DE2703495B2 - Schaltungsanordnung zum Steuern des Drehmomentes für mindestens zwei kraftbetriebene Schrauber - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruches 1.

Schraubwerkzeuge, die ein bestimmtes Drehmoment aufbringen, sind allseits bekannt und werden im großen Umfang auch in der Industrie benutzt. Beispielsweise werden beim Zusammenbau von PKW- und LKW-Teilen ».-fektrisch bzw. durch Druckluft angetriebene, d. h. kraftbetriebene Schrauber verwendet. Ein derartiger kann manuell durch den Bedienungsmann des Werkzeuges ein- und ausgeschaltet werden; es sind jedoch in den letzten Jahren auch automatische Steuersysteme zum selbsttätigen Schalten entwickelt worden. Die US-PS 3926264 zeigt ein derartiges System, bei dem die Bedienungsperson das Werkzeug einschaltet und das Steuersystem automatisch das Werkzeug ausschaltet, wenn das aufgebrachte Drehmoment einen vorbestimmten Wert erreicht.

Es sind weiterhin Maschinen ^<;kannt, die mindestens zwei kraftbetriebene Schrauber aufweisen, um so gleichzeitig mehrere Muttern bzw. Schrauben anzuziehen. Eine derartige Maschine kann beispielsweise dazu benutzt werden, um gleichzeitig mehrere Schrauben zu drehen, die dazu dienen, den Zylinderkopf an den Zylinderblock eines Automotors zu befestigen.

Bei derartigen Mehrfach-Schraubern kann es vorkommen, daß die einzelnen Befestigungsmittel nich< zu jedem Zeitpunkt mit demselben Drehmomentwert beaufschlagt sind. Betrachtet man das obengenannte Beispiel des Zusammenbaus eines Automobilmotor, 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 Zylindefkopf Schaden erleidet. Ferner kann es in dem Pail, daß eine Schraube vor den anderen angezogen ist, vorkommen, daß sich die erste Schraube leicht löst, nachdem die anderen Schrauben angezogen worden sind.

Durch die US-PS 3 «27 506 ist eine Schaltungsanordnung zum Steuern des Drehmomentes für mindestens zwei kraftbetriebene Schrauber, bestehend aus a) einem von einer Stcuereingangslcitung im Ein- und Aiisschaltsinne steuerbaren Schalter oder Steuerventil in der Encrgic/.uführungslcitung je-

des Schraubers,

b) einem Drehmomenterfassungskreis (nachfolgend Steuerkreis genannt), in den die Eingangssignale eines Vergleicherkreises münden und von dem die Steuereingangsleitungen ausgehen, zum Erzeugen eines Drehmomentsignals in einer von jedem Schrauber ausgehenden Drehmomentleitung,

c) dem Vergleicherkreis für jeden Schrauber,
bekannt geworden, die eine automatische Steuerung der einzelnen kraftbetriebenen Schrauber vorsieht.

Bei der bekannten Schaltungsanordnung ist jeweils ein einzelner statischer, d. h. fester Vergleichswert für die Vergleicherkreise vorgesehen.

Bei einer derartigen Schaltungsanordnung läßt sich jedoch mit Nachteil nicht verhindern, daß die Schrauben bzw. Muttern unterschiedlich angezogen werden können.

Der Erfindung liegt ausgehend von der Schaltungsanordnung nach der vorgenannten US-PS 3827506 die Aufgabe zugrunde, diese Schaltungsanordnung so auszubilden, daß ein selbsttätiges gieichmäßiges Anziehen der Schrauben bzw. Muttern gewäh leistet ist.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der Erfindung dadurch, daß

d) Spitzendrehmomentsignale von den Steuerkreisen jedes Schraubers zu einem Kreis, der eine veränderliche Drehmomentvergleichsfunktion für die Vergleicherkreise vorgibt, und zu dem Vergleichskreis zuführbar sind, der das Spitzendrehmomentsignal mit der tragenden Drehmomentvergleichsfunktion vergleicht.

Die vorstehende Erfindung wendet sich somit an ein zentrales Steuersystem zum Vergleich der Drehmomentsignale einer Vielzahl von Steuerkreisen. Die Drehmomentsignale jedes Steuerkreises werden einzeln erfaßt, wobei alle Drehmomentsignale mit einem Vergleichswert verglichen werden, der eine Funktion der momentanen Drehmomentsignale der Steuerkreise ist. Ist das Drehmomentsignal eines Steuerkreises größer a's der Vergleichswert, wird dieser Steuerkreis abgeschaltet. Dieser Vergleichswert steigt daher an, wenn die Drehmomentsignale der verschiedenen Steuerkreise ansteigen. Der Vergleichswert ist daher ein dynamischer Wert und ändert sich während des Arbeitens des Systems, im Gegensatz zum bekannten System nach der US-PS 3 827 506,-die einen statischen oder festen Vergleichswert zeigt.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung verhindert somit, nachdem ein unterer Drehmomentsch well wert erreicht is>, daß beim Anziehen der zu verschraubenden Teile ein Steuerkreis dem anderen quasi wegläuft. Das Drehmomentsignal jedes Steuerkreises wird nämlich mit dem Vergleichswert verglichen und die Steuerkreise werden abgeschaltet, wenn ihr Drehmomentsiginal größer als der Vergleichswcrt ist. Da der Vergleichswcrt eine Funktion der Drehmomentsignale aller Steuerkreise ist. ist es verständlich, daß das Abschalten des Drehmomentsignals jedes Steuerkreises von dem Arbeiten aller anderen Stcuerkreisc abhängt.

Dadurch ist ein gleichmäßiges Anziehen der Schrauben bzw. Muttern gewährleistet.

Bei einer Maschine, die nur zwei Schrauber bzw. zugeordnete Stcuerkreisc aufweist, kann das Drchmomentsignal jedes Steuerkreises mit dem Drchmomcntsignal des anderen Steuerkreises direkt im Pegel verglichen werden. In 'liescin Fall würde der Vcrgleichswert eines der beiden Drehmomentsignale enthalten.

Bei einer Maschine, die zwei oder mehr Schrauber mit zugehörigen SteuerkreisfeiÜRufweist, werden die Drehmomentsignale zweckmäßig derart miteinander kombiniert, daß der Vergleichswert eine Funktion des Mittelwertes aller Drehmomentsignale ist.

Die Schaltungsanordnung weist zweckmäßig ferner einen Sperrkeis für die Vergleicherkreise auf, der ein Sperrsignal erzeugt, solange die Drehmomente der Schrauber unterhalb eines Minimum-Pegels liegen. Der Sperrkreis kann auch so ausgelegt sein, daß er die Vergleicherkreise abschaltet, nachdem ein oberer Drehmomentwert erreicht ist.

Weitere ausgestaltende Merkmale der Erfindung ergeben sich anhand der Beschreibung von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ausiührungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung,

Fig. 2 Zeitdiagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltungsanordnung,

Fig. 3 A und 3 B schematische elektrische Schaltbilder von Teilen der Schaltungsanordnung nach Fig. 1,

Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Teiles der in Fig. I dargestellten Schaltungsanordnung,

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

Fig. 6 ein schematisches elektrisches Schaltbild einer weiteren Ausführungsform.

Die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung weist vier Schrauber 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. Jeder Schrauber weist ein Gehäuse 19 auf, das einen Antriebsmotor für die zugeordnete Spindel aufnimmt, wobei dieser Antriebsmotor beispielsweise elektrisch oder durch Druckluft angetrieben wird. Die notwendigen Energie.-»uführungsleitungen für den Antriebsmotor sind nicht dargestellt.

Für den Fall, daß die Spindel durch einen Druckluftmotorangetrieben wird, weist jeder Schrauber 10 bis 13 ferner ein mittels einer Spule betätigtes Luft-Steuerventil auf, das in dem Gehäuse 19 angeordnet ist. Diese Spule wird jeweils durch ein Steuersignal betätigt, das auf der Steuereingangsleitung 21 jedes der vier Schrauber anstellt. Wenn also ein Steuersignal auf der Steuereingangsleitung 21 auftritt, dann wird die Spule erregt, das Luft-Steuerventil öffnet sich und gibt die Zufuhr von Druckluft an den Druckluftmotor frei, wodurch die Spindel des betreffenden Schraubers angetrieben wird.

Jeder Schrauber weist ferner in dem Gehäuse 19 einen Drehmomentmeßkreis auf, der z. B. aus einer Brücken-Dehnungsmeßanordnung bestehen kann. Der Meßkreis erzeugt jeweils ein Drehmomentsignal, das auf der Drchtromentleitung 22 erscheint, die von jedem der vier Schrauber ausgeht, wobei die Amplitude der Spannung auf jeder Drehitiomcntleitung 22 repräsentativ für die Größe des Ausf.angstlrchmomentcs der zugeordneten Spindel ist.

Den Schraubern 10 bis 13 sind Stnuerkreise 23 bis 26 zugeordnet. Die: e. Steuerkreise 23 bis 26 erzeugen die Steuersignale auf den Steuereingangsleitungen 21 und empfangen über die DrehmomentleiHingcn22die

Drehmorncntsignalc, die von den Drehmomentmelikrcisen tier Schrauber erzeugt werden. Jeder Stcuerkreis 23 bis 26 in Verbindung mit einem der zugeordneten Schrauber 10 bis 13 wird im folgenden als eine Drehmoment-Ausübeinheit bezeichnet. Die Steuerkreise 23 bis 26 sind so aufgebaut, daß sie die Schrauber 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 Drehmoment-Leitungen 22 erscheinen, bestehen aus Spannungs-Impulszügcii, wobei die Spitze oder der Maximalwert jedes der Impulse den Betrag des ausgeübten Drehmomentes darstellt. Die Amplituden der Drehmomentimpulsc steigen in dem Maße an, wie das von den Spindeln ausgeübte Drehmoment ansteigt.

Es ist erwünscht und anzustreben, daß die vier Schrauber 10 bis 13 gleichzeitig und gleichförmig arbeiten, so dali das Maximum des gewünschten Urehmomentwertes 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 Stcuerkrcise 23 bis 26 erzeugen Spitzen-Drehmomentsignale, die an den Alisgangsleitungen 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 Kurven60 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 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-Drehmomentsignale, 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 obenerwähnte Sperrkreis 33 weist vier Eingänge 53 auf, d;: 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 Abschaltoder Sperrsignal zu erzeugen, das durch das Signal 78 in Fig. 2 dargestellt wird, das die zentrale Steuereinheit abschaltet, bis die vier Spitzen-Drehmomentsignale einen vorbestimmten minimalen Pegel erreicht haben.

Wie bereits oben erwähnt, soll die Bezeichnung »Einheit« so verstanden werden, daß sie einen der vier Schrauber 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 noch erwähnt, daß die vier Schrauber 10 bis 13 auf einem einzigen Rahmen angeordnet sein können, jedoch ist dies nicht notwendig, da sie ebenso getrennt angeordnet und gehandhabt werden 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 34 bis 37 dar. So stellt beispielsweise bei der Kurve 60 der Teil 66 das Ausgangsdrehmoment dar, wenn der Schrauber zunächst eingeschaltet wird und die Schraunerspindei 15 beginnt, das Befestigungsmittel (Schraube oder Mutter) zu drehen, wobei diese? 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 Steigungsabschni^t; 69 auf, die das Spitzendrehmoment darstellen, währenddessen das Befestigungsmittel angezogen wird, und der Teil 70 zeigt schließlich den vorgegebenen Drehmomenipegel an. bei dem die Steuereinheit 23 automatisch den Schraube) 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 der Schrauber, wenn das Befestigungsmittel angezogen wird, durch den Einheit-Steuerkreis 21 an- bzw. abgeschaltet oder gepulst wird. Ein Speicherkreis hält dabei den vorausgegangener Spitzen-Drehrr.omentwert fest, wenn der Schrauber abgeschaltet ist.

Die vier Signale die durch die Kurven 60 bis 63 repräsentiert werdet!, werden dem Mittelwert bildenden Kreis 27 zugeführt, wobei dieser Kreis 27 die Kurve 72 erzeugt, die eine Funktion des mittlerer 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 Sperrsigna] 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, den Schraubei 10 einzuschalten. Daher steigt der Spitzenwert dei Drehmomentkurve 60 während der Anwesenheit des , Sperrsignals 73 nicht an, jedoch bleiben mindestens einige der anderen Schrauber 11 bis 13 für diese Zeitperiode angeschaltet. Daher steigen die anderen dre Spitzen-Drehmomentkurven 61 bis 63 an und verur-

Sachen ein Ansteigen in der Mittelwcrt-Drchmomentkurve 72. Wenn die Mittelwert-Drehmomentkurve 72 einen Punkt erreicht, in dem die Spitzen-Drehmomentkurve 60 nicht mehr größer als die Mittelwert-Drehmomentkurve 72 ist, dann wird das Sperrsignal 73 von der Leitung 49 weggenommen und der Steuerkreis 23 ist wieder in die Lage versetzt, den Schrauber 10 einzuschalten.

K:i dem in Fig. 2 dargestellten und oben erwähnten Beispiel ist der Schrauber 10 ein relativ schnell arbeitender Schrauber und es ist daher notwendig, zwei Sperrsignale 73 und 74 zu erzeugen, um zu verhindern, daß der Schrauber 10 den anderen Schraubern zu sehr voreilt. Die beiden Schrauber 11 und 13 werden momentan nur einmal jeweils bei den Sperrsignalen 76 und 77 angehalten, wogegen der Schrauber 12 eine relativ langsame Arbeitsweise besitzt und für diese Einheit daher keine Sperrsignale erzeugt werden.

Es ist wünschenswert, daß keine SjK-rrsignaic 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 v, ird 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-Drchmomcntkurven 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 Drehmomentes 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, des Torkreises 32 und des Sperrkreises 33 wird in den Fig. 3 A und 3 B 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 Verstär kers 86 beträgt ein Vierte! der Summe der vier Ein gangsspannungen. 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 Spannunggelangt 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 zu den Vergleicherkreisen 28 bis 31 führt. Da der Verstärker 92 das Ausgangssignal des Verstärkers 86 invertiert, erscheint auf der Leitung 38 eine ins Positive gehende oder ansteigende Spannung, die durch die Kurve 72 repräsentiert wird, und deren Größe eine Funktion des Mittelwertes der vier Spitzen-Drehmomentsignale 60 bis 63 ist.

Die vier Vergleicherkrcise 28 bis 31 (Fig. 3 B) sind identisch im Aufbau. So besitzt beispielsweise der VeiiguiciieikieiN 28 einen OjiciaiiiiiisvciSiüikci 96, der als Spannungs-Vergleichskreis geschaltet ist. Die Leitung 38 ist mit dem negativen Eingang des Verstärkers 96 un 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 und das mittlere Drchmomentsignal an dem negativen Eingang erscheint, ist das Ausgangssignal des Verstärkers 96 immer dann positiv, wenn der Spitzen-Drehmomentwert größer als der mittlere Drehmomentwert ist. Ein derartig positives Signal an dem Ausgang des Verstärkers 96 enthält auch das obengenannte Sperrsignal.

Der Zweck der Rückführschleife, die den Widerstand 99 einsehließt, 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 als die Spannung auf der Leitung 44 plus der Rückführspannung über den Widerstand 99 ist. Umgekehrt wird der Verstärker 96 geschaltet und seine Ausgangsspannung steigt an, wenn 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 49 bis 52 mit den zugeordneten Einheit-Steuerkreisen 23 bis 2ύ 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 Spitzendrehmoment-Spannungssignal minus der Rückführspannung höher als das mittlere Drehmoment-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 Ope rationsverstärker 11© bis 113 sind mit den Leitungen 34 bis 37 verbunden und erhalten die auf diesen Lei-

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

Die Ausgange der Operationsverstärker 110 bis Π3 sind über Dioden Ü7 und Widerstände ίίβ 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 Drehmomentmeßkreise in den Werkzeugen 10 bis 13 erzeugt wird, plus 5 Volt, dann ist die Spannung auf den Leitungen 34 bis 37 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 ''en negativen Eingängen dieser Verstärker und daher sind die Ausgangssignale der vier Verstärker 110 bis 113 negativ. In dem Maße, \.ie 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 kommt. Wenn die Spitzendrehmomentspannung über den Bezugsspannngspegel 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 dem 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 134 dieses Transistors 133 ist mit dem negativen Einan? des Verstärkers 92 verbunden, die Source-Elektrode 137 ist mit dem Ausgang eines Operationsverstärkers 138 verbunden. Wenn das Potential über seinen Source-Gate-Anschlüssen gleich Null ist, dann ist der Transistor 133 so vorgespannt, daß er eingeschalteV 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 92 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 Verstärker 92 wird effektiv von dem Verstärker 138 abgeschaltet.

Die Be/.iigsspannung, die auf der Leitung 114 vorliegt, wird durch einen Operationsverstärker 116 er zeugt. Der positive Eingang des Verstärkers 116 is? mit einem variablen Widerstandsnetzwerk 152 verbunden, das zwischen einer positiven und einer negativen Gleichspannungsversorgung, beispielsweise plus und minus 15 Volt, liegt, wobei dieses Nutzwerk eine Einstellung des Potentialesan dem positiven Eingang erlaubt, um auf diese Weise das Potential andern 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, wird 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 Spitzendrehmomentsignalc auf den Leitungen 34 bis 37 alle dicht bei null Volt liegen. Das Ausgangssignal des Verstärkers 121 ist daher hoch oder positi'. 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 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 Rückführschlcife 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 nega-

i tiven Eingang des Verstärkers 92 verbunden ist. Der Ausgang des Verstärkers 92 und die Leitung 38 weisen 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

ι Bezugspegel auf der Leitung 114 ist. In der Startphase ist der Bezugsspannungspegel auf der Leitung 114 beachtlich höher als die Spitzen-Drehmomentsignale 60 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 Verglei-

cherkreise 28 bis 31 sind daher alle auf einem niedrigen Wert, der das Fehlen eines Sperrsignals darstellt, und die vier Steuerkreise 23 bis 26 schalten die Schrauber 10 bis 13 in einer puisierenden 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 wird. Dieser negative Impuls spannt den Transistor 133 im sperrenden Sinne vor und der Eingang des Verstärkers 92 wird von dem Ausgang des Verstärkers 138 abgeschaliet. 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-Drchmu mentsignale darstellt. Es ist offensichtlich, daß ein Sperr- oder Ab.-.chaltsignal das Tor 32 einschaltet und die Weiterschaltung der mittleren Drehmomcntsignalc auf die vier Vergleicherkreisc 28 bis 31 ermöglicht, wobei das System daraufhin in der bereits vorstehend erwähnten Betriebsweise arbeitet, bis die Werkzeuge 10 bis 13 aufgrund eines Eingriffes der Steuerkreise 23 bis 26 abgeschaltet werden.

Die eingangs erwähnte US-I¹S 3 926 264 offenbart eine Anzahl von Steuerkreisen für einen Schrauber, einschließlich eines Kreises, der den Schrauber in einer pulsierenden Art und Weisj 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, tier 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 Ausgangssignal 204 auf den Leitungen 202 und 203 besteht aus einer Folge von Spannungsimpulsen, die stufenweise in der Amplitude in dem Maße ansteigen, wie das Ausgangsdrehmoment des Schraubers 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 Signals 204 entspricht. Das Spitzendrehmomentsignal 207 ist in Fig. 2 durch die Bezugsziffer 60 gekennzeichnet. Die abgeschrägten Teile des Signals 207 koinzidieren mit den Impulsen des Signals 204, und die horizontalen Teile des Signals 204 entsprechen den Zeitperioden zwischen den Impulsen des Signals 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 Eingangeines 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 Drehmomentimpuls, gekennzeichnet durch die Bezugsziffer 204, und das andere das Spitzen-Drehmomentsignal darstellt, das durch die Bezugsziffer 207 gekennzeichnet ist. Wie ar.ch bereits in der obengenannten US-PS beschrieben wird, erzeugt der Drehmomentsteuerkreis 211 auf der Leitung 212 ein Ausgangssignal, das repetierend einen Leistungsschalter 213 öffnet und schließt. Der Leistungsschalter 213 steuert seinerseits die Erregung tier Spule des L.uftventils des Werkzeuges 10. Mit dem Ausgang des Leistungsschalters 213 ist weiterhin ein Riickstellkreis 216 verbunden, der den den Spitzenwert erfassenden und haltenden Kreis 206 nach jeder Befestigungsoperation zurückstellt, wobei dieses Zurückstellen bedeutet, daß die Spannung an dem Au;-gang 34 auf Null oder einen Bezugspegel reduziert wird. Der Rückstellkreis 216 kann einen üblichen Aufbau haben in dem Sinne, daß Cr den den Spitzer!

wert 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 214 sind zwischen den Schalter 213 und die Spule des l.uftventils geschaltet.

Bei der im vorstehenden beschriebenen Anordnung wiril eine Vielzahl von Schraubern gesteuert, indem das Ausgangsdrehmoment jedes Schraubers mit einem Signal verglichen wird, das dem mittleren Ausgangsdrehmoment aller Schrauber entspricht. Bei der in Fig. .S dargestellten Anordnung, bei der zwei Schrauber gesteuert sind, wird anstelle eines Vergleiches des Ausgangsdrehmomentes jedes Schraubers mit dem mittleren Ausgangsdrehmoment das Ausgangsdrehmoment eines Schraubers unmittelbar mit dem Ausgangsdrehmoment des anderen Schraubers verglichen.

In Fig. 5 ist im speziellen der Teil des Systems dargestellt, der einen Vergleicherkreis und einen Sperrkreis aufweist. Das komplette System wi^;rde ein Schrauberpaar, beispielsweise die Schraubet 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 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 Eingangeines 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-Drehmomentsignale. Wenn 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 holies 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 wild das Ausgangssignal des Verstärkers 327 hoch und das Ausgangssignal des Verstärkers 329 niedrig. Der Ausgang des Verstärkers 327 ist über einen Widerstand 333 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 den zugeordneten Schrauber anschaltet, so wie es bereits oben erläutert wurde. Der Ausgang des Verstärkers 329 ist über einen anderen Widerstand 33? und eine Diode 338 mit einer Ausgangsleitung 339 verbunden, die z. B. der Leitung SO in Fi g. I entspricht.

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 der Schrauber 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 der Schrauber, 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 der Schrauber, die mit der Leitung 336 verbunden sind, angeschaltet, wogegen der Steuerkreis und der Schrauber, die mit der Leitung 339 verbunden sind, abgeschaltet werden.

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

Wie bereits oben erwähnt, ist es wünschenswert, 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, S weist ebenso einen Sperrkreis auf, der aus einem Operationsverstärker 341 besteht, dessen positiver Eingang mit den beiden Leitungen 320 und 321 verbunden ist. Der negative Eingang dieses Verstärkers 341 ist mit einem Bezugsspannungspegel verbunden, der durch ein Widerstandsnetzwerk erzeugt wird, das einen variablen Widerstand 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 352 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

ί 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.

in Wenn 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

ι > 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 Ausgangssigna] des

-it Verstärkers 341 dient daher als Sperr- oder Abschaltsignal, das verhindert, daß die beiden Vergleicherkreise 327 und 329 auf den Leitungen 336 und 339 Sperrsignale ausbilden.

Nachdem das System eine kurze Zeitperiode gear-

_·', beitet hat, und sobald das Potential auf einer der beiden Leitungen 320 und 321 bis zu dem Pegel des Bezugspotentials auf dem negativen Eingang des Verstärkers 341 ansteigt, schaltet der Ausgang des Verstärkers 341 auf einen hohen Wert und die Dioden

»ι 351 und 352 werden umgekehrt vorgespannt, wodurch das System normal, wie oben beschrieben, arbeitet.

Bei den im Vorstehenden beschriebenen Anordnungen schaltet jeweils ein Steuerkreis jeden Schrau-

r> ber an und eine zentrale Steuereinheit verhindert, daß ein oder mehrere Schrauber ein wesentlich höheres Drehmoment als die anderen Schrauber ausüben. Wenngleich nicht unbedingt notwendig, so ist es jedoch zweckmäßig, einen Sperrkreis vorzusehen, um

4Ii das zentrale Steuersystem abzuschalten, bis ein niedriger oder minimaler Drehmomentpegel von allen Schraubern erreicht worden ist. Am Ende eines Zyklus, wenn ein vorbestimmtes maximales Drehmoment erreicht worden ist, wird jeder Schrauber abge-

■r> schaltet.

In einigen Fällen ist es wünschenswert, jeden Schrauber nicht bei Erreichen eines maximalen Drehmomentpegels, sondern in Abhängigkeit von einem anderen Faktor abzuschalten, wobei das System je-

-,(i doch wie oben beschrieben arbeiten soll, bis der maximale Drehmomentpegel erreicht worden ist. Ein entsprechend geändertes System ist in Fig. 6 dargestellt, wobei jeder Schrauber an dem Ende eines Zyklus abgeschaltet wird, und zwar durch das Erreichen

v, eines vorbestimmten Spannungsbetrages in einem Befestigungsmittel. Das geänderte System benutzt alle in den Fig. 1 bis 4 gezeigten Komponenten und einige dieser Komponenten, die dieselben Bezugsziffern tragen, sind auch in der Fig. 6 enthalten, um

ho 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

h-, 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 Be-

zugspotentialpegel awf 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 1,14 auf einen höheren Pegel einzustellen, beispielsweise auf plus 7 Volt, um dadurch wieder bei einem höheren ausgeübten Drehmomentpegel 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. 3 A 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 361 ist mittels eines Widerstands 366 mit seinem positiven Eingang unter Bildung einer Rückkoppelschleife verbunden.

Die beiden Eingänge des Verstärkers 361 sind über zwei in entgegengesetzter Richtung parallelgeschaltete Dioden 367 untereinander verbunden, und der negative Eingang ist außerdem über eine 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 339 mit einem variablen Widerstand 371 verbunden, der in einem Widerstandsnetzwerk geschaltet ist, das ein Bezugspotential erzeugt. Der variable Widerstand 371,i5egt 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-Öatters 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 Ausgangssignal auf der Leitung 212 des Drehmomentsteuerkreises 211. Das Signal auf der Leitung 212 bewirkt, daß der Schrauber 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 den Schrauber nicht ausschalten kann, wenn ein maximaler Drehmomentpegel erreicht wird. Anstelle dieses Kriteriums erfaßt der Spannungssteuerkreis 378 den Betrag der Spannung in dem Befestigungsmittel und erzeugt bei einem vorbe* stimmten Spannungspegel einen Impuls, der das ODER-Gatter 376 passiert und am Ende des Zyklus den Schrauber abschaltet.

Zu Beginn des Arbeitszyklus ist die Ausgangsspannung des Verstärkers 86 das inverse Mittelwertsignal , und beträgt beispielsweise minus I Volt, wobei diese Spannung an dem negativen Eingang des Verstärkers 361 erscheint. Das Potentiometer 371 ist so cingestellt, 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 Ausgangssignal des Verstärkers 361 negativ. Die Diode 363 wird in Spem'chtung vorgespannt und daher wird das Potential auf dem positiven Eingang des Verstärkers lU» durch die Einstellung des Widerstandes 155 gesteuert. Der Sperrkreis arbeitet so, wie es bereits oben in Verbindung mit der Fig, 3 A beschrieben worden ist, und erzeugt ein Sperrsignal, bis ein minimaler Drehinomentpegel erreicht worden ist Nachdem dieses Specrsignal wegfällt, erzeugen die Vergleicherkreise 28 Ins 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 Mittelwertsignal den Pegel des positiven Eingangs erreicht. Das Potentiometer ist vorzugsweise so eingestellt, daß dieser Vorgang bei ungefähr dem Drehmomentpegel auftritt, bei dem der Kreis 211 den Schrauber unter Beendigung eines Zyklus abschaltet. Die Diode 363 wird in Vorwärtsrichtung vorgespannt und die Widerstände 360 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 28 bis 31 Sperrsignale erzeugen. Es wurde bereit!, oben erwähnt, daß der Kreis 211 so eingestellt ist, daß er nicht den Schrauber abschalten kann. Dadurch setzt jede Einheit das Anziehen der zugeordneten Befestigungseinrichtung fort, bis die Spannungssteuereinheit 376 einen vorbestimmten Spannungspegel in dem Befestigungsmittel erfaßt und den Schrauber abschaltet, wo· durch das Ende eines Zyklus erreicht ist. Auf diese Weise gewährleistet der zentrale Steuerkreis ein gleichförmiges Ausgangsdrehmoment aller Einheiten, bis ein relativ hohes Ausgangsdrehmoment erreicht worden ist. Danach wird der zentrale Steuerkreis abgeschaltet und die Sparrnungs-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 Abschaltsystern verwendet werden. Eine derartige Anordnung ist in Fig. S dargestellt, wobei die Verbindungen zu dem vorstehend beschriebenen Kreis durch gestrichelte Linien dargestellt sind. Die Anordnung weist einen Operationsverstärker 385 mit einem hohen Pegel auf, der als Spannungsvergleicher geschaltet ist, wobei der negative Eingang über einen Widerstand 386 mit den Kathoden 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 wird. Das Ausgangssignal des hochpegeiigen Verstärkers 385 ist über zwei Dioden 388 und 389 mit den Anoden der

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beiden Dioden 334 und 338 verbunden, Die Ver~ rigen Pegel, mit der Ausnahme, daß die Eingangssi-

schaltung und die Polaritäten der Dioden 388 und 389 gnale des hochpegeh'gen Verstärkers 385 umgekehrt

sind dieselben wie für die Dioden 351 und 3SZ, Es sind in bezug auf die Verbindungen zu dem niedrigpe-

ist verständlich, daß eine solche Anordnung gleich ist geligen Verstärker 341, Weiterhin sind die Bezugspo-

einer Schaltung mit einem Sperrkreis mit einem nied- "· tentiale unterschiedlich.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche;

1. Schaltungsanordnung zum Steuern des Drehmomentes für mindestens zwei kraftbetriebene Schrauber, bestehend aus

a) einem vop einer Steuereingangsleitung im Ein- und Ausschaltsinne steuerbaren Schalter oder Steuerventil in der Energiezuführungsleitung jedes Schraubers,

b) einem Drehmomenterfassungskreis (nachfolgend Steuerkreis genannt), in den die Eingangssignale eines Vergleicherkreises münden und von dem die Steuereingangsleitungen ausgehen, zum Erzeugen eines Drehmomentsignals in einer von jedem Schrauber ausgehenden Drehmomentleitung,

c) dem Vergleicherkreis für jeden Schrauber, dadurch gekennzeichnet, daß

d) Spitzendrehmomentsignale von den Sieuerkreiscn (23-26) jedes Schraubers zu einem Kreis (27), der eine veränderliche Drehmomentvergleichsfunktion für die Vergleicherkreise (28-31) vorgibt, und zu dem Vergleichskreis zuführbar sind, der das Spitzendrehmomentsignal mit der tragenden Drehmomentvergleichsfunktion vergleicht.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreis (27) so aufgebaut ist, daß er den Mittelwert der Drehmomentsignaie als Drehmomentvergleichsfunktion erzeugt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2 für nur zwei Schrauber, dadurch gekennzeichnet, daß der Kreis (27) si, aufgebaut ist, daß er die Drehmomentsignale beider S-.euerkreise miteinander vergleicht und die Drehmomentvergleichsfunktion durch eines der Drehmomentsignale vorgegeben wird.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sperrkreisanordnung (33) vorgesehen ist, der die Drehmomentsignale (60 bis 63) zugeführt sind, wobei diese Sperrkreisanordnung so verschaltet ist, daß sie die Drehmomentsignaie mit einem Drehmomentbezugswert von niedrigem Pegel vergleicht und die Vergleicherkreise sperrt, wenn alle Drehmomentsignale niedriger als der niedrige Pegel des Drehmomentbezugswertes sind.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4 für mindestens drei Schrauber, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrkreisanordnung (33) so aufgebaut ist, daß die Steuerkreise aller Schrauber gesperrt sind, wenn die Drehmomentsignale (60 bis 63) irgendeines Steuerkreises kleiner als der niedrige Pegel des Drehmomentbezugswertes sind.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4 für nur zwei Schrauber, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrkreisanordnung (33) so aufgebaut ist, daß nur dann, wenn beide Drehmomentsignale der Steuerkreise der Schrauber kleiner als der niedrige Pegel des Drehmomentbezugswertes sind, die Vergleicherkreise gesperrt sind.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrkreisanordnung (33) ferner einen auf einen hohen Drchmomentpcgcl ansprechenden Kreis aufweist, um die

Verglejcheranordnungen (28 bis 31) zu sperren* wenn die Drehmomentsignale (60 bis 72y der Steuerkreise oberhalb eines hohen Drehmomentbezugswertes sind,

8, Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Steuerkreis eine auf die mechanische Spannung ansprechende Anordnung (378) vorgesehen ist, um diese Steuerkreise abzuschalten.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Tor (32) vorgesehen ist, das zwischen den Mittelwert bildenden Kreis (27) und die Vergleicherkreise (28 bis 31) geschaltet ist.