkzeuge 10 bis 13 gleichzeitig und gleichförmig arbeiten, so daß das Maximum des ge\iriinschten Drehraomentv/ertes von allen Einheiten zu der gleichen Zeit erreicht wird. Dies wird durch einen zentralen Steuerkreis erzielt, der einen Mittelwert bildenden Kreis 27, vier Vergleicherkreise 28 bis 31, einen Sperrkreis 33 und eine Komponente 32 aufweist, die eine Vielzahl von Funktionen durchführt und im folgenden als Tor bezeichnet wird. Die vier Steuerkreise 23 bis 26 erzeugen Spitzen-Drehmoraentsignale, die an den Ausgangsleitungen 34 bis 37 anstehen, wobei diese vier Ausgänge mit vier Eingängen des den Mittelwert bildenden Kreises 27 verbunden sind. Die Signale auf den Leitungen 34 bis 37 werden durch die Kurven 60 bis 63 in Fig. 2 dargestellt, die die zeitliche Veränderung der Spannungsamplitude zeigen. Der Schaltkreis 27 empfängt die vier Spitzen-Drehmomentsignale und erzeugt auf der Ausgangsleitung 38 ein mittleres Drehmomentsignal, das auf die Eingänge 39 bis 42 der vier Vergleicherkreise 28 bis 31 .geschaltet wird. Das mittlere Drehmomentsignal auf der Leitung 38 wird durch die Kurve 72 in Fig. 2 dargestellt, die

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ebenfalls die zeitliche Abhängigkeit der Spannung zeigt. Die vier Vergleicherkreise 28 bis 31 weisen zweite Eingänge 44 bis 47 auf, die so verschaltet sind, daß sie die vier Spitzen-Drehmoraentsignale, die auf den Leitungen 34 bis 37 erscheinen, aufnehmen. Die Ausgangssignale der vier Vergleicherkreise 28 bis 31 erscheinen auf den Leitungen 49 bis 52, die zwischen die Ausgänge der Vergleicherkreise und die Eingänge der zugeordneten Steuerkreise 22 bis 26 geschaltet sind.

Der oben erwähnte Sperrkreis 33 weist vier Eingänge 53 auf, die mit den Leitungen 34 bis 37 verbunden sind, so daß der Sperrkreis 33 die vier Spitzen-Drehmomentsignale empfängt, wobei der Ausgang 54 des Sperrkreises 33 mit einem Steuereingang des Tores 32 verbunden ist, das seinerseits zwischen den Mittelwert bildenden Kreis 27 und die Eingänge der vier Vergleicherkreise 28 bis 31 geschaltet ist. Der Zweck dieses Sperrkreises 33 besteht darin, ein Abschalt- oder Sperrsignal zu erzeugen, das durch das Signal 78 in Fig. 2 dargestellt wird,, das die zentrale Steuereinheit abschaltet, bis die vier Spitzen-Drehiaomentsignale einen vorbestimmten minimalen Pegel erreicht haben.

Wie bereits oben erwähnt, soll die Bezeichnung "Einheit" so verstanden werden, daß sie eines der vier Werkzeuge 10 bis 13 und einen der zugeordneten Steuerkreise 23 bis 26 umfaßt. Die Bezeichnung "zentrale Steuereinheit" wird in dem Sinne gebraucht, daß sie. die vier Vergleicherkreise 28 bis 31, den Mittelwert bildenden Kreis 29, das Tor 32 und den Sperrkreis 54 umfaßt. Es sei in diesem Zusammenhang erwähnt, daß die vier Werkzeuge 10 bis. 13 auf einem einzigen Rahmen angeordnet sein können,

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jedoch ist dies nicht notwendig, da sie ebenso getrennt angeordnet und gehandhabt v/erden können.

Die Arbeitsweise des in Fig. 1 dargestellten Systems soll nunmehr in Verbindung mit den Zeitdiagrammen in Fig. 2 erläutert werden, wobei alle Kurven der Zeitdiagramme die Abhängigkeit einer Spannung von der Zeit zeigen. Die Kurven, die durch die Bezugsziffern 60 bis 63 gekennzeichnet sind, stellen die Spitzen-Drehmomentsignale auf den Leitungen J>h bis 37 dar. So stellt beispielsweise bei der Kurve 60 der Teil 66 das Ausgangsdrehmoment dar, wenn das Werkzeug zunächst eingeschaltet v/ird und die V/erkzeugspindel 15 beginnt, das Befestigungsmittel zu drehen, wobei dieses Drehmoment ein Resultat der Reibung darstellt, wenn die Teile sich zu bewegen beginnen. Der Teil 67 kennzeichnet das Drehmoment, das ausgeübt wird, währenddessen das Befestigungsmittel fortlaufend gedreht wird, bevor jedoch das Befestigungsmittel angezogen wird. Der folgende gestufte Teil der Kurve weist horizontale Abschnitte 68 und Steigungsabschnitte 69 auf, die das Spitzendrehmoment darstellen, währenddessen das Befestigungsmittel angezogen wird, und der Teil 70 zeigt schließlich den vorgegebenen Drehmomentpegel an, bei dem die Steuereinheit 23 automatisch das Werkzeug 10 abschaltet. Die anderen drei Kurven 61 bis 63 sind natürlich ähnlich der Kurve 60. Die Gestalt der horizontalen Abschnitte 68 und der Steigungsabschnitte 69 ist bedingt durch die Tatsache, daß das Werkzeug, wenn das Befestigungsmittel angezogen wird, durch den Einheit-Steuerkreis 21 an- bzw. abgeschaltet oder gepulst wird. Ein Speicherkreis hält dabei den vorausgegangenen Spitzen-Drehmomentwert fest, wenn das Werkzeug abgeschaltet ist.

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Die vier Signale, die durch die Kurven 60 bis 63 repräsentiert werden, werden dem Mittelwert bildenden Kreis 27 zugeführt, wobei dieser Kreis 27 die Kurve 72 erzeugt, die eine Funktion des mittleren Drehmomentes der vier Einheiten darstellt. Während der Betriebsweise des Systems erhält beispielsweise der Vergleicherkreis 28 die Signale auf den Leitungen 39 und 44, die durch die Kurven 72 und 60 dargestellt werden, vergleicht die Spannungswerte der zwei Signale 72 und 60 und erzeugt ein Sperrsignal auf der Leitung 49, und zwar nur dann, wenn der Spannungswert der Kurve 60 über denjenigen der Kurve 72 bei einem speziellen Zeitpunkt steigt. Bei dem Beispiel, das in der Fig. 2 dargestellt ist, wird das Sperrsignal 73 zu einem Zeitpunkt erzeugt, wenn der Spitzenwert der Kurve 60 leicht über denjenigen der Kurve 72 hinausgeht, wobei dieses Sperrsignal 73 über die Leitung 49 dem Steuerkreis 23 zugeführt wird.

Für die Zeitdauer, in der das Sperrsignal 73 auftritt, ist der Steuerkreis 23 daran gehindert, das Werkzeug 10 einzuschalten. Daher steigt der Spitzenwert der Drehmomentkurve 60 während der Anwesenheit des Sperrsignales 73 nicht an, jedoch bleiben mindestens einige der anderen Werkzeuge 11 bis 13 für diese Zeitperiode angeschaltet. Daher steigen die anderen drei Spitzen-Drehmomentkurven 61 bis 63 an und verursachen ein Ansteigen in der Mittelwert-Drehmomentkurve 72. Wenn die Mittelwert-Drehmomentkurve 72 einen Punkt erreicht, in dem die Spitzen-Drehmomentkurve 60 nicht mehr größer als die Mittelwert-Drehinomentkurve 72 ist, dann wird das Sperrsignal 73 von der Leitung 49 weggenommen und der Steuerkreis 23 ist wieder in die Lage versetzt, das Werkzeug 10 einzuschalten.

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Bei dem in Fig. 2 dargestellten und oben erwähnten Beispiel ist das Werkzeug 10 ein relativ schnell arbeitendes Werkzeug und es ist daher notwendig, zwei Sperrsignale 73 und 74 zu erzeugen, um zu verhindern, daß das Werkzeug 10 den anderen Werkzeugen zu sehr voreilt. Die beiden Werkzeuge 11 und 13 werden momentan nur einmal jeweils bei den Sperrsignalen 76 und 77 angehalten, wogegen das Werkzeug 12 eine relativ langsame Arbeitsweise besitzt und für diese Einheit daher keine Sperr signale erzeugt v/erden.

Es ist wünschenswert, daß keine Sperrsignale erzeugt werden, bis das von jeder der Spindeln ausgeübte Drehmoment einen vorbestimmten Betrag erreicht, wobei diese Funktion durch die Arbeitsweise des Sperrkreises 33 und des Tores 32 erhalten wird. Der Sperrkreis 33 spricht auf die vier Spitzen-Drehmomentsignale an und erzeugt ein Abschalt- oder Sperrsignal 78 (Fig. 2), das dem Tor 32 zugeführt wird. Das Signal 78 wird erzeugt, wenn die Spitzen-Drehmomentsignale 60 bis 63 unterhalb eines vorbestimmten Minimalpegels liegen. Beim Vorliegen des Abschaltsignals 78 wird das Tor 32 geschlossen und es wird verhindert, daß das mittlere Drehmomentsignal 72 an die vier Vergleicherkreise 28 bis 31 weitergeleitet wird. Wenn jedoch die Ausgangsdrehmomente der vier Spindeln, wie sie durch die vier Spitzen-Drehmoraentkurven 60 bis 63 repräsentiert werden, alle den vorbestimmten Minimalwert erreichen, dann wird das Sperr- oder Abschaltsignal 78 beendet und das Tor 55 ist geöffnet, wodurch das System in der Lage ist, wie oben erwähnt, zu arbeiten.

Aus den vorstehenden Ausführungen ist ersichtlich, daß das System, in der Weise arbeitet, daß es den Betrag des Drehmomen-

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tes erfaßt, der jeweils von den Einheiten aufgebracht wird, ein Signal erzeugt, das dem Mittelwert der Ausgangsdrehmomente der Einheiten entspricht, daß es die Ausgangsdrehmomente jeder Einheit mit dem mittleren Drehmoment vergleicht und daß es den Betrieb einer Einheit, die einer langsameren Einheit zeitlich voraus ist, verhindert, bis die langsamere Einheit mit der schnelleren Einheit gleichgezogen hat. Auf diese Weise ziehen die vier Werkzeuge die zugeordneten Befestigungsmittel gleichzeitig und mit einem gleichförmig ausgeübten Drehmoment an, bis der vorgegebene maximale gewünschte Drehmomentpegel 70 erreicht ist, wobei dann die vier Werkzeuge automatisch abgeschaltet werden.

Der Aufbau des Mittelwert bildenden Kreises 27, der vier Vergleicherkreise 28 bis 31, de3 Torkreises 32 und des Sperrkreises 33 wird in den Fig. 3A und 3B erläutert. Der Mittelwert bildende Kreis 27 besteht aus einem Operationsverstärker 86, der als Spannungsmittelwert bildender Kreis geschaltet ist. Die vier Widerstände 81 bis 84 sind alle gleich, und die Amplitude der Ausgangsspannung des Verstärkers 86 beträgt ein Viertel der Summe der vier Eingangsspannungen. Mit anderen Worten, die Amplitude der Ausgangsspannung ist gleich dem Mittelwert der vier Eingangs-Spannungssignale auf den Leitungen 34 bis 37.

Die Spannung am Ausgang des Operationsverstärkers 86 ist negativ. Diese Spannung gelangt über einen Widerstand 91 an einen Operationsverstärker 92 des Tores 32, der als ein Pufferverstärker, ein Inverter und, unter bestimmten Umständen, die später noch erläutert werden, als ein Tor arbeitet. Der Ausgang des Verstärkers 92 ist an eine Leitung 38 angeschlossen, die

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zu den Vergleicherkreisen 28 bis 31 führt. Da der Verstärker 92 das Ausgangssignal des Verstärkers 86 invertiert, erscheint auf der Leitung 33 eine ins Positive gehende oder ansteigende Spannung, die durch die Kurve 72 repräsentiert wird, und deren Größe eine Funktion des Mittelwerters der vier Spitzen-Drehmomentsignale 60 bis 63 ist.

Die vier Vergleicherkreise 28 bis 31 (Fig. 3B) sind identisch im Aufbau. So besitzt beispielsweise der Vergleicherkreis 28 einen Operationsverstärker 96, der als Spannungs-Vergleichskreis geschaltet ist. Die Leitung 38 ist mit dem negativen Eingang des Verstärkers 96 und die Leitung 44 mit dem positiven Eingang verbunden.

Das Ausgangssignal des Verstärkers 96 ist immer dann positiv, wenn die Spannung an seinem positiven Eingang höher als die Spannung an seinem negativen Eingang ist. Da das Spitzen-Drehmomentsignal an dem positiven Eingang erscheint und das mittlere Drehmomentsignal an dem negativen Eingang erscheint, ist das Ausgangssignal des Verstärkers 96 immer dann positiv, wenn der Spitzen-Drehmomentwert größer als der mittlere Drehmoraentwert ist. Ein derartig positives Signal an dem Ausgang des Verstärkers 96 enthält auch das oben genannte- Sperrsignal.

Der Zweck der Rückführschleife, die den Widerstand 99 einschließt, besteht darin, einen Spannungsbereich vorzugeben, in dem der Kreis 28 arbeitet. Dadurch wird verhindert, daß der Verstärker 96 bei geringen Spannungsänderungen auf der Leitung 44 von dem einen in den anderen Zustand umgeschaltet wird. Der Verstärker 96 wird geschaltet und seine Ausgangsspannung fällt ab, wenn die Spannung auf der Leitung 39 größer

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als die Spannung auf der Leitung A4 plus der Rückführspannung über den Widerstand 99 ist. Umgekehrt wird der Verstärker 96 geschaltet und seine Ausgangs spannung steigt an, v;enn die Spannung an dem Eingang 39 unterhalb der Spannung an dem Eingang 44 minus der Rückführspannung über den Widerstand 99 ist. Die Ausgänge der vier Vergleicherkreise sind über die Leitungen bis 52 mit den zugeordneten Einheit-Steuerkreisen 23 bis 26 verbunden. In jedem Fall vergleicht der Vergleicherkreis die Spitzen-Drehmomentspannung der zugeordneten Einheit mit der mittleren Drehmomentspannung und erzeugt ein positives Sperrsignal für den Fall, daß das Spitzendrehinoment-Spannungssignal minus der Rückführspannung höher als das mittlere ürehmoment-Spannungssignal ist. Wenn ein Spitzen-Drehmomentspannungssignal plus der Rückführspannung unterhalb des mittleren Drehmoment-Spannungssignals absinkt, tritt das Sperrsignal nicht mehr auf.

Der Sperrkreis 33 weist vier Operationsverstärker 110, 111, 112, 113 auf, die als Spannungsvergleicher geschaltet sind. Die positiven Eingänge der vier Operationsverstärker 110 bis

113 sind mit den Leitungen 34 bis 37 verbunden und erhalten die auf diesen Leitungen anstehenden Spitzen-Drehmomentsignale. Die negativen Eingänge der vier Verstärker sind alle mit einer Leitung 114 verbunden, die von dem Ausgang eines Operationsverstärkers 116 einen einstellbaren Spannungspegel, der einem vorbestimmten Drehmoment-Bezugswert entspricht, erhält. Angenommen, daß die Spannung auf der Leitung 144 auf einen bestimmten Pegel eingestellt ist und konstant gehalten wird, so ist das Ausgangssignal jedes Verstärkers 110 bis 113 negativ oder niedrig, wenn die Spitzen-Drehmomentspannungen auf den Leitungen 34 bis 37 kleiner als der Bezugsspannungspegel auf der Leitung

114 ist. Wenn andererseits eine Spitzen-Drehmomentspannung auf

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einen Pegel ansteigt, der oberhalb des Bezugsspannungspegels auf der Leitung 114 liegt, dann schaltet der zugehörige Verstärker und der Ausgang dieses Verstärkers wird hoch oder positiv.

Die Ausgänge der Operationsverstärker 110 bis 113 sind über Dioden 117 und Widerstände 118 mit dem negativen Eingang eines anderen Operationsverstärkers 121 verbunden, der als NAND-Gatter geschaltet ist. Wenn ein oder mehrere der vier Eingangssignale des Gatters negativ sind, dann ist das Ausgangssignal des Verstärkers 121 positiv. Wenn alle Eingangssignale des Verstärkers 121 positiv sind, dann ist sein Ausgangssignal negativ.

Zu Beginn der Betriebsweise des vorstehend beschriebenen Systems sind die Signale, die auf den Leitungen 34, 35, 36 und 37 erscheinen, niedrig, weil in der Anfangsphase der Betrag des ausgeübten Drehmomentes relativ niedrig ist. Ist, um ein spezifisches Beispiel zu nennen, die Maximalspannung, die durch die Drehmomentumsetzer in den Werkzeugen 10 bis 13 erzeugt wird, plus 5 Volt, dann ist die Spannung auf den Leitungen 34 bis in der Startphase kleiner als 1 Volt. Ist die Bezugsspannung auf der Leitung 114 auf plus 2 Volt eingestellt, dann sind die Spannungspegel an den positiven Eingängen der vier Verstärker 110 bis 113 niedriger als die Spannung an den negativen Eingängen dieser Verstärker und daher sind die Ausgangssignale der vier Verstärker 110 bis 113 negativ. In dem Maße, wie die Werkzeuge ihren Betrieb fortsetzen, steigt die Spitzendrehmomentspannung auf den Leitungen 34 bis 37 stufenweise an, so wie es durch die Kurven 60 bis 63 in Fig. 2 zum Ausdruck

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konunt. Wenn die Spitzendrehraomentspannung über den Bezugsspannungspegel auf der Leitung 114 steigt, dann schalten die Verstärker 110 bis 113 und ihre Ausgangssignale werden positiv. Wenn der vierte der Verstärker 110 bis 113 schaltet und sein Ausgangssignal positiv wird, dann schaltet ebenso der Verstärker 121 und sein Ausgangssignal wird negativ.

Die Existenz eines positiven Signals an den Ausgang des Verstärkers 121 wird als Abschalt- oder Sperrsignal aufgefaßt, das durch die Bezugsziffer 78 in Fig. 2 gekennzeichnet ist. Dieses Sperrsignal 78 tritt nicht mehr auf, wenn das Ausgangssignal des Verstärkers 121 negativ ist.

Es wurde bereits oben erwähnt, daß die Komponente 32 auch als ein Tor wirkt, um den Signalfluß von dem Mittelwert bildenden Kreis 27 zu den vier Vergleicherkreisen 28 bis 31 zu steuern. Das Signal, das am Ausgang des Verstärkers 121 erscheint, steuert die Arbeitsweise dieses Tores. Der Ausgang des Verstärkers 121 ist mit dem TOR 132 eines N-Kanal-Feldeffekttransistors 133 verbunden. Die Drain-Elektrode 13^ dieses Transistors 133 ist mit dem negativen Eingang des Verstärkers 92 verbunden, die Source-Elektrode 137 ist mit dem Ausgang eines Operationsverstärkers 138 verbunden. Wenn das Potential über seinen Source-Gate-AnschlUssen gleich Null ist, dann ist der Transistor 133 so vorgespannt, daß er eingeschaltet ist, und es liegt zwischen den Source- und Drain-Anschlüssen ein niedriger Widerstand vor. Daher wird der Ausgang des Verstärkers 138 auf den negativen Eingang des Verstärkers geschaltet. Wenn die Gate-Elektrode 132 des Transistors 133 in Bezug auf die Source-Elektrode negativ ist, dann ist der Transistor 133 im sperrenden Sinne vorgespannt und der Ver-

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stärker 92 wird effektiv von dem Verstärker 138 abgeschaltet.

Die Bezugsspannung, die auf der Leitung 114 vorliegt, wird durch einen Operationsverstärker 116 erzeugt. Der positive Eingang des Verstärkers 116 ist mit einem variablen Widerstandsnetzwerk 152 verbinden, das zwischen einer positiven und einer negativen Gleichspannungsversorgung, beispielsweise plus und minus 15 Volt, liegt, wobei dieses Netzwerk eine Einstellung des Potentiales an dem positiven Eingang erlaubt, um auf diese Weise das Potential an dem Ausgang des Verstärkers 116 zu ändern. Für den Fall, daß die Spannung auf den Leitungen 34 bis 37 zwischen Null und plus 5 Volt variiert, v/ird die Bezugsspannung auf der Leitung 114 auf ungefähr 1 bis 2 Volt positiv eingestellt.

Der Bezugsspannungspegel auf der Leitung 114 ist weiterhin mit einem Verstärker 138 verbunden, der in der Form eines Spannungsfolger-Inverter (voltage follower-invertor) geschaltet ist. Der positive Eingang des Verstärkers 138 ist in eine Rückführschleife geschaltet, die den Verstärker 92 und den Feldeffekttransistor 133 aufweist.

Betrachtet man die Arbeitsweise des Sperrkreises 33 und des Torkreises 32, so sei angenommen, daß das System soeben eingeschaltet wurde und die Spitzendrehmomentsignale auf den Leitungen 34 bis 37 alle dicht bei Null Volt liegen. Das Ausgangssignal des Verstärkers 121 ist daher hoch oder positiv und stellt ein Abschalt- oder Sperrsignal auf der Leitung 131 dar. Die Diode 141 ist in Sperrichtung vorgespannt und leitet nicht; daher ist das Potential an dem Tor 132 im wesentlichen gleich

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dem Potential der Quelle 137. Der Transistor 133 ist im leitenden Sinne vorgespannt und der negative Eingang des Verstärkers 92 ist mit dem Ausgang des Verstärkers 138 verbunden. Der Verstärker 92 liegt in der Rückführschleife des Verstärkers 138. Infolge der Spannungsumkehr durch den Verstärker 138 erscheint die positive Spannung auf der Leitung 114 als eine negative Spannung an dem Ausgang des Verstärkers 138, der mit dem negativen Eingang des Verstärkers 92 verbunden ist. Der Ausgang des Verstärkers 92 und die Leitung 38 v/eisen ein Signal auf, das ins Positive geht bis zu einem Pegel, der ansteht, wenn die beiden Eingänge des Verstärkers 138 gleich sind, wobei dieser Pegel der Bezugspegel auf der Leitung 114 ist. In der Startphase ist der Bezugsspannungspegal auf der Leitung 114 beachtlich höher als die Spitzen-Drehmomentsignale 6o bis 63. Bei einem relativ hohen Spannungswert auf der Leitung 38 sind die negativen Eingänge der vier Vergleicherkreise-Verstärker 96 ebenso auf einem hohen Wert und sie sind dabei höher als die Spitzen-Drehmomentsignale an den positiven Eingängen dieser Verstärker 96. Die Ausgangssignale der Vergleicherkreise 28 bis 31 sind daher alle auf einem niedrigen V/ert, der das Fehlen eines Sperrsignals darstellt, und die vier Steuerkreise 23 bis 26 schalten die Werkzeuge 10 bis 13 in einer pulsierenden Weise an und aus und ziehen die Befestigungsmittel an.

Wenn der Betrag des Drehmomentes, der auf jedes Befestigungsmittel ausgeübt wird, und das Spitzen-Drehmomentsignal auf einen ausreichend hohen Wert angestiegen ist, dann schaltet der Verstärker 121 des Sperrkreises 33 und sein Ausgang wird negativ, wodurch die Diode 141 in Vorwärtsrichtung vorgespannt vird. Dieser negative Impuls spannt den Transistor 133 im sperrenden Sinne vor und der Eingang des Verstärkers 92 wird

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von dem Ausgang des Verstärkers 138 abgeschaltet. Der negative Eingang des Verstärkers 92 ist jedoch noch weiterhin mit dem Ausgang des Verstärkers 86 verbunden, der dann die Steuerung übernimmt und den Mittelwert der Spitzen-Drehmomentsignale darstellt. Es ist offensichtlich, daß ein Sperr- oder Abschaltsignal das Tor 32 einschaltet und die Weiterschaltung der mittleren Drehmomentsignale auf die vier Vergleicherkreise 28 bis 31 ermöglicht, wobei das System daraufhin in der bereits vorstehend erv/ähnten Betriebsweise arbeitet, bis die Werkzeuge 10 bis 13 aufgrund eines Eingriffes der Steuerkreise 23 bis abgeschaltet werden.

Die eingangs erwähnte US-PS 3 926 264 offenbart eine Anzahl von Steuerkreisen für ein Werkzeug, einschließlich eines Kreises, der das Werkzeug in einerpulsierenden Art und Weise betätigt. Wenngleich auch andere dieser Kreise in dem System gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, ist es zweckmäßig, einen Kreis zu verwenden, der in einer pulsierenden Weise arbeitet; ein solcher Kreis soll im folgenden beschrieben werden. Die Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild von einem der vier Steuerkreise 23 bis 26, z.B. den Kreis 23.

Der Steuerkreis 23 weist einen Vorverstärker 201 auf, der auf der Leitung 22 die Drehmomentsignale von dem das Drehmoment erfassenden Kreis in dem Werkzeug 10 erhält. Der Vorverstärker 201 weist zwei Ausgänge 202 und 203 auf, wobei beide ein pulsierendes, positives Spannungssignal 204 enthalten, und die Amplitude der Impulse den Betrag des Drehmomentes darstellen, der durch das Werkzeug 10 aufgebracht wird. Das Ausgang3signal 204 auf den Leitungen 202 und 203 besteht aus einer Folge von

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Spannungsimpulsen, die stufenweise in der Amplitude in dem Maße ansteigen, wie das Ausgangsdrehmoraent des Werkzeuges 10 ansteigt.

Der Ausgang 202 des Vorverstärkers ist mit einem Schaltkreis 206 verbunden, der die Spitze der Signale erfaßt und hält, also einen Spitzenspeicher darstellt, der auf der Leitung 34 ein Signal 207 erzeugt, das dem Spitzenwert des zuletzt empfangenen Impulses des Signales 204 entspricht. Das Spitzendrehmomentsignal 207 ist in Fig. 2 durch die Bezugsziffer 60 gekennzeichnet. Die abgeschrägten Teile des Signales 207 koinzidieren mit den Impulsen des Signales 204, und die horizontalen Teile des Signales 204 entsprechen den Zeitperioden zwischen den Impulsen des Signales 204. Die Ausgangsleitung 34 ist mit dem Eingang des den Mittelwert bildenden Kreises 27, dem Sperrkreis 33 und den Vergleicherkreisen 28 bis 31 verbunden, so wie es bereits oben erwähnt wurde, und der Ausgang des Kreises 206 ist weiterhin mit einem Eingang eines Drehmomentsteuerkreises (pulsierend) 211 verbunden, der einen zweiten Eingang besitzt, der mit der Leitung 203 verbunden ist. Daher empfängt der Drehmomentsteuerkreis 211 zwei Eingangssignale, von denen das eine den Drehinomentimpuls, gekennzeichnet durch die Bezugsziffer 204, und das andere das Spitzen-Drehmomentsignal darstellt, das durch die Bezugsziffer 207 gekennzeichnet ist. Wie auch bereits in der oben genannten US-PS beschrieben wird, erzeugt der Drehmomentsteuerkreis 211 auf der Leitung 212 ein Ausgangssignäl, das repetierend einen Leistungsschalter 213 öffnet und schließt. Der Leistungsschalter 213 steuert seinerseits die Erregung der Spule des Luftventils des Werkzeuges 10. Mit dem Ausgang des Leistungsschalters 213 ist weiterhin ein Rückstellkreis 216 verbunden, der den den Spitzenwert erfassenden und haltenden Kreis 206 nach Jeder Befestigungsoperation zurück-

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stellt, wobei dieses Zurückstellen bedeutet, daß die Spannung an dem Ausgang 34 auf Mull oder einen Bezugspegel reduziert wird. Der Rückstellkreis 216 kann einen üblichen Aufbau haben in dem Sinne, daß er den den Spitzenwert erfassenden und haltenden Kreis 206 entweder an dem Ende eines Arbeitszyklus des Systems oder zu Beginn des nächstfolgenden Zyklus zurückstellt, wobei das letztere Verfahren bevorzugt wird. Die Leitung 49 für die Sperrsignale ist mit einem Leistungsschalter 213 verbunden. Ein manuell betätigbarer Drosselschalter und Relais ist zwischen den Schalter 213 und die Spule des Luftventils geschaltet.

Bei der im vorstehenden beschriebenen Anordnung wird eine Vielzahl von Werkzeugen gesteuert, indem das Ausgangsdrehmoment jedes Werkzeuges mit einem Signal verglichen wird, dos dem mittleren Ausgangsdrehmoment aller Werkzeuge entspricht. Bei der in Fig. 5 dargestellten Anordnung, bei der zwei Werkzeuge gesteuert sind, wird anstelle eines Vergleiches des Ausgangsdrehmomentes jedes Werkzeuges mit dem mittleren Ausgangsdrehmoment das Ausgangsdrcihraoment eines Werkzeuges unmittelbar mit dem Ausgangsdrehmoment des anderen Werkzeuges verglichen.

In Fig. 5 ist im speziellen der Teil des Systems dargestellt, der einen Vergleicherkreis und einen Sperrkreis aufweist. Das komplette System würde ein Werkzeugpaar, beispielsweise die Werkzeuge 10 und 11, und Einheits-Steuerkreise, beispielsweise vergleichbar den Kreisen 23 und 24 ,aufweisen. Die in Fig. 5 dargestellte Schaltung weist zwei Eingangsleitungen 320 und 321 auf, die so geschaltet sind, daß sie die Spitzen-Drehmomentsignale empfangen, vergleichbar den Signalen, die auf den Leitungen 34 und 35 der Fig. 1 erscheinen. Die Leitungen 320

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und 321 sind mit positiven und negativen Eingängen eines Operationsverstärkers 322 verbunden. Der Ausgang dieses Verstärkers 322 ist mit dem positiven Eingang eines Operationsverstärkers 327 und mit dem negativen Eingang eines anderen Operationsverstärkers 329 verbunden. Der negative Eingang des Verstärkers 327 und der positive Eingang des Verstärkers 329 sind über Widerstände 331 mit einer Bezugs- oder Masseleitung 332 verbunden.

Die drei Operationsverstärker 322, 327 und 329 arbeiten als Potential-Vergleicherkreise. Wenn das System in Betrieb ist, erscheinen auf den Leitungen 320 und 321 Spitzen-Drehmcmentsignale. \'Jenn beispielsweise das Potential auf der Leitung 320 geringfügig höher als das Potential auf der Leitung 321 ist, dann erscheint an dem Ausgang des Verstärkers 322 ein hohes oder positives Signal. Dieses hohe Signal erscheint ebenfalls am positiven Eingang des Verstärkers 327 und an dem negativen Eingang des Verstärkers 329. Das hohe oder positive Signal hat einen höheren Pegel als das Bezugs- oder Massepotential 332, und daher wird das Ausgangssignal des Verstärkers 327 hoch und das Ausgangssignal des Verstärkers 329 niedrig. Der Ausgang des Verstärkers 327 ist über einen Widerstand und eine Diode 334 mit einer Leitung 336 verbunden, die beispielsweise der Leitung 49 in Fig. 1 entspricht. Wenn der Signalausgang des Verstärkers 327 hoch ist, wird die Diode 334 in Vorwärtsrichtung vorgespannt und die positive Spannung wirkt als ein Sperrsignal, das verhindert, daß der Steuerkreis das zugeordnete Werkzeug anschaltet,so wie es bereits oben erläutert wurde. Der Ausgang des Verstärkers 329 ist über einen anderen Widerstand 337 und eine Diode 338 mit einer Ausgangsleitung 339 verbunden, die z.B. der Leitung 50 in Fig. 1 entspricht.

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Wenn das Ausgangssignal des Verstärkers 329 in der angenommenen Situation niedrig ist, wird die Diode 338 in Sperrichtung vorgespannt und es erscheint auf der Leitung 339 ein niedriges Signal, das den zugeordneten Steuerkreis, beispielsweise den Kreis 24, derartig betätigt, daß er normal arbeitet.

Die Leitungen 320 und 336 sind mit der einen Einheit und die Leitungen 321 und 339 mit der anderen Einheit verbunden. Da das hohe Signal auf der Leitung 336 verhindert, daß der zugeordnete Steuerkreis und das Werkzeug arbeiten, steigt das Spitzen-Drehmomentsignal auf der Leitung 320 nicht an, wogegen das Spitzen-Drehmomentsignal auf der Leitung 321 weiterhin ansteigt, weil der Steuerkreis und das Vferkzeug, die mit der Leitung 339 verbunden sind, weiterhin arbeiten. Wenn das Spitzen-Drehmomentsignal auf der Leitung 321 bis zu einem Pegel angestiegen ist, der oberhalb des Potentials der Leitung 320 liegt, dann schaltet das Ausgangssignal des Verstärkers 322 und wird niedrig. Dadurch schalten die Verstärker 327 und 329 ebenfalls und das Ausgangssignal auf der Leitung 336 wird niedrig, wogegen das Ausgangssignal auf der Leitung 339 hoch wird. Daher wird der Steuerkreis und das Werkzeug, die mit der Leitung 336 verbunden sind, angeschaltet, wogegen der Steuerkreis und das Werkzeug, die mit der Leitung 339 verbunden sind, abgeschaltet v/erden.

Aus Vorstehendem ist ersichtlich, daß die beiden Werkzeuge abwechselnd für kurze Zeitperioden angeschaltet werden, wobei sie durch den in Fig. 5 dargestellten Schaltkreis innerhalb sehr enger Drehmomentausgangspegel gehalten v/erden können.

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Wie bereits oben erwähnt, ist es wünsehenswert, den zentralen Steuerkreis daran zu hindern, ein Sperrsignal abzugeben, wenn das System anfänglich eingeschaltet wird, wobei zu diesem Zweck in dem in Fig. 1 gezeigten System ein Sperrkreis 33 vorgesehen ist. Die Schaltung gemäß Fig. 5 weist ebenso einen Sperrkreis auf, der aus einem Operationsverstärker 341 besteht,, dessen positiver Eingang mit den beiden Leitungen 320 und verbunden ist. Der negative Eingang dieses Verstärkers 341 ist mit einem Bezugsspannungspegel verbunden, der durch ein V/iderstandsnetzwerk erzeugt wird, das einen variablen Y/iderstand 346 aufweist, und das zwischen eine positive Gleichspannungsversorgung 348 und die Masseleitung 332 geschaltet ist. Der Ausgang des Verstärkers 341 ist über zwei Dioden 351 und mit den Ausgängen der Verstärker 327 und 329 verbunden.

Zu Beginn eines Arbeitszyklus des Systems sind die Signale, die auf den beiden Leitungen 320 und 321 erscheinen, relativ niedrig und sie sind beide niedriger als das Bezugspotential am negativen Eingang des Verstärkers 341. Da das Signal an dem positiven Eingang des Verstärkers 341 relativ niedrig ist, ist das Ausgangssignal des Verstärkers 341 ebenfalls niedrig. V/enn daher ein hohes Signal an dem Ausgang eines der beiden Verstärker 327 oder 329 erscheint, das normalerweise als ein Sperrsignal dient und verhindert, daß das System arbeitet, dann fließt der Strom von dem Ausgang des hohen Verstärkers durch die zugeordnete Diode 351 oder 352 zu dem niedrigen Ausgang des Verstärkers 341. Daher werden die beiden Verstärker 327 und 329 daran gehindert, ein hohes oder Sperrsignal an den Ausgangsleitungen 336 und 339 abzugeben. Das niedrige Ausgangssignal des Verstärkers 341 dient daher als Sperr- oder Abschaltsignal, das verhindert, daß die beiden Vergleicher-

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kreise 327 und 329 auf den Leitungen 336 und 339 Sperrsignale ausbilden.

Nachdem das System sine kurze Zeitperiode gearbeitet hat und sobald das Potential auf einer der beiden Leitungen 320 und bis zu dem Pegel des Bezugspotentials auf dem negativen Eingang des Verstärkers 341 ansteigt, schaltet der Ausgang des Verstärkers 341 auf einen hohen V/ert und die Dioden 351 und 352 werden umgekehrt vorgespannt, wodurch das System normal, wie oben beschrieben, arbeitet.

Bei den im Vorstehenden beschriebenen Anordnungen schaltet jeweils ein Steuerkreis jedes Werkzeug an und eine zentrale Steuereinheit verhindert, daß ein oder mehrere Werkzeuge ein wesentlich höheres Drehmoment als die anderen Werkzeuge ausüben« Wenngleich nicht unbedingt notv?endig, so ist es jedoch zweckmäßig, einen Sperrkreis vorzusehen, um das zentrale Steuersystem abzuschalten, bis ein niedriger oder minimaler Drehmomentpegel von allen Werkzeugen erreicht worden ist. Am Ende eines Zyklus, wenn ein vorbestimmtes maximales Drehmoment erreicht worden ist, wird jedes Werkzeug abgeschaltet.

In einigen Fällen ist es wünschenswert, jedes Werkzeug nicht bei Erreichen eines maximalen Drehmomentpegels, sondern in Abhängigkeit von einem anderen Faktor abzuschalten, wobei das System jedoch wie oben beschrieben arbeiten soll, bis der maximale Drehmomentpegel erreicht worden ist. Ein entsprechend geändertes System ist in Fig. 6 dargestellt, wobei jedes Werkzeug an dem Ende eines Zyklus abgeschaltet wird, und zwar durch das Erreichen eines vorbestimmten Spannungsbetrages in einem Befestigungsmittel. Das geänderte System benutzt alle in den

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Figuren 1 bis 4 gezeigten Komponenten und einige dieser Komponenten, die dieselben Bezugsziffern tragen, sind auch in der Fig. 6 enthalten, um die Verbindungen des modifizierten Schaltkreises darzustellen.

In dem Sperrkreis 33 wird der niedrige Pegel des Bezugspotentials auf der Leitung 114 durch die Einstellung eines Widerstandes 152 vorgegeben. Geht man, wie bereits oben erwähnt, davon aus, daß beispielsweise die maximale Spannung der Spitzen-Drehmomentsignale auf den Leitungen 34 bis 37 gleich plus 5 Volt beträgt, dann liegt der niedrige Bezugspotentialpegel auf der Leitung 114 bei ungefähr plus 1 bis 2 Volt. Es ist wichtig, sich zu vergegenwärtigen, daß der Sperrkreis 33 ein Sperrsignal erzeugt, wenn das Potential auf der Leitung 114 höher als das Potential auf irgendeiner der Leitungen 34 bis 37 ist.

Das geänderte System weist Mittel auf, um das Bezugspotential der Leitung 114 auf einen höheren Pegel einzustellen, beispielsweise auf plus 7 Volt, um dadurch wieder bei einem höheren ausgeübten Drehrnomentpegel ein Sperrsignal zu erzeugen.

Der geänderte Kreis weist einen Operationsverstärker 361 auf, der als Spannungsvergleicher geschaltet ist. Der Ausgang des Verstärkers 361 ist über einen Widerstand 362, eine Diode 363 und einen Widerstand 364 an den positiven Eingang des Verstärkers 116 (auch in Fig. 3A gezeigt)geschaltet. Der Verbindungspunkt von dem Widerstand 362 und der Diode 363 ist über einen Widerstand 360 mit der Masseleitung 93 verbunden. Der Ausgang des Verstärkers 36I ist mittels eines Widerstands 366 mit seinem positiven Eingang unter Bildung einer Rückkoppelschleife verbunden.

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Die beiden Eingänge des Verstärkers 361 sind über zwei in entgegengesetzter Richtung parallelgeschaltete Dioden 367 untereinander verbunden, und der negative Eingang ist außerdem über einen Widerstand 368 mit dem Ausgang des Verstärkers 86 verbunden. Auf diese Weise erhält der negative Eingang das vom Verstärker 86 erzeugte mittlere Drehmomentsignal. Der positive Eingang ist über einen festen Widerstand 369 mit einem variablen Widerstand 371 verbunden, der in einem Widerstandsnetzv/erk geschaltet ist, das ein Bezugspotential erzeugt. Der variable Widerstand 371 liegt in Reihe mit dem variablen Widerstand 155» ■wobei diese Reihenschaltung parallel zur Spannungsversorgung liegt.

Bei dem in den Fig. 1 und 4 dargestellten System ist die Leitung 49, die die Sperrsignale aufweist, direkt mit dem Leistungsschalter 213 des Einheits-Steuerkreises 23 verbunden. Bei dem geänderten Schaltkreis gemäß Fig. 7 ist ein ODER-Gatter 376 zwischen den Vergleicher 28 und den Leistungsschalter 213 geschaltet. Ein Eingang des ODER-Gatters 276 ist mit der Leitung 49 und der zweite Eingang 377 ist mit dem Ausgang eines Spannungs-Steuerkreises 378 verbunden. Eine Leitung 379 führt das Spitzen-Drehmomentsignal dieser Einheit zu dem Steuerkreis 378. Der Leistungsschalter 231 empfängt das Ausgangssignal des ODER-Gatters 378 und das Ausgangssi gnal auf der Leitung 212 des Drehraomentsteuerkreises 211. Das Signal auf der Leitung 212 bewirkt, daß das Werkzeug in einer pulsierenden Arbeitsweise an- und ausgeschaltet wird, so wie es oben erläutert worden ist. Jedoch ist der Steuerkreis derartig voreingestellt, daß der Kreis 211 das Werkzeug nicht ausschalten kann, wenn ein maximaler Drehmonentpegel erreicht wird. Ansteile dieses

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Kriteriums erfaßt der Spannungssteuerkreis 378 den Betrag der Spannung in dem Befestigungsmittel und erzeugt bei einem vorbestimmten Spannungspegel einen Impuls, der das ODER-Gatter 376 passiert und am Ende des Zyklus das Werkzeug abschaltet.

Zu Beginn des Arbeitszyklus ist die Ausgangsspannung des Verstärkers 86 das inverse Mittelwertsignal und beträgt beispielsveise minus 1 Volt, wobei diese Spannung an dem negativen Eingang des Verstärkers 361 erscheint. Das Potentiometer 371 ist so eingestellt, daß es beispielsweise ein Potential von minus 4,5 Volt an dem positiven Eingang erzeugt. Der negative Eingang ist auf einem höheren Potential und daher ist das Ausgangssißnal des Verstärkers 361 negativ. Die Diode 363 wird in Sperrrichtung vorgespannt und daher wird das Potential auf dem positiven Eingang des Verstärkers 116 durch die Einstellung des Widerstandes ^55 gesteuert. Der Sperrkreis arbeitet so, wie es bereits oben in Verbindung mit der Fig. 3A beschrieben worden ist, und erzeugt ein Sperrsignal, bis ein minimaler Drehmomentpegel erreicht worden 1st. Nachdem dieses Sperrsignal wegfällt, erzeugen die Vergleicherkreise 28 bis 31» wie oben erläutert, Sperrsignale.

Nachdem die Befestigungsmittel angezogen sind, steigt das inverse Mittelwertsignal auf der Leitung 368 ins Negative an, wobei der Verstärker 361 umschaltet und sein Ausgangssignal positiv wird, wenn das Mittelv/ertsignal den Pegel des positiven Eingangs erreicht. Das Potentiometer ist vorzugsweise so eingestellt, daß dieser Vorgang bei ungefähr dem Drehmonentpegel auftritt, bei dem der Kreis 211 das Werkzeug unter Beendigung eines Zyklus abschaltet. Die Diode 363 wird in Vorwärts-

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richtung vorgespannt und die Widerstände 3<5O und 362 bilden ein Spannungsteilernetzwerk, das dem positiven Eingang des Verstärkers 166 ein relativ hohes Potential zuführt. Dieses hohe Potential sollte höher sein als die maximalen Spitzen-Drehmomentsignale auf den Leitungen 34 bis 37 und betragen beispielsweise plus 7 Volt, wogegen das maximale Drehmomentsignal bei plus 5 Volt liegt. Dieses hohe Potential auf dem positiven Eingang des Verstärkers 116 treibt das Potential auf der Leitung 114 auf einen entsprechenden hohen Pegel, der höher ist als die Spitzen-Drehmomentsignale. Auf diese Weise erzeugt der Sperrkreis wiederum ein Abschaltsignal, das verhindert, daß die Kreise 23 bis 31 Sperrsignale erzeugen. Es wurde bereits oben erwähnt, daß der Kreis 211 so eingestellt ist, daß er nicht das Werkzeug abschalten kann. Dadurch setzt jede Einheit das Anziehen der zugeordneten Befestigungseinrichtung fort, bis die Spannungssteuereinheit 376 einen vorbestimmten Spannungspegel in dem Befestigungsmittel erfaßt und das V/erkzeug abschaltet, wodurch das Ende eines Zyklus erreicht ist. Auf diese V/eise gewährleistet der zentrale Steuerkreis ein gleichförmiges Ausgangsdrehmornent aller Einheiten, bis ein relativ hohes Ausgangsdrehmoment erreicht worden ist. Danach wird der zentrale Steuerkreis abgeschaltet und die Spannungs-Steuerkreise der Einheiten übernehmen die Steuerung.

Der aus zwei Einheiten bestehende Kreis, der in Fig. 5 dargestellt ist, kann auch in Verbindung mit einem auf eine Spannung ansprechenden Abschaltsystem verwendet werden. Eine derartige Anordnung ist in Fig. 5 dargestellt, wobei die Verbindungen zu dem vorstehend beschriebenen Kreis durch gestrichelte Linien dargestellt sind. Die Anordnung weist einenOperationsver-

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stärker 385 rait einem hohen Pegel auf, der als Sparmungsvergleicher geschaltet ist, wobei der negative Eingang über einen Widerstand 386 mit den Katboden von zwei Dioden verbunden ist, die ihrerseits an die Leitungen 320 und 321 angeschlossen sind, und wobei der positive Eingang an eine Bezugsspannung geschaltet ist, die durch den variablen Widerstand 387 vorgegeben v/irä. Das Ausgangssignal des hochpegeligen Verstärkers 305 ist über zwei Dioden 388 und 389 mit den Anoden der beiden Dioden 334 und 338 verbunden. Die Verschaltung und die Polaritäten der Dioden 388 und 389 sind dieselbe!wie für die Dioden 351 und 352. Es ist verständlich, daß eine solche Anordnung gleich ist einer Schaltung mit einem Sperrkreis mit einem niedrigen Pegel, mit der Ausnahme, daß die Eingangssignale des hochpegeligen Verstäi'kers 385 umgekehrt sind in Bezug auf die Verbindungen zu dem niedrigpegeligen Verstärker 341. Weiterhin sind die Bezugspotentiale unterschiedlich.

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Claims (12)

Pätentansprüche

1. System zur Verwendung an einer Maschine, die eine Vielzahl von ein Drehmoment ausübenden Einheiten aufweist und einen zentralen Steuerkreis besitzt, gekennzeichnet durch Vergleicheranordnungen (23 bis 31), die auf die Ausgangsdrehmomente (60 bis 63) jeder Einheit und auf einen Drehraomentvergleichswert (72) ansprechen, wobei dieser Vergleichswert (72) eine Funktion des momentanen Ausgongsdrehmomentes von mindestens einer Einheit ist und in dem Maße anwächst, wie das momentane Ausgangsdrehmoment anwächst, wobei die Vergleicheranordnungen diese Ausgangsdrehmomente (60 bis 63) jeder Einheit mit dem Vergleichswert (72) vergleichen und das Arbeiten einer Einheit verhindern, die ein Ausgangsdrehmcment besitzt, das größer als der Drehmomentvergleichswert ist.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Steuerkreis eine einen Mittelwert bildende Anordnung (27) aufweist, die auf die Ausgangsdrehmomente (60 bis 63) aller dieser Einheiten anspricht und einen Mittelwert der Ausgangsdrehmomente erzeugt, wobei dieser Mittelwert den Vergleichswert (72) bildet.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, mit einer Maschine, die nur zwei Einheiten aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleicheranordnungen die Ausgangsdrehmomente beider Einheiten empfangen und vergleichen, wobei der Vergleichswert durch ein Ausgangsdrehmoment vorgegeben wird.

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4. System nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Steuerkreis ferner eine Sperrkreisanordnung (33) aufv/eist, die so geschaltet ist, daß sie die Ausgangsdrehmomente (60 bis 63) empfängt, wobei diese Sperrkreisanordnung die Ausgangsdrehmomente mit einem Drehmomentbezugswert von niedrigem Pegel vergleicht und verhindert, daß die Vergleichs-Anordnungen arbeiten, wenn alle Ausgangsdrehmomente niedriger als der niedrige Pegel des Drehmomentbezugswertes sind.

5. System nach Anspruch 4, mit einer Maschine, die mindestens drei Einheiten aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrkreisanordnung (33) verhindert, daß alle Einheiten arbeiten, wenn die Ausgangsdrehmomente (60 bis 63) irgendeine Einheit kleiner als der niedrige Pegel des Drehmomentbezugswertes sind.

6. System nach Anspruch 4, mit einer Maschine, die nur zwei Einheiten aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrkreisanordnung (33) nur dann, wenn beide Ausgangsdrehmomente kleiner als der niedrige Pegel des Drehmomentbezugswertes sind, verhindert, daß die Vergleicheranordnungen arbeiten.

7. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrkreisanordnung (33) ferner einen auf einen hohen Drehmomentpegel ansprechenden Kreis aufweist, um zu verhindern, daß die Vergleicheranordnungen (28 bis 31) arbeiten, wenn die Ausgangsdrehmomente (60 bis 72) der Einheiten oberhalb eines hohen Drehmomentbezugswertes sind.

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8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Einheit eine auf die mechanische Spannung ansprechende Anordnung (378) vorgesehen ist, um diese Einheiten abzuschalten.

9. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Einheit einen Antriebsmotor, einen Einheit-Steuerkreis zum Steuern der Erregung dieses Antriebsmotors und das Drehmoment erfassende Einrichtung zur Erzeugung eines Einheit-Drehmomentsignals, das dem Ausgangsdrehmoraent dieser Einheit entspricht, aufweist und daß der zentrale Steuerkreis einen Mittelwert bildenden Kreis (27) aufweist, der so geschaltet ist, daß er die Einheit-Drehmomentausgänge (60 bis 63) empfängt und den Drehmomentvergleichswert (72) erzeugt, der eine Funktion des Mittelwertes aller Ausgangsdrehmomente dieser Einheiten ist, und daß die Vergleicheranordnungen (28 bis 31) so verschaltet sind, daß sie den Drehmomentvergleichswert (72) und den Einheit-Drehmomentausgang jeder Einheit empfangen, um ein Sperrsignal (73 bis 77) zu erzeugen, wenn das Einheit-Ausgangsdrehmoment größer als der Drehmomentvergleichswert ist, und daß die Vergleicheranordnungen (28 bis 31) weiterhin so verschaltet sind, daß sie dieses Sperrsignal an die Einheit-Steuerkreise weiterleiten, wobei jeder Einheit-Steuerkreis daran gehindert wird, den Antriebsmotor während der Anwesenheit eines Sperrsignals anzuschalten.

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10. System nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß der zentrale Steuerkreis weiterhin ein Tor (32) aufweist, das zwischen den Mittelwert bildenden Kreis (27) und die Vergleicheranordnungen (28 bis 31) geschaltet ist, und daß ein Sperrkreis (33) vorgesehen ist, der so verschaltet ist, daß er die Einheit-Ausgangsdrehmomente (60 bis 63) empfängt, wobei dieser Sperrkreis (33) weiterhin Schaltkreise aufweist, die die Einheit-Ausgangsmomente mit einem vorbestimmten niedrigen Pegel einerDrehmomentbezugsgröße vergleicht und ein Sperrsignal (78) erzeugt, immer dann, wenn die Ausgangsdrehmomente niedriger als der Bezugspegel sind, wobei dieses Tor (32) auf das Sperrsignal (78) anspricht und den Signalfluß des Vergleichswertes (72) an die Vergleicheranordnungen bei Vorhandensein des Sperrsignals blockiert.

11. System nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch Schaltkreise, die auf das Sperrsignal ansprechen und einen relativ hohen Bezugspegel an die Vergleicheranordnungen anlegen, währenddessen das Tor (32) den Drehmomentvergleichswert blockiert.

12. System nach Anspruch 11, gekennzeichnet weiterhin durch Schaltkreise, die auf den Drehmomentvergleichswert ansprechen und den Wert des Drehmomentbezugspegels erhöhen, wenn der Drehmomentvergleichswert einen relativ hohen Wert erreicht.

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