DE2707161A1 - Verfahren zum schrauben sowie schrauber - Google Patents

Description

578-26.

Regie Nationale des Usines RENAULT, Boulogne Billancourt

(Frankreich)

Verfahren zum Schrauben sowie Schrauber

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schrauben sowie einen Schrauber oder eine Schraubmaschine mit insbesondere einer Meßvorrichtung für das ausgeübte Moment.

Bei herkömmlichen Schraubern mit einer Momenten-Meßvorrichtung ist diese in einer Dreh-Spindel und einem die Druck-Wirkungen absorbierenden Ansatzstück angeordnet, und zwar derart, daß eine am Ende des Ansatzstücks befestigte Hülse einen Körper trägt, in dem ein Übertragungsglied angeordnet ist, das an einem Ende mit der Dreh-Spindel verbunden ist und dessen anderes Ende eine Aufnahme besitzt, in der der Kopf einer Schraube aufgenommen werden kann, deren Schaft teilweise in eine Probe eingeschraubt ist, die im unteren Teil des Körpers verschiebbar befestigt ist, wobei das in seinem Mittelteil verformbare übertragungsglied zwei nlchtverformbare Endteile besitzt, die sich gegeneinander annähern oder voneinander entfernen können während der Verformung des Mittelteile unter Einwirkung

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eines Moments und durch Kompression auf ein druckempfindliches Glied oder einen DruckfUhler einwirken,der mittels Übertragungseinrichtungen mit einem Momenten-Anzeigeglied verbunden ist. Diese Maschine oder dieser Schrauber wirkt mittels eines pneumatischen Eingeschwindigkeits-Motors, und der DruckfUhler ist einerseits durch einen festen Taster auf einem der nichtverfonnbaren Endteile des Bewegungs-übertragungsglieas/una andererseits in Anlage durch einen Steuerstift gegen eine einstellbare Taste, die am anderen Bndteil befestigt ist, wobei der Taster oder Fühler zusammen mit einem Druckluftkreis verwendet wird, dessen Abfuhr und Zufuhr Über eine kalibrierte Öffnung erfolgt, wobei der Druck einem Anzeigeglied zugeführt ist.

Bei der Untersuchung genauer Momente ist die Verwendung eines duroh einen Pneumatik-Motor angetriebenen Schraubers nachteilig, da nur sehr hohe Drehzahlen erzeugbar sind. Wenn ein zweiter Wert des Moments notwendig ist, muß dieser durch künstliche Mittel erzeugt werden, wie ein Hilfs-Hebeglied, die die Anordnung des Schraubers komplizieren. Darüber hinaus ermöglicht ein pneumatisches System lediglich die Drehung in einer Richtung und kann für das ausgeübte Moment lediglich eine Genauigkeit von + 10 £ erreicht werden.

Bs ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Schrauben sowie einen Schrauber anzugeben, bei denen unter Vermeidung der oben genannten Nachteile mehrere Werte der Momente und verschiedene Drehriohtungen erreichbar sind.

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Gemäß der Erfindung weist der Schrauber, der ein Meßglied des ausgeübten Moments besitzt, einen Hydraulikmotor mit mindestens zwei Drehzahlen auf, auf dessen Stator an einem Ende ein Biegestab befestigt ist, dessen anderes gegenüberliegendes Ende zwischen Schneiden gehalten ist« wobei der Biegestab an seinen Seiten die Leiter eines Dehnungsmeßstreifens trägt, der in die Schaltung eines elektronischen Dehnungsmeßstreifen-Koinzidenzkreises eingefügt ist, der die genaue Bestimmung des ausgeübten Moments ermöglicht sowie die von Steuersignalen, die an den Hydraulikmotor angelegt werden können.

Gemäß der Erfindung weist der Schrauber, der zwischen dem antreibenden Hydraulikmotor und der abschließenden Fassung, die den Schraubenkopf aufnimmt, eine gerippte Spindel und einen mit der End-Fassung fest verbundenen Teleskopteil, . die durchjeine dazwischen angeordnete Maske in Translationsbewegung versetzbar sind, und einen AnnäherungsfUhler auf, der nahe dem möglichen Weg oder Verlauf der gerippten Spindel angeordnet ist und der in Verbindung mit dem elektronischen Koinzidenzkreis den Wert des anzulegenden und des zu messenden Moments bestimmt abhängig von den Eigenschaften oder Merkmalen des Werkstücks (oder Werkstoffs), der auf der Schraub-Werkbank angeordnet ist.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der mechanische Teil des Schraubers, oder der Schraubmaschine, auf Rollen befestigt derart, daß dieser um sein Symmetriezentrum nach Belieben des Bedieners gedreht werden kann, und weist einen seitlichen nachgiebigen Arm auf, der Steuerungs-Gehäuse trägt und durch den der Schrauber einfach

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in die Anfangslage oder Ausgangsstellung bringbar ist.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung weis t der Mehrspindel- oder Mehrkopf-Schrauber eine große Zahl von Endfassungen (z. B. "Nüssen") auf, die jeweils am Ende eines Teleskopteils befestigt sind, wobei alle Teleskopteile parallel durch eine Maske treten derart, daß simultan auf eine große Anzahl von Schrauben (oder auch von Muttern) eingewirkt werden kann, wobei eine pneumatische Hebevorrichtung in einer Ebene parallel zu deren Maske angeordnet ist und mit dieser verbunden ist mittels eines Gestänges, das die Hin- und Herbewegungen der Maske steuert.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Schrauben, bei dem die Endfassungen anfangs zunächst einzeln mit dem Schraubenkopf in Berührung gebracht sind, die zu befestigen sind, wobei der Schrauber aufeinanderfolgend folgende Betriebsschritte durchführt:

a) Er erfaßt mittels eines AnnäherungsfUhlers den Wert des auszuübenden und zu messenden Moments,

b) ..er stellt daraufhin die Drehzahl des Hydraulikmotors und den Betriebsbereich des elektronischen Koinzikreises,

c) er übt auf die Schrauben ein Losschraub-Moment durch Drehung des Hydraulikmotors in eine Richtung aus,

d) er übt auf die Schrauben ein Festschraub-Moment durch Drehung des Hydraulikmotors in die Gegenrichtung aus,

e) bei Betriebsende löst die Maske die Endfassungen vollständig und kehrt in die Ruhelage zurück,

f) in dieser Lage kehrt der Schrauber auf einer parallelen Schiene zurück in Gegenrichtung zu der, in der die Förderung der Einheiten erfolgt ist, die zu verschrauben sind,bis

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zum Auftreten einer folgenden zu verschraubenden Einheit an die er sich anpaßt und die Schraub-Betriebsschritte durchführt, während die zu verschraubende Einheit ihren Weg fortsetzt.

Die Erfindung gibt also einen Mehrkopf-Schrauber an, der für jeden Elementarschrauber einen Mehrgeschwindigkeits-Hydraulikmotor besitzt, an dessen Stator ein Biegestab befestigt ist, der mittels eines Bügels festgeklemmt oder festgeklammert ist. Auf einer Seitenwand des Biegestabs ist ein Kraftaufnehmer gebildet, der durch vier in einer Wheatstone-Brücke angeordneten Dehnungsmeßstreifen gebildet ist, deren Ausgangssignale in einem elektronischen Koinzidenzkreis und einer Folgeschaltungs-Einrichtung verwendet bzw. verarbeitet werden. Der Hydraulikmotor überträgt auf seine (z. B.) sechseckigen Endfassungen geeignete Schraub-Momente abhängig von Befehls- oder Sollspannungen, die im elektronischen Koinzidenzkreis vorgegeben sind.

Der erfindungsgemäße Schrauber ist zum serienmäßigen Verschrauben von Motordeckeln an ihren Zylindergehäusen verwendbar.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten AusfUhrungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in Aufsicht einen erfindungsgemäßen Schrauber; Fig. 2 in Teilansicht den Schrauber gemäß Fig. 1 längs

der Schnittlinie U-II;
Fig. 3 die Verbindung zwischen Hebevorrichtung und Maske;

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Flg. 4 In Teilansicht den Schrauber gemäß Flg. 3 längs der Schnittlinie IV-IVj

Fig. 5 eine der vier Rollen durch die der Schrauber

durch Rollen auf einer Ring-Schiene verschiebbar ist;

Fig. 6 schematisch in Seitenansicht einen Biegestab,

der einen mit ihm eng verbundenen Kraftaufnehmer besitzt;

Fig. 7 schematisch einen mit dem Kraftaufnehmer des Biegestabs verbundenen elektronischen Koinzidenzkreis;

Fig. 8 schematisch ein erstes Ausfuhrungsbeispiel des Generators für verschiedene zum Betrieb des elektronischen Koinzidenzkreises notwendigen Bezugsspannungen;

Fig. 9 schematisch ein zweites Au»fUhrungsbeispiel des Generators von Bezugsspannungen.

Fig. 1 zeigt ein AusfUhrungsbeispiel der Erfindung mit zehn untereinander identischen Elementarschrauber-Einhelten, die zueinander parallel auf einem festen Rahmen 20 so befestigt sind, daß sie eine kompakte Gesamteinheit oder Gesamtanordnung bilden. Selbstverständlich ist die Angabe der Zahl zehn lediglich beispielhaft zu verstehen und sind auch andere Zahien möglich. Fig. 2 zeigt die Art wie jede der Elementarschrauber-Einheiten ausgeführt ist. Gemäß Fig. 2 weist jeder Elementarsohrauber einen Hydraulikmotor 1 mit zwei DrUoken und zwei Geschwindigkeiten bzw. Drehzahlen auf, der am starreiRahmen^O so befestigt ist, daß er sich vollständig um seine Achse drehen kann. Der

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Hydraulikmotor 1 besitzt einen Stator 2, in dessen Innerem sich ein Rotor 3 mittels Nadellagern 16 dreht. Am Stator 2 ist ein Biegestab 4 mittels eines Bügels 5 angeklammert oder angeklemmt. Wie sich aus Fig.l ergibt, ist dieser Biegestab 4 an seinem dem Bügel 5 entgegengesetzten Ende zwischen zwei Schneiden 6, 7 getragen, die durch einemit dem Oberteil des Rahmens 20 starr verbundene Tragplatte 8 festgehalten sind. Gemäß der Erfindung ist,wie das in Fig.6 dargestellt ist, an einer der Seitenwände jedes Biegestabs ein Kraftaufnehmer 25 angeordnet in Form einer durch Widerstände R₁, Rg» R^ und R^ gebildeten Wheatstone-Brücke, wobei diese Widerstände R₁, Rg, R,, R^ durch geeignet angeordnete Dehnungsmeßstreifen gebildet sind derart, daß ihre Wirkungen in empfindlichster Welse zur gemessenen Erscheinung beitragen, und dabei parasitäre Effekte, die zu beseitigen sind, ausscheiden. Zwei gegenüberliegende Ecken A und C der Brücke sind durch Leiter 23 bzw. 24 mit einer Versorgungsquelle verbunden, während die beiden anderen gegenüberliegenden Ecken B und D der Brücke durch Leiter 21 bzw. 22 mit dem allen Biegestäben 4 gemeinsamen elektronischen Koinzidenzkreis verbunden sind, der später anhand der Fig. 7 näher erläutert wird.

Gemäß Fig.2 übt die (Dreh-)Welle 17 des Hydraulikmotors 1 mittels einer übersetzung 18 ohne Phasenverschiebung, d. h. eine übersetzung, die durch geschliffene oder genau bearbeitete Ritzel mit Zahnungskorrektur gebildet ist, eine Drehkraft auf eine. Bit Rippen versehene.' oder gerippte . Bohrung 19 aus, in deren Inneres geradlinig eine, gerippte.. Spindel 20 gleiten kann, die insbesondere aus der gerippten Öffnung oder Bohrung 19 an deren Oberteil austreten kann, um vor einen Annäherungsfühler 63 zu treten, der elektrisch

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mit einem Eingang 6l einer in Fig. 7 dargestellten Folgeschaltungs-Einrichtung 59 verbunden ist. Die gerippte Spindel 20 kann in einer Maske 14 gleiten infolge einer Kugel-Fassung 21 und kann sich in der Maske 14 infolge eines Nadellagers 22 drehen. Die gerippte Spindel 20 setzt sich unterhalb der Maske 14 durch ein Teleskopteil 23 fort, das in einer sechseckigen Fassung 24 endet (Nuß), die auf dem Kopf der Schraube zur Auflage kommt, die in ihre Lage gebracht werden soll. Eine gleichzeitig an der Maske 14 und an den sechseckigen Fassungen 24 anliegende Rückholfeder führt die Fassungen 24 ständig nach unten.

Fig.3 zeigt die horizontale Lage einer Hebevorrichtung 9, die in Fig.l durch den festen Rahmen 20 am Rande der Elementarschrauber-Einheiten getragen ist, sowie ein Gestänge 10, 11, das das bewegliche Ende 12 der Hebevorrichtung 9 starr mit der Maske 14 verbindet, wobei es das Gestänge 10, 11 ermöglicht, daß,während die Hebevorrichtung 9 sich ausdehnt, diese durch Drehung um ihren Festpunkt 13 die Maske 14 bis in eine Lage 15 anhebt, die auch in Fig. 2 dargestellt ist, nämlich in eine Lage, in der die sechseckigen Fassungen 24 von den Schrauben gelöst sind,die sie bis zu einem bestimmten Moment festgeschraubt hat.

Fig.4 zeigt eine Handhabungsstange 29, deren Ausgangspunkt auch in Fig. 3 dargestellt ist, unterhalb und links der Hebevorrichtung 9. Die Handhabungsstange 29 steht dem Betreiber zur Verfügung, um den erfindungsgemäßen Schrauber einfach und genau in Lage zu bringen über der Schrauben-Anordnung, die mit dem erforderlichen Moment zu

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befestigen ist. Diese Handhabungsstange 29 trägt Steuerungs-Gehäuse 26, die dem Bediener zur Verfügung stehen und die die halbautomatische Steuerung oder Stellung aufeinanderfolgender Zyklen ermöglicht.

Fig. 5 zeigt eine der vier Rollen 27, die am Rahmen der Fig. 1 in vom Zentrum 30 des Rahmens 20 annähernd gleich beabstandeten Stellen 271, 272, 273, 27^ befestigt sind und die auf einer Kreis-Schiene 28 verschiebbar sind, deren Zentrum ebenfalls das Zentrum 30 gemäß Fig. 1 ist. Infolge dieser Rollen 27 kann der Mehrfach-Schraubkbpf.. um + 5° schwanken.

Wenn der elektronische Koinzidenzkreis, der weiter unten anhand der Fig. 7 näher erläutert wird,inLage gebracht ist, d. h. richtig mit allen Wheatstone-BrUcken 25 (Fig. 6) verbunden ist und die Folgesteuerungs-Einrichtung 59 mit allen AnnäherungsfUhlern 63 (Fig.2) und allen Steuerungen der Hydraulikmotore 1 der verschiedenen Elemente!schrauber verbunden ist, wirkt der erfindungsgemäße Schrauber folgendermaßen:

Sobald ein neuer Motor unter dem Schraubort vorhanden ist, dessen Motordeokel auf den zylindergehäusen zu befestigen ist, führt der Bediener den erfindungsgemäßen Schrauber mittels der Handhabungsstange 29, um die sechseckigen Fassungen über die Schrauben zu bringen. Wenn der Schrauber so in Lage gebracht ist, drückt der Bediener auf sein Steuerungs-Gehäuse 26. Die Maske 14 senkt sich nun durch Wirkung der Hebevorrichtung 9 ab und der Bediener stellt die Lage des Schraubers derart genau ein, daß die Fassungen 24 jeweils zum Eingriff mit einer Schraube kommen. Wenn der Schrauber

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in diese Lage gekommen ist, "ertastet" jede Anordnung einer geripptenSpindel 2O^ eines Teleskopteils 23 und einer zugeordneten sechseckigen Fassung 24 die Art des jeweils gegenüberliegenden bzw. gegenüberstehenden Motors mit Hilfe des AnnäherungsfUhlers 63, der "erkennt", ob das Ende der gerippten Spindel 20 seinen Pegel bündig erreioht hat oder nicht. Abhängig vom vom AnnhäherungsfUhler 63 erhaltenen Signal wählt die Folgeschaltungs-Einrichtung 59 den Betriebsbereich des elektronischen Koinzidenzkreises (Fig. 7) aus, abhängig von der Art des Motors auf der Montagebank (Bezugszeichen 75 in Fig.2), und bestimmt die Anweisungen, die zum entsprechenden Hydraulikmotor 1 zu Übertragen sind,,sowie die zu messenden Momente. Bei Empfang dieser Anweisungen erfolgt ein Zyklus unter genauer Überwachung durch den elektronischen Koinzidenzkreis.

Wenn der Deckel zuvor auf den Zylindergehäusen festgezogen oder festgeschraubt worden ist, besteht der Zyklus auf Seiten des Hydraulikmotors 1 in einem ersten Sohritt im Anliegen eines Lossohraub-Moments an die Fassungen 24, das durch Verformung der Biegestäbe 4 in einer Richtung gesteuert oder geregelt wird,und dann im Ausüben eines Festschraub-Moments, das durch Verformung der gleichen Biegestäbe 4 in Gegenrichtung gesteuert oder geregelt wird. Bei beendetem Zyklus wird durch Wirken der Hebevorrichtung die Maske 14 automatisch in die obere Lage 15 angehoben (Fig. 2,3), wodurch der Motor an der Schraubstelle gelöst wird, wodurch diese nun frei Zur Aufnahme des folgenden Motors in der Kette wird.

Von einem bestimmten Widerstandemoment an, unabhängig von der Richtung, kann das End-Moment durch gesteuerte oder

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geregelte Winkelverschiebung erhalten werden. In diesem Fall wird das End-Moment mittels eines Codierers gesteuert oder geregelt.

Der erfindungsgemäße Schrauber weist dabei insbesondere folgende Vorteile auf: Der Hydraulikmotor 1 ist ruhig; er kann mit zwei verschiedenen Drehzahlen gedreht werden; er kann auch in zwei Richtungen gedreht werden,was mit einem luftbetriebenen Motor nicht möglich ist, der darüber hinaus viel Druckluft verbraucht und folglich teuer ist. Mit dem erfindungsgemäßen Schrauber können Momente mit einer Genauigkeit von + 3 % erreicht werden,was einen wesentlichen Vorteil gegenüber der bisher erreichbaren Genauigkeit darstellt.

Fig. 7 zeigt schematisch die zugehörige elektronische Meßkette, die es ermöglicht, daß ein Elementarschrauber, wie er in Fig. 2 dargestellt ist, in geeigneter Weise wirken kann. Dabei wird auf die Fig.6 Bezug genommen, die die Dehnungsmeßstreifen-Brücke zeigt. Die Dehnungsmeßstreifen-Brücke 25 ist zwischen den gegenüberliegenden Ecken A und C durch Leiter 23 und 24 mit einer Gleichspannung von (z. B.) 5 V versorgt über einen Umschalter 74, der von Hand von außerhalb des Koinzidenzkreises einschaltbar ist. Die Stellung "Null Volt" des Umschalters 74 ermöglicht die Durchführung von Einstellungen oder Steuerungen für Null Volt von Verstärkern 33, 34 und 36. Die Stellung "Fünf Volt" wird gesteuert durch ein Relais RlA, das eine Sicherung bei der Versorgung der Brücke 23 darstellt, wenn sie über eine Verbindung 70 mit der Folgeschaltungs-Einrichtung 39 verbunden ist, an die sie signalisiert, wenn die Dehnungsmeßstreifen-Brücke 25 richtig versorgt ist.

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Das Relais RlA weist, wie alle Relais des Koinzidenzkreises, eine Abschirmung 31 und eine Diode 32 auf, die mit dem Relais integriert sind, um es gegen parasitäre Effekte und Überspannungen im Augenblick des öffnens des Relais zu schützen.

Die beiden anderen gegenüberliegenden Ecken B und D der Brücke sind jeweils mittels Leiter 21 und 22 mit dem positiven bzw. negativen Eingang eines Operationsverstärkers 33 der Verstärkung 1000 verbunden, dessen Ausgang, an dem eine Spannung, die zwischen plus und minus 10 V schwanken kann, auftritt, mit dem Eingang eines Verstärkers 34 verbunden ist, dessen Gewinn oder Verstärkungsfaktor zwischen Mull und Zehn einstellbar ist. Ein. Punkt an der Ausgangsleitung dieses Verstärkers 34 ist einerseits mit einem Voltmeter 35» das eine Teilung von -10 V bis +10 V besitzt, . andererseits mit einem Widerstand verbunden, der weiter unten näher erläutert wird, und schließlichjmit einem Verstärker 36 des Gewinns 2, dessen Ausgang hintereinander mit zwei Relais 37 und 42 verbunden ist, die jeweils bei 2 V haften und in Gegenrichtung befestigt sind, weil die Ausgangsspannung des Verstärkers J>6 positiv oder negativ sein kann. Am Ausgang des ersten Relais 37 ist eine Elektrolumineszenzdiode 44 angeschlossen, die aufleuchtet, wenn das Relais 37 haftet oder umschaltet, um den Bediener eine Anzeige zu geben. Der Ausgang des zweiten Relais 42 ist mittels aeiner Leiter 43 mit dem Eingang der Folgeschaltungs-Einrichtung 49 verbunden, die zwischen dem elektronischen Koinzidenzkreis der Dehnungsmeßstreifen und den verschiedenen hydraulikmotoren angeordnet ist und die letztere gemäß den aufeinanderfolgenden Stufen eines voreingegebenen Programms steuert, solange

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sie keine Verbots-Anweisung von Seiten des elektronischen Koinzidenzkreises erhält.

Gemäß der Erfindung kann der Leiter 22, der die Ecke D der Dehnungsstreifen-BrUcke 25 und den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 33 verbindet, an Masse gelegt werden mittels einer einen Unterbrecher 72, einen Widerstand 73 und den Schließer-Kontakt eines Relais RL3 aufweisenden Schaltung. Die Spule des Relais RL3 ist über eine Leitung mit der Folgeschaltungs-Einrichtung verbunden. Wenn der Schrauber in der Betriebsstellung "Automatik" ist, ist das Relais RL3 nicht erregt und ist der Schließer-Kontakt geöffnet, wodurch eine Wirkung infolge Betätigen des Unterbrechers 72 vermieden ist. Diese elektronische Verschiebungsschaltung kann nur im Zyklus "Handbetrieb" betrieben werden. Wenn sie im Betrieb ist, d. h. wenn der Unterbrecher 72 geschlossen und das Relais RL3 erregt ist, wird ein künstliches Moment erzeugt und tritt eine Spannung am Punkt 38 auf, durch die der Bediener vorher sicherstellen kann,daß der elektronische Koinzidenzkreis und die Vergleicher richtig arbeiten.

Die Spannung am Eingang des Widerstands 39· die von der Dehnungsmeßstreifen-Brücke 25 kommt, wird mit einer Befehls-, Soll- oder Bezugsspannung verglichen, die am Eingang eines Widerstands 40 auftritt und deren Erzeugung anhand Fig. 8 erläutert wird. Die Ausgänge der Widerstände 39 und 40 sind mit dem Eingang einer Stufe 45 verbunden, in der die Differenz der Eingangsspannungen unter der Maßgabe erfaßt wird,daß gilt

Spannung A* ^ Spannung B¹.

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Der Ausgang der Stufe 45 1st mit einem den bisher erläuterten ähnlichen Relais 46 verbunden, dessen Ausgänge 60 mit einem Eingang der Folgeschaltungs-Einrichtung verbunden sind. Die Erfassungs-Stufe 45 ist mit einem Leuchtmelder 47 versehen, um den Betreiber vom Anziehen oder Erregen des Relais 46 zu unterrichten, d. h., daß die Spannung, dia von der Dehnungsmeßstreifen-BrUcke 25 kommt, höher 1st als die Sollspannung.

Fig. 8 zeigt ein AusfUhrungsbeispiel eines Generators zweier Soll- oder Bezugsspannungen, die jeweils einem vorgegebenen Moment entsprechen. Die beiden Spannungen bzw. 54, die ausgehend von zwei Potentiometern 52 bzw. erzeugt sind, die von einer gemeinsamen Quelle versorgt sind, verhalten sich wie die Widerstandswerte derPotentiometer 52, 55. Bei einer positiven Versorgungsspannung und bei Einsetzen eines Inverters 53 in der Ausgangsleitung des Potentiometers 55 werden schließlich zwei Spannungen entgegengesetzter Polaritäten erzeugt, die beispielsweise der Spannung 50 für ein Festschraub-Moment und der Spannung 54 für ein Losschraub-Moment entsprechen. Die Auswahl einer der Spannungen 50 ,54 erfolgt durch Umschalten mittels eines Relais 56 mit einem Arbeitskontakt 56I und einem Ruhekontakt 562, die jeweils in die Schaltungswege für die beiden Spannungen 50 bzw. 54 eingesetzt sind. Die Umschaltung zwischen den Spannungen 50 und 54 erfolgt mittels des Relais 56 durch Steuerung der Folgeschaltungs-Einrichtung 59 nach Maßgabe des Ablaufs seines Programms. Die gewählte Spannung tritt durch einen Operationsverstärker 58 mit RUckkoppelschlelfe, wird an einem Voltmeter angezeigt und steht an den Klemmen des Widerstands 40 zur Verfügung, um simultan In verschiedenen parallel ange-

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ordneten Stufen mit verschiedenen Spannungen verglichen zu werden, die an den verschiedenen Dehnungsmeßstreifen-Brücken 25 auftreten.

Mit Bezug auf Flg. 7 umfaßt der eigentliche Koinzidenzkreis den Teil der Schaltung links des Bezugsζeichens 62, während der rechte Teil der Schaltung den Vergleicher bildet. Im Schaltungsgehäuse des Koinzidenzkreises der Dehnungsmeßstreifen, wie es sich dem Verwender darstellt, befinden sich ebensovlele Kolnzidenz-EinschUbe wie es Dehnungsmeßstreifen-Brücken 23 gibt, während die Vergleicherschaltungen parallel auf\einem oder zwei Vergleicher-Einschüben verteilt sind. Lediglich der erste Vergleicher-Ei ns chub besitzt ein System zur Schwellenwerteinsteilung.

Gemäß Fig. 9 kann der Generator der Bezugs- oder Sollspannungen einfach mittels eines Digital-Analog-Wandlers verwirklicht werden, der eine Anzahl von Eingängen 92 bis 95 besitzt, die ausreichen, um beispielsweise am Ausgang 96 acht verfügbare umschaltbare Pegel zur Verfugung zu stellen, die zwischen -10 V und +1OV enthalten sind, sowie einen Vorzeichen-Eingang 9I, wobei die Umschaltung durch die Folgesohaltungs-Einrichtung 59 an einen Komplementäreingang 97 des Umschalters oder Wandlers 90 erfolgt.

Der Koinzidenz-Einschub hat mehrere Funktionen: In erster Linie ermöglicht er jedesmal,den Fühler 23, mit dem er verbunden ist, als abgeglichene Wheatstone-Brücke darzustellen. In zweiter Linie ermöglicht er den Abgleich des Meßsystems. Die Dehnungsmeßstreifen unterliegen Verformungen, die proportionale Widerstandsänderungen

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hervorrufen. Eine weitere Funktion des Koinzidenzkreises ist die Vervollkommnung des Abgleiche der Brücke 25 derart, daß bei unbelasteten Dehnungsmeßstreifen eine Ausgangsspannung Null am Punkt 38 auftritt.

Die direkte Verstärkung durch die Kette der Verstärker 33 und 34 besteht in der Messung der Potentialdifferenz am Ausgang der Brticke 25 nach Verstärkung mit Hilfe des Voltmeters 35. Die Ausgangsspannung der Dehnungsmeßstreifen-Brücke 25 liegt in der Größenordnung von Millivolt.

Wenn die Dehnungsmeßstreifen keiner Verformung unterliegen, ist die Ausgangsspannung am Punkt . .■ 38 Null. Im entgegengesetzten Fall, sobald der Absolutwert der Ausgangsspannung mindestens 1 V beträgt, genügt diese im Verstärker 36 verstärkte Spannung,um die Relais 37 und 42 zum Ansprechen zu bringen, die bei einer Spannung von 2V ansprechen. Der Leuchtmelder 44 leuchtet auf, um den Betreiber von einer Anomalie zu unterrichten,und die Folgesohaltungs-Einrlchtung 59 wird ebenfalls über die Leiter 43 informiert.

Wenn die Dehnungsmeßstreifen-Brücke versorgt wird, kann schnell festgestellt werden, ob das System richtig funktioniert. Der Zeiger des Voltmeters 35 muß auf Null stehen, andernfalls muß die Einstellung der Brücke abgeglichen werden. Bei Abtrennen der Versorgung wird die Folgeschaltungs-Einrichtung 59 durch das Abfallen oder öffnen des Relais RIA benachrichtigt. Es ist wichtig zu wissen, ob die Brücke 25 versorgt ist oder nicht, denn wenn sie nicht versorgt ist, und dies ignoriert wird, kann auf den Biegestab 4

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eingewirkt werden, bis zu dessen Bruch, ohne daß das Meßsystem zur Warnung darauf reagieren kann. Das Relais RIA bildet daher ein erstes Sicherheitsglied.

Eine zweite Sicherheit wird durch die überwachung des Nullabgleichs der Brücken 25 erreicht. Wenn der Zeiger des Voltmeters 35 bei Beginn eines Zyklus nicht auf Null steht, kann das Schraub-Verfahren nicht begonnen werden,da die Relais 37 und 42 angezogen oder erregt sind und die Elektrolumineszenzdiode 44 leuchtet. Diese Sicherheit ermöglicht es,den Schrauber in folgenden Fällen zu schützen:

1. Der Biegestab 4 ist verklemmt oder anormal beansprucht,

2. einer der Drähte oder Leitungen der Dehnungsmeßstreifen-Brücke 25 1st gebrochen,

3. es tritt ein Fehler im Hydraulikkreis auf,beispielsweise ist ein Elektromagnetventil geöffnet geblieben.

Sobald der Deckel eines Motors^der auf einem Zylindergehäuse festgeschraubt werden soll, an der Schraubstelle ist, wird, wenn alles in Ordnung ist, dem Betreiber die Erlaubnis gegeben, das Steuerungs-Gehäuse 26 zu betätigen, und wird der Zyklus ausgelöst.

Wenn die Dehnungsmeßstreifen keiner Verformung unterliegen, 1st die Ausgangsspannung der Verstärkerstufen am

Punkt. · 38 Null. Wenn eine Brücke 25 verformt wird, und die Ausgangsspannung an _ Funkt: 38 mindestens IV . beträgt, sindole entsprechenden Relais 37 und angezogen und ist der Leuchtmelder 44 erleuchtet.

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DIe Spannung am Punkt 38 von den Verstärkern 33 und 34 ist proportional der Verformung der entsprechenden Brücke 25. Wenn diese Spannung A* eine der eingestellten Bezugs- oder Sollspannungen erreicht, die durch die Schaltung gemäß Flg. 8 vorgegeben sind, leuchtet der Leuchtmelder 47 (Fig. 7) auf und wird das entsprechende Relais 46 geschlossen zur Information der Folgeschaltungs-Einrichtung 59.

Mit dem Vergleicher 45 ist es möglich, zwei Verformungs-Pegel der Dehnungsmeßstreifen-Brücke 25 zu erfassen, nämlich einerseits das "Moment 1" und andererseits das "Moment 2ⁿ, wobei die entsprechenden Bezugs- oder Sollspannungen durch die Schaltung gemäß Fig. 8 oder gemäß Fig. 9 vorgegeben sind und am Voltmeter 41 angezeigt werden.

Wenn ein Zyklus unter Steuerung durch die Folgeschaltungs-Einrichtung 59 ausgelöst wird, wirkt ein Hydraulikmotor 1 (Fig.2) durch AusUben eines schnellen Losachraubens mit geringem Moment auf die Schrauben ein,wobei die entsprechende Spannung am Voltmeter 41 ( Fig. 8) angezeigt wird und der Vergleicher 45 (Fig. 7) sicherstellt, daß das auf den Biegestab 4 ausgeübte Drehmoment mit der angezeigten Spannung Übereinstimmt. Wenn ein vorgegebenes Moment gefordert wird, wird rückwirkend eine Information darüber erhalten, ob das beim entsprechenden Moment der Fall ist. Wenn ein davon verschiedenes Moment erreioht ist, wird die Folgeschaltungs-Einrichtung 59 davon sofort unterrichtet und wirkt daraufhin durch ihr Program.

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Bel beendetem schnellen Losschraub-Betrleb mit geringem "Moment 1" wird der Zyklus durch ein langsames Festschrauben mit hohem "Moment 2" beendet, wobei die entsprechende Spannung in der Meßschaltung (Fig. 7, 8) beispielsweise durch das Potentiometer 55 erzeugt wird. Bei beendetem Zyklus wird durch Einwirken der Hebevorrichtung 9 die Maske 14 automatisch in die obere Lage 15 (Flg. 2, 3) angehoben, wodurch die Schraub-Steilen ausgerückt werden und bereit sind, in die folgende Anordnung einzugreifen, die in der Kette bzw. Auf dem Fließband verschraubt werden soll.

Der AnnäherungsfUhler 6jJ gemäß Fig. 2 ist mit der Folgesohaltungs-Einrichtung 59 verbunden, wobei der Fachmann eine der Fig. 8 ähnliche Schaltung vorsehen kann, die parallel zur letzteren angeordnet ist, Jedoch zwei Sollwerte erzeugt, die verschieden von denen gemäß Fig. sind derart,daß an der gemäß der Erfindung ausgeführten Schraubstelle zwei Arten von Motoren unabhängig von der Folge, In der sie an der Schraubstelle vorbeigefUhrt werden, bearbeitet werden können. Die Art des Motors, der versohraubt werden soll, wird automatisch am Anfang des Zyklus mittels des Annäherungsfühlers 63 erfaßt, wobei die Information der Folgeschaltungs-Einrichtung 49 zugeführt wird, die die notwendigen Umschaltungen durchführt, um den Generator der Sollspannungen gemäß Fig. 8 entsprechend der festgestellten Art des Motors einzuschalten oder umzuschalten., Danach läuft der Zyklus wie bereits erläutert ab.

Die Folgesohaltungs-Einrichtung 59 kann dabei eine handelsübliche Einrichtung sein, beispielsweise die mit

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dem Handelsnamen MINAPAS (vgl. FR-PS 2 057 575).

Die Folgeschaltungs-Einrichtung ist daher folgendermaßen angeschlossen: Mit einem ersten Eingang 60 am Ausgang des Vergleichers 45, 46; mit einem zweiten Eingang 43 am Ausgang der Nullabgleichs-Uberwachungsschaltung 36, 37, 42 des Kraft auf nehmers; mit einen .dritten Eingang 61 am AnnäherungsfUhler 63 jedes einzelnen Elementerschraubers; mit einem vierten Eingang 64 am Steuerungs-Gehäuse 26, das von der Handhabungs- oder Betätigungsstange 29 getragen ist, mit einem fünften Eingang 70 am Ausgang Jedes Relais RlA zur Überwachung der Versorgung der zugeordneten Dehnungsmeßstreifen-Brücke 25 und mit einem sechsten Eingang 71 am Momenten-Umschalter gemäß Fig. 8 oder gemäß Fig. 9; mit einem ers t en Ausgang 65 am Umschalt-Relais 56 des Generators der Soll-Spannung (Fig. 8) oder anr Eingang 97 (Fig. 9); mit einem zweiten Ausgang 66 am Drehzahl-Steuerglied des zugeordneten Hydraulikmotors 1 bis 3 und mit einem dritten Ausgang 67 am Steuerglied der Hebevorrichtung 9.

Jedesmal wenn beim erfindungsgemäßen Schraub-Verfahren ein Betriebsschritt beendet ist und die F olgeschaltungs-Einrichtung 59 davon eine Bestätigung besitzt, gibt sie eine Anweisung oder einen Befehl zur Änderung des Moments an den Generator gemäß Fig. 8 oder gemäß Fig. 9 ab und muß eine Bestätigung an seinem Eingang 7I erhalten, daß die geforderte Umschaltung tatsächlich bewirkt worden ist.

Der Momenten-Oenerator gemäß Flg. 8 ist vorzuziehen,wenn nur eine geringe Anzahl verschiedener Werte notwendig ist. Wenn jedoch eine große Anzahl verschiedener Sollwerte

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erforderlich ist, ist der Digital-Analog-Wandler gemäß Fig. 9 vorzusehen, der bei einer kleinen Anzahl von Eingängen am Ausgang 96 eine große Anzahl verfügbarer Pegel ermöglicht.

Gemäß einem besonderen AusfUhrungsbeispiel ist es zweckmäßig, die Dehnungsmeßstreifen-Brücke 25 zwischen den beiden parallelen Seitenflächen eines Biegestabs 4 aufzuteilen. Beispielsweise sind dIe Widerstände R, und R^, die mit der Ecke A verbunden sind, auf einer Seitenfläche und die Widerstände R, und Rj., die mit der Ecke C verbunden sind, auf der anderen parallelen Seitenfläche befestigt. Auf diese Weise arbeiten zwei der Widerstände unter Zug und die beiden anderen unter Druck. Das zwischen den Ecken B und D der Brücke erhaltene Signal ist größer und die notwendige Verstärkung im elektronischen Koinzidenzkreis bzw. der elektronischen Aufbereitungseinrichtung kann herabgesetzt werden.

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Le e r

Claims (13)

1. Ansprüche

   .,/Verfahren zum Schrauben mittels eines Mehrkopf- bzw. Mehrspindel-Schraubers mit (mindestens)

   einem Abtastglied zum Tasten und Erkennen der Art des Werkstücks, auf die er einwirkt,

   ejnen AnI egegl led zum Ausüben von bestimmten Schraub-Momenten, und

   einen Meßglied zum Erfassen des ausgeübten Moments,

   dadurch gekennzeichnet, daß der Wert des auszuübenden und des zu messenden Moments abhängig von der jeweiligen Art des Werkstücks erfaßt wird,

   daß anschließend die Drehzahl des das Schraubersystem antreibenden Motors und der Betriebsbereich der Meßeinrichtung gestellt bzw. gesteuert wird,

   daß auf die Schrauben (bzw. Muttern) ein Losschraub-Moment ausgeübt wird, das durch Verformung von Biegestäben in einer Richtung geregelt wird,

   daß auf die Schrauben (bzw. Muttern) ein Festschraub-Moment ausgeübt wird, das durch Verformung von Biegestäben in Gegenrichtung geregelt wird,

   daß bei jedem Schritt mittels Messung sichergestellt wird, daß das ausgeübte Moment richtig ist, und

   daß der Schrauber vom behandelten Werkstück gelöst wird und in Stellung für das folgende Werkstück gebracht wird durch Austauschen des letzteren mit dem behandelten.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet,daß dann, wenn das Meßglied ein falsches Moment erfaßt, der

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   Schrauber angehalten wird, und ein Alarmsignal den Bediener erreicht und ein Beenden oder Unterbrechen der Schraubung bewirkt.
3. 3. Mehrkopf- bzw. Mehrs_,pindel-Schrauber

   mit (mindestens) einem Abtastglied zum Tasten und Erkennen des Werkstücks,auf die er einwirkt, und ein Anlegeglied zum Ausüben von bestimmten Schraub-Momenten, und

   mit einem Biegestab mit einem Kraftaufnehmer für jeden Schraubkopf (bzw. Schraubspindel), einem Koinzidenzkreis, der mit dem Kraftaufnehmer verbunden ist, und einem Generator von Sollspannungen,

   dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Elementarschrauber ein Mehrdrehzahl-Hydraulikmotor (1) mit einem Stator (2) und einem Rotor (3) vorgesehen 1st,

   daß der Biegestab (4) mit dem Stator (2) fest verbunden ist,

   daß ein Vergleicher (45, 46, 47) mit dem Ausgang des Koinzidenzkreises (32) und dem Ausgang des Sollspannungs-Generator (40) verbunden ist, und

   daß ein Eingang einer Folgeschaltungs-Einrichtung (59) mit dem Ausgang (60) des Vergleichers (45, 46, 47) verbunden ist, während deren Ausgänge einerseits mit dem zugehörigen Hydraulikmotor (1 bis 3) und andererseits mit einem Schaltglled (56, 97) des Sollsignal-Generators (40; 52, 55; 99) verbunden sind.
4. 4. Schrauber nach Anspruch 3, bei dem jede Elementarschrauber-Steile eine bewegliche Spindel mit Rippen aufweist,

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   die mit einem Teleskopteil verbunden ist, das durch eine Fassung zum Greifen eines Schraubenkopfs (bzw. einer Mutter) abgeschlossen ist,

   gekennzeichnet durch

   einen AnnäherungsfUhler (63") nahe dem dem Teleskopteil (23) entfernten Ende der gerippten Spindel (20), dessen Ausgang mit einem Eingang (61) der Folgeschaltungs-Einrichtung (59) verbunden ist.
5. 5. Schrauber nach Anspruch 3 oder 4, bei dem die Anordnung der Elementarschrauber von einer Maske getragen ist, die durch ein Gestänge mit einer Hebevorrichtung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Hebevorrichtung (9) mit einem Ausgang der Folgeschaltungs-Binrichtung (59) verbunden ist.
6. 6. Schrauber nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet,daß jeder Hydraulikmotor (1-3) mit der zugehörigen gerippten Spindel (20) der jeweiligen Elementarschrauber- Steile mittels einer übersetzung verbunden ist, die ein Zahnrad (l8) ohne Phasenverschiebung aufweist, und daß die Verbindung zwischen der Maske (14) und jeder gerippten Spindel (20) mittels eines Lagers (21, 22) erfolgt, das sowohl geradlinig als auch drehbar ist.
7. 7. Schrauber nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet,daß die Schrauber-Gesamtanordnung von Rollen (27) getragen ist, die alle auf einer Kreis-Schiene (28) verschiebbar sind, und daß der Schrauber eine Betätigungsstange (29) besitzt, die ein Steuerungs-Gehäuse (26) trägt.

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8. 8. Schrauber nach einem der Ansprüche 3-7, bei dem der Koinzidenzkreis eine Abzweigung besitzt, die die Nullstellung des Kraftaufnehmers ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, daß deren Ausgang (43) mit der Folgeschaltungs-Einrichtung (59) verbunden 1st, und daß die Abzweigung (36, 37, 42) eine Alarmeinrichtung, wie eine Elektrolumineszenzdiode (44), aufweist.
9. 9. Schrauber nach einem der Ansprüche 3-8, dadurch gekennzeichnet,daß der Sollspannungs-Generator (40) (Fig. 8,9) allen Vergleichern (45, 46, 47) gemeinsam ist und so viele parallele Schaltkreise (42, 55) aufweist, wie der zugeordnete Hydraulikmotor (1-3) für ein gegebenes Werkstück (75) aufeinanderfolgende Festschraub- und Losschraub-Momente erzeugen muß.
10. 10. Schrauber nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Sollspannungs-Generator (40) (Fig. 8) soviele identische Schaltungen parallel aufweist (Fig. 8) wie die Schrauber-Stelle verschiedene Arten zu schraubender Werkstücke (75) mittels des AnnäherungsfUhlers (63) erfassen kann.
11. 11. Schrauber nach Anspruch 9,dadurch gekennzeichnet, daß der Sollspannungs-Oenerator ein Digital-Analog-Wandler (90) ist, dessen einer Eingang (97) mit einem Ausgang der Folgesohaltungs-Einrichtung (59) und dessen einer Ausgang (96) mit einem Eingang der Folgesohaltungs-Einrichtung (59) verbunden ist.
12. 12. Schrauber nach einen der Ansprüche 8-11, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungssohaltung der Dehnungsmeßstreifen-Brücke (25; R₁,Rg*¹*»»^) den beweglichen

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    Kontaktarm eines handbetätigbaren Relais (RIA) aufweist, dessen Ausgang mit einem Eingang (70) der Folgeschaltungs-Einrichtung (39) verbunden ist, und daß eine Ausgangsleitung (22) der Dehnungsmeßstreifen-Brücke (25; R, - R^) zum elektronischen Koinzidenzkreis (Fig. 7) über einen elektronischen Schiebekreis (72, 73) an Masse liegt, der den beweglichen Kontaktarm eines ausschließlich handbetätigbaren Relais (RL3) enthält, dessen Betätigung den automatischen Betrieb des Schraubers ausschließt.
13. 13. Schrauber nach einem der Ansprüche 3-12, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände (R, - Rj.) des Kraftaufnehmers (25) paarweise so verteilt sind, daß das erste Paar(R₁, R₂ ) auf einer ersten Seitenfläche des Biegestabes (4) und das andere Paar (R-, R^) auf der zur ersten parallelen zweiten Seltenfläche des Biegestabs (4) befestigt sind.

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