DE2713098A1

DE2713098A1 - Verfahren und vorrichtung zum festziehen einer gewindeverbindung

Info

Publication number: DE2713098A1
Application number: DE19772713098
Authority: DE
Inventors: Jun John W Benz
Original assignee: Standard Pressed Steel Co
Current assignee: SPS Technologies LLC
Priority date: 1976-03-31
Filing date: 1977-03-24
Publication date: 1977-10-13
Also published as: FR2346109B1; GB1578232A; JPS52142399A; FR2346109A1; SE7703701L; US4023406A; JPS6031631B2

Description

[*1 Μ: ti LM f ' L f. .■ .

P. I-1. .JAKO

Standard Pressed -Steel Co₄ β München 22

Jenkintown, Pa., USA ^MAX|T"

TRAjT.: 4^

H^:j.rz 1977

Verfahren und Vorriehbung zum !/e si" ziehen einer Gewindeverbindung

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Vorrichtung zum Festziehen von BefestigungEsy^toraen und insbesondere auf eine Vorrichtung zum Festziehen von BeiY;sti^iirj^?-ysternär. bis zur Streckgrenze oder einem rergleichbaren Kennzoichnungnpunkt, der durch eine beroorliieny.vertc Äri^öranf; in de:? Steigung der Drehiuoiuent-Zeit-Eu.rvo gakeunzoiciinet ist, die für das besondere festzuziehende Befestigunss;s;yHtein aufgetragen ist, und einer bestimmten axialen Last auf das Befestigungssystem entspricht.

Bei der Auslegung von Konstruktionsverbinduri^üii, öle durch mechanische Bafestigungssysteiae befestigt ^-ind, worden üblicherweise für die BefeEtigULiE^yntonie eine bosti^iats KIeTCnkraft oder Belastung festgelegt, die von diesen auf die Kon-struktionsteile ausgeübt werden, um. die Integrität der Verbindung sicherzustellen. V/enn eine Verbindung montiert ist, sollen die festzuziehenden Bofestigung^Verbindun^ea eine bestimmte axiale Belastung auf die zugeordneten Konstruktionsteile ausüben. Jedoch .üijjd viele herköirnlicho Pestziehtechniken zum Festziehen von Gewindeverbindungen_} wie Nuttern und Bolzen, damit diese eine bestimmte Eela& tun^

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auf zugeordnete Konstruktionsteile ausüben, nicht vollständig zufriedenstellend- So benutzt z.B. die genaueste Festziehtechnik die Messung der axialen Spannung oder Dehnung des Bolzens, während er festgezogen vrird., und setzt die Dehnung zu der Kraft oder axialen Belastung, die auf den Bolzen wirkt, über die zuvor berechneten Kraft-Dehnungs-Beziehungen in Bezug. Obwohl diese Technik am genauesten ist, erlauben praktische Anwendungen gewöhnlich nicht die Messung der Dehnung des Bolzens,uno bei solchen Fällen, bei denen die Dehnung gemessen warden kann, ist dieses eine zeitraubende und relativ teure Technik. .Diese Technik wird daher nur bei relativ wenigen Anwendungsfällen außerhalb von Laborversuchen benutzt.

Eine weitere bekannte Festziehtechnik, die allgemein bei der Montage des größten Teils der Verbindungen angewendet wird, benutzt drehmomentgesteuerte Werkzeuge, die angeben, wenn das auf das Befestigungssystem aufgebrachte D]ehmoment gleich einem bestimmten Wert ist oder diesen überschreitet und in Abhängigkeit davon das Festziehen des Befestigungssystems beendet. Die Drehmomentmessung ist relativ leicht möglich und da das Drehmoment in Beziehung zu der auf das Befestigungssystem aufgebrachten axialen Kraft steht, die auf die Konstruktionsteile axisgeübt wird, kann das bestimmte Drehmoment so gewählt werden, daß es theoretisch der bestimmten Klemmbelastung entspricht, die der Verbindung zugeordnet ist. Wenn jedoch Gewindeverbindungen bei der Montage festgezogen werden, wurden große Streuungen bei der tatsächlichen Drehmoment-Belastungs-Beziehung festgestellt. Diese Streuungen sind durch eine Vielfalt von Faktoren bedingt, die die zulässigen Toleranzänderungen in den Abmessungen und der Kraft der Befestigungssysteme und Konstruktionsteile sowie die Schmierung oder das Fehlen von dieser an den an-

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einanderliegenden Oberflächen der Befestigungsc^'i^tcine und/oder der Konstruktionsteile umfassen. Alle diene Faktoren können große Streuungen im Reibungskoeffizienten zwlr-.chon den aneinanderliegenden Oberflächen der Befestigung.vsysteme und der Verbindung bedingen. In der Praxis können Änderungen von bis zu +_ $0% in der axialen Belastung auf die Bolzen beim gleichen Drehmomentpegel festgestellt werden., die für eine bestimmte Anwendung benutzt werden. Die eine Dreh-Kiomentsteuerung benutzende !Technik ist daher nicht sehr genau.

Beim Versuch, die bei herkömmlichen Festziehsystemen auftretenden Probleme zu beseitigen, wurden andere Pest-ziehsystems entwickelt, die Werkzeuge benutzen, die sowohl das Drehmoment als auch die Winkelverschiebung oder Drehung eines Befestigungssystems während des Festziehvorganges messen. Diese Festziehsycteme umfassen Steuersysteme, die auf Nessungen des Drehmoments und Winkels ansprechen, um zu bestimmen, wenn die Steigung einer Drehiaoment-Umdrehungs-Kurve für das Befestigungssystem angibt, daß die Streckgrenze des Befestigungssystems erreicht ist, wonach das Festziehen des Befestigungssystems beendet wird. Beispiele für Techniken und Systeme, die derartige Werkzeuge benutzen, sind in den US-PSon 3 6Λ3 und 3 693 726 beschrieben. Jedoch sind weder die Techniken noch die in diesen Patentschriften beschriebenen Werkzeuge allgemein zufriedenstellend, um gewünschte Aufgaben zu erfüllen, da sie keine anpassungsfähige Systeme darstellen. Das heißt, bei jeder der beschriebenen Techniken muß im voraus entweder die Drebmoment-Umdrehungs-BeZiehung für das besondere Befestigungssystem, das festziiziehen ist, oder der Drehmomeutgradient an der Streckgrenze bekannt sein. Die Drehmoment-Uiadrehungs-Beziehung ändert sich über einea Weitenbereich, aus den gleichen Gründen, aus denen die Drehmoment-Belastungs-Beziehung sich ändert, so daß daher die

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in den angegebenen Patenten beschriebenen Techniken und Werl.aeuge nur benutzt werden können, wenn die Eigenschaften der Verbindungsanordnung im voraus bekannt sind, und Durch.-schnittsbesiehungen müssen im voraus bestimmt und bei der Betätigung der Werkzeuge benutzt werden. Die Vielseitigkeit und Genauigkeit der in den genannten Patenten beschrieben η Techniken und Werkzeuge sind daher nicht vollständig zufriedenstellend.

Ein weiteres Festziehsystem ist in der US-Patentanmeldung, Serial No. 507 417 vom 19. September 1974» beschrieben. Bei diesem System werden Signale sov.'ohl des aufgebrachten Drehmomentes als auch der Winkelumdrehung eines Befestigungssystems während des Festziehvorganges erzeugt, um ein Signal abztxleiten, das den Gradienten einer Kurve angibt, die für zwei Parameter aufgetragen v/erden kann. Ein augenblickliches Gradientensignal wird mit einem gespeicherten Gradientensignal verglichen und das Festziehsystem wird in Abhängigkeit davon abgeschaltet. Die vorliegende Erfindung ist eine Verbesserung dieses Systems, die darin liegt, daß das vorliegende System die Signale für die Winkelumdrehung, die von einer Bolzenschlüsseleinrichtung erhalten werden, wie dieses in der zuvor beschriebenen Patentanmeldung beschrieben ist, nicht benötigt. Das vorliegende Steuersystem benutzt einen relativ billigen Oszillator, der nicht mit der ^olzenschlüsseieinrichtung verbunden ist, um als einen ζ v/ei ten Eingangsparameter die Zeit anzugeben. Zeitsignale werden zusammen mit den gemessenen Drelimomentsignalen in einem Berechnungsteil für den Gradienten innerhalb des Steuersystems benutzt, um ein Gradientensignal zum Steuern der Arbeitsweise des vorliegenden Festziehsystems abzuleiten.

Es ist daher ein allgemeiner Zweck und ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Festziehsystem zum genauen Festziehen

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eines Befestigungssystems bit; zu seiner Streckgrenze oder einem ähnlichen signifikanten Punkt zu schaffen, ö.nr eine bemerkenswerte Änderung in der Steigung auf eiuor Kurve angibt, die für verschiedene Festzieheigenschaften aufgetragen ist, und einer bestimmten axialen Belastung entr.-p.icht.

Es ir,t ein weiteres Ziel der Erfindung ein Fes tziebr.y stern zum genauen Festziehen eines Befestigungsoyscems bis rm seiner Streckgrenze oder einem ähnlichen signifikanten Punkt zu schaffen, der eine bemcrkensv.'ertc Änderung in der Steigung einer Drehmoment-Zeit-Kurve angibt und einer· bestimmten axialen Belastung entspricht.

Es ist ein weiteres Ziel dieser Erfindung, ein Festziehsystcn zum genauen Festziehen eines Befestigungssystems bis zu ε in ex· bestimmten axialen Belastung bei. minimal ei- vorheriger Kenntnis der besonderen zu_ montierenden Verbindung z-u schaffen.

Schließlich, ist es ein Ziel dieser Erfindung, ein Festziehsystem zu schaffen, das vielseitig, zuverlässig, wirtschaftlich und genau ist.

Diese und andere Ziele der vorliegenden Erfindung werden durch ein Festziehsystem erreicht, das eine Bolzenachlüsseieinrichtung zum Aufbringen eines Drehmomentes auf ein Befestigungssystem aufweist, das einer zu montierenden Verbindung zugeordnet ist. Der Bolzenschlüsseleinrichtung sind Heßeinrichtungen zum Erzeugen eines Signals zugeordnet, das das auf das Befestigungssystem aufgebrachte Drehmoment angibt. Ein ein konstantes Zeitinkrement angebendes Signal wird ebenfalls abgeleitet und zusammen mit dem Drehmomentsignal an eine einen Gradienten berechnende Einrichtung gegeben, wo ein Signal, das den augenblicklichen Gradienten einer Kurve angibt, erzeugt wird, die für die Drehmoment-Zeit-Beziehung des jeweiligen festzuziehenden Befestigungssystems aufgetragen werden

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kann. Dar» FuGtz.iohsyt; tem weist wei to j "hin, eine aiii das augenblickliche Gradien ten ο Lijnal ansprechende Einrichtung zum Bestimmen der Streckgrenze oder eines ähnlichen signifikanten Punktes auf, der eine bemerkenswerte Änderung in dor Steigung auf der Drehmoment-Zeit-Kurve angibt, über die das Befestigungssystep angesogen v/ird, und zum Ableiten eines Steuersignals an diesem Punkt.

Gemäß einem bevorzugten Gedanken der· Erfindung wird ein itestziehsyütem geschaffen, das einen Bolzenschlüssel aum Aufbringen eines Drehmomentes auf ein Bef estigungssystein aufweist. Dem Bolz-enschlüssel ist eine Steuereinrichtung zugeordnet, die eine Meßeinrichtung sum Ableiten eines ersten Signals enthält, das das auf die Befestigungseinrichtung aufgebrachte Drehmoment angibt. Ein zweites, ein konstantes Zeitinkrement angebendes Signa], wird zusammen mit dem Drebmoiaentsignal an eine einen Gradienten berechnende Einrichtung gegeben, die ein die Steigung einer Drehmoment-Zeit-Kurve angebendes Signal erzeugt, die für das jeweilige festzuziehende Befestigungssystem aufgetragen v/erden kann. Wenn das Gradientensignal auf einen bestimmten Prozentsatz des maximalen, zuvor gespeicherten Gradientensignals bei der Streckgrenze des Befestigungssystems oder einem ähnlichen signifikanten Punkt auf der Drehmoment-Zeit-Kurve abfällt, wird ein Steuersignal erzeugt, das das Pestziehen des Bofentigungssysterns beendet.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 die Darstellung einex- Kurve, die die Eigenschaften

einer typischen Drehmoment-Zeit-Beziehung angibt, * die von einem Befestig\ingssystem während eines Pestziehvorganges gegeben wird, die das der Erfindung zugrundeliegende Prinzip erläutert und

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Pig. 2 eine schonntische Darstellung einer Ausführungεform eines Festzieh- und Steuersystems, das gemäß der Erfindung aufgebaut ist.

In Fig. 1 ist eine typische Drehmoment-Zeit-Kurve für ein Get-· winde-Befostigungssysteai, das festzuziehen ist, gezeigt, wobei das Drehmoment auf der vertikalen Achse und die Zeit auf der horizontalen Achse aufgetragen sind. Diese Kurve weist einen Anfangs- oder Vorfestzieh-Bereich auf, der sich vom Schnittpunkt der Drehmoment- und Zeitachse bis zum Punkt a erstreckt, der dem Beginn des im wesentlichen linearen Teile der Kurve angenähert ist* In diesem Vorfestzieh-Bereich haben die aneinanderliegenden Gewindegänge der Befestigung^-- anordnung ineinandergegriffen und die Befestigungsanordnung wurde gedreht, jedoch hat die tragende Stirnfläche des sich drehenden Befestigungsmittels noch nicht die benachbarte Stirnfläche des in der Verbindung enthaltenen Konstruktions teils berührt. Etwa am Punkt A auf der Kurve wurden die Konstruktionstoile durch die Befestigungsanordnunp; zusammengezogen und das tatsächliche Festziehen der Verbindung beginnt. Das Drehmoment am Punkt A wird gewöhnlich als "bündiges" Drehmoment bezeichnet. In dem Festziehbereich der Kurve, der sich, vom Punkt A bis zum Punkt B erstreckt und. die auf das Befestigungsmittel aufgebrachte axiale Kraft angibt, die die Verbindungsglieder zusammenklemmt, ist die Kurve im wesentlichen linear. Wie dieses später noch vollständig erläutert wird, kann ein Punkt A' gewählt werden, der auf dem im wesentlichen linearen Teil der Drehmoment-Zeit-Kurve zwischen dem Punkt A und dem Punkt B liegt und der Punkt des Festziehvorganges ist, bei dem das Gradienten-Berechnungssystem eingeschaltet wird. Am Punkt B ist die Proportionalitätsgrenze der Verbindungsanordnung überschritten und das Drehmoment beginnt mit einer kleineren Größe anzusteigen als die Zeit.

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Zum Zwecke ccz Erläuterung wird der Punkt B aJ v> Beginn dos S^reckbereichr; betrachtet, or, ist jedoch darauf hinzuweisen, daß oberhalb des Punktes B eine zusätzliche P-olastung in der VerbinduiigraricrdL^tig immer noch aufgebracht wird, ,jedocii mit einem nichtlinearon Anstieg. Der Punkt C entspricht der Streckgrenze der Verbindungsanordnung und., da die Definition der Streckgrenze etwas unterschiedlich ist, kann er als der Punkt betrachtet werden, oberhalb dem die Spannung oder Dehnung des Bolzens nicht mehr allein elastisch ist. Es wird KJar, daß ein erfindungsgemäßes I'estziehsystem die Streckgrenze 0 auf der Drehmomant-Zeit-Kurve oder andere Punkte zwischen dem Punkt B und dem Punkt C im Streckbereich erfassen und nach Maßgabe davon ein Steuersignal erzeugen kann. Bei bestimmten Anwendungen können die Punkte B und C einander grob entsprechen, jedoch beeinträchtigt dieses Entsprechen nicht die Arbeitsweise des Festziehsystems.

Obwohl im vorangegangenen Absatz auf die Grenze der Proportionalität und die Streckgrenze der Verbindungsanordnung Bezug genommen wurde, ist darauf hinzuweisen, daß infolge herkömmlicher Auslegungokriterien diese Ausdrücke gewöhnlich sich auf die Eigenschaften der Befestigungsanordnung und i:onualerweise auf das männliche Befestigungsmittel oder den Bolzen beziehen, da Befestigungeanordnungen gewöhnlich nicht so starr sind, \;ie die die Verbindungsanordnung bildenden Konstruktionsteile.

Es ist darauf hinzuweisen, daß die vorliegende Erfindung sich auf eine Vorrichtung bezieht, die genau bestimmte Abweichungen von dem im wesentlichen linearen Teil einer Drehmoment-Zeit-Kurve, oder Kurven anderer Parameter mit ähnlichen Formen, feststellen kann'. Es ist ferner darauf hinzuweisen, daß bestimmte Verbindungsanordnungen Befestigungssysteme umfassen

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können, die so konstruiert sind, daß die aufgetragene Kurve von der Linearität bei einer bestiramten Belastung abweicht, die sich vom Beginn des Streclcbereich.es des Materials unterscheidet. Eine solche Abweichung kann von dem Steuersystea erfaßt und zum Erzeugen eines Steuersignals benutzt werden. Aus diesem Gx'und soll dor Ausdruck "ütreckgroriKe" , v/ie er* hier benutzt wird, so verstanden werden, daß er die Streckgrenze des Materials umfaßt, aus dem das Befestiguncsnittol hergestellt ist, v/ie auch die Punkte auf einen im wesentlichen abgeflachten Teil einer Dreliinoment·-Zeit-Kurve, der durch dr'.e Konfiguration des Befestigungsmittels bei einer bestimmten Klenunbelastun.g erzeugt wii⁴d.

In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Befestigungssystems 10 dai'gestellt. Das Befestigungssystem weist einen 3olzen3chlüssel 12 mit einem Motor 14, eine Abtriebswelie 16 und einen Antriebseinaatz 18 auf. Die Abtriebswelle 16 wird von dem Motor 14 angetrieben, um ein Drehmoment aufzubringen und die Drehung eines hier nicht gezeigten Befestigungsmittel zu bewirken, in das der Antriebseinsatz eingreift. Der Bolzenschlüssel 12 kann von irgendeiner herkömmlichen Bauart sein, und , wie es am gebräuchlichsten ist, kann der Hoter 14 durch die Strömung eines beweglichen Ströraungsmittcls luftgetriebeη sein, das durch ein in geeigneter V/eise elektrisch betätigtes elektiOiaagneticches Steuerventil 20 gesteuert wird. Es ist darauf hinzuweisen, daß der Motor 14 auch elektrisch, hydraulisch oder irgendeine Kombination von pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch sein kann. Zur Vereinfachung wird ferner angenommen, daß der jeweils benutzte Motor eine im wesentliche konstante Ausgangsgeschwindigkeit für den benutzten Festziehbereich hat. Die exakten Einzelheiten des Bolzenschlüssels sind für das Verständnis der Erfindung nicht erforderlich, so daß daher keine weitere Erläiiterung erforderlich ist. Zwischen dem Gehäuse des Motors 14 und einem starren Kahmen 22, auf dem der Bolzen-

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schlüssel getragen ist, ist eine geeignete Umformer-- oder Drehmoment zelle 24 zum Erzeugen eines picIi ändernden Signals angeordnet, das das augenblickliche Drshmoiaent (T-) an gib U, das auf das Befestigungsmittel aufgebracht wiiJ. Die Drehmoment zelle 24 kann irgendeine aus einer Vielzahl von herkömmlichen Einrichtungen sein und bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel weist sie ein etwas elastisches₄ kreisförmiges Glied auf, das Dehnungsstreifen 26 hat, die an ihrem äußeren Umfang so befestigt sind-, daß das Reaktionsdrehmoment auf den Bolzenschlüssel gemessen und ein elektrisches Signal erzeugt wird. Das Seaktionsdrehmoment ist gleich und entgegengesetzt dem auf das Befestigungsmittel ν jbracliten Drehmoment, wie diese? zum Stand der Technik geh' .υ.

Eine Steuerschaltung ist wirkungsmäßig mit dem Festziehsystem 10 zum Steuern des Festziehens des .Befestigungsmittels verbunden und weist ein Gradienten-Berechnungssystem auf, das den augenblicklichen Gradienten oder die Steigung der Drehmoment-Zeit-Kurve bestimmt, die, falls gewünscht, auf einer graphischen Darstellung für das jeweilige festzuziehende Befestigungssystem aufgetragen v/erden kann, und erzeugt ein diesen angebendes elektrisches Signal. Das Gradienten-Berechnungssystem weist einen Takt- oder einstellbaren Oszillator J4 auf, der so eingestellt werden kann, daß er Signale (t) abzugeben beginnt, wenn der Motor 14 zu arbeiten beginnt. Das Zeitintervall zwischen Signalen (t) ist konstant und wird nach Maßgabe der bekannten Ausgangsgeschwindigkeit des Motors gewählt. Irgendeine Geschwindigkeit innerhalb des Bereichs der Ausgangsgeschwindigkeiten des Motors kann als Grundlage für die Periodendauer der Signale (t) gewählt werden. Eine bevorzugte Geschwindigkeit liegt jedoch in der Mitte des Bereichs der Geschwindigkeiten der charakteristischen Geschwindigkeits-Drehmoment-Kurve für den jeweils benutzten Motor änderbarer Geschwindigkeit. Annähernd 200 bis

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250 Signale vom Takto&zillator 34 für jede Umdrehung der Aucgangswelle des Motors auf der Grundlage der freilaufenden Motcrgeschwindigkeit, wurden als ein geeigneter Bereich festgestellt. Ein Schieberegister 36 erhält augenblickliche Drehmomentsignale (Ti) von der Drehinomentaelle 24 und gibt jeweilige Drehnomentsignale ab, die durch als konstanten Zeitintervallsignale (t) von dem Taktoszillatoi· 34 getaktet sind. Das Ausgangssignal des Schieberegisters 36 ist daher ein Signal, das ein Drehmoment (Ti) ein bestirntes Zeitinkrenient vor der augenblicklichen Zeit angibt. Ein Vergleicher 38 in Form einer geeigneten Subtraktionsschal-tung erhält Ausgangssignale (T₊.) von dem Schieberegister und das augenblickliche Drehmoment (Ti) angebende Signale von der Drehmomentzelle 24 und gibt ein Ausgangssignal (G.) ab, das die Differenz zwischen diesen angibt. Da die Drehmomentsignale über feste Zeitinkremente subtrahiert werden, wie dieses zuvor beschrieben wurde, gibt das Ausgangssignal von dem Vergleicher 38 den augenblicklichen Gradienten (Gi) der Drehmoment-Zeit-Kurve an, über die das Befestigungsmittel festgezogen wird.

Hier ist darauf hinzuweisen, daß, obwohl die Drelunoment-Zeitkurve im wesentlichen linear zwischen den Punkten A und B ist, dieser Teil auch gebogen sein kann, so daß ein typischer maximaler Gradientenwert in diesem Bereich erreicht würde. Daher kann das Ausgangssignal des Vergleiohers 38, das ein Signal konstanter Größe sein würde, wenn die Drehmoment-Zeit-Kurve zwischen den Punkten A und B genau linear wäre, gewissen Änderungen unterliegen. Das Gradienten-Berechnungssystem weist daher Schaltungen zum Bestimmen und Speichern des maximalen Gradienten (G ) auf, der bis zu irgendeinem Punkt längs der Drehmoment-Zeit-Kurve erfaßt wurde, d.h. bis zu irgendeinem Punkt in dem Festziehvorgang. Eine Speicherschaltung 40 ist vorgesehen, die ein den maximalen Gradienten (G ), soweit er festgestellt ist, angebendes

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Signal speichert und oin Vergleicher 42 ist zun Vergleichen dei" augenblicklichen Gradiente?jsi[yj-ilc (Ct.) mit dem zuvor gespeicherten maximaler! Gradientenoignnl (G ) von der Speicherschaltung 40 vorgesehen. Ist ein augenblicklichen Gr ^ dien tonsignal (G. ) größcx· als das gespeiche.rte maximale Gradientensignal (G .,.) , so wird das augenblickliche Gractbntensignal in der Speichersch altung 40 gespeichert. Eine weitergehende Beschreibung der Speicherschaltung 40 und der Vergleicherschaltung 4 2 ist in der US-Patentaniaeldung Serial No. ^τ}07 4-17 vom 19* September 1974-, enthalten. Das gespeicherte maximale Gradientensignal wird dann in eine Tcilerschaltung 44 gegeben^ wo ein bestirnter Prozentsatz des gespeicherten maximalen Gradientensignals (Ct „) erhalten wird.

IUcLJC

So kann z.B. ein Wert von 2/3 des maximalen Gradientensignals

(G ) gewählt werden. Die Wahl eines 2/3-Wertes wurde als max

ein geeigneter Wert festgestellt', um sicherzustellen, daß das Befestigungssystem bis zu seiner Streckgrenze festgezogen wurde. Die Wahl des Punktes G bei etwa 2/3 des maximalen Gradienten-Wertes stellt sicher, daß Rauschen oder Störsignale, die während des im wesentlichen linearen Teils der Drehmoment-Zeit-Kurve erzeugt werden, kein vorzeitiges Abschalten des Pestziehsystems bewirken. Die geeignete Wahl dieses Abschaltpunktes ist von einem praktischen Standpunkt aus wichtig, um sicherzustellen, daß die Streckgrenze der Verbindung erreicht wurde. Es ist außerdem darauf hinzuweisen, daß ein Bereich von 25% bis 75% des maximalen Gradientenwertes im wesentlichen als annehmbar für den Abschaltpunkt festgestellt wurde. Der Abschaltwert des maximalen Gradienten (G_mo„) wird von der Teilerschaltung 44 angegeben und in einen

IUcLa.

Vergleicher 46 gegeben, wo er mit dem augenblicklichen Gradientensignal (G_i) vom Vergleicher 38 verglichen wird. Sind die beiden Signale im wesentlichen gleich, so wird von dem Vergleicher 46 ein Steuersignal für das elektromagnetische Ventil 20 erzeugt, das die Strömung des Strömungsmittels an den Bolzenschlussel 12 unterbricht und das Festziehen des Befestigungssystems beendet.

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Nachdem nun ein bevorzugtes Aurfülrrungsbeispiel der Erfindung erläutex't wurde, werden nachfolgend einige der vielen Vorteile leicht zu verstehen sein. Die Fe^tzieh- und Steuersysteme, die hier beschrieben sind, erfordern eine minimale vorherige Kenntnis der Eigenschaften einer bestimmten festzuziehenden Verbindung. Dan Steuersystem ist an die Festzieheigenschaften, die bei ,"jeder Verbindung auftreten, vollständig anzupassen. Das Steuersystem ist relativ einfach, wirtschaftlich und zuverlässig und zieht ,jedes Befestigungssystem genau bis zu seiner Streckgrenze an.

Obwohl im vorstehenden ein Ausführeungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Festzieh- und Steuersystems erläutert wurde* können verschiedene Änderungen und Modifikationen vom Fachmann sofort erkannt werden, die jedoch ebenfalls innerhalb des von den Patentansprüchen umrissenen allgemeinen Erfindungsgedankens liegen.

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L β e r % β i t e

Claims

Patentansprüche

Vorrichtung sun Festziehen einer GewindeverDiiidurig ⁰^s au einoin bectiaunten l?estziehi,ustand, g e lc ο η η s e :>. c h net durch eine erste Einrichtung (12) zum Aufbringen; eines Drehmomentes auf die Gewindeverbindung, durcli eir.j aweite Einrichtung (2^4-) zum Hessen des auf die: Gewindeverbindung aufgebrachten Drehmomentes und zum Erzeugen ein^s dieses angebenden Signals, durch eine dritte EinrichtuuR (;5'i-> zum Ableiten eines ein Zoitinkremeat angoberden Signal^, durch eine einen Gradienten berechnende vierte EinricirUmg (38), die die das Drehmoment und das ZoitinkreRent angebonden Signale erhält, um ein den augenblicklichen ßrebnio^ui-itgradierten der Drehmoment-Zeit-Kurve über die die Gev.j rn.everbindung angezogen wird, angebendes Signal :;u erseugou, und durch eine auf das Drehmocient-Gradienten-Signal ansprechende fünfte Einrichtung (A-0,42,44,46) zum Bestimmen der Streckgrenze oder eines anderen bestimmten FestüiehBustandes auf dor Drehmoment-Zeit-Kurve, über die die Gewindeverbindung angezogen wird, und zum Erzeugen eines Steuersignals, vjenn die Gewindeverbindung bis zu diesem Punkt angezogen ist.

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2. Vorrieb τ u'ig nach Anspruch ι, dadurch g e Ir e η η zeichnet , daß die fünfte Einrichtung (40,42,44,46) eine Einrichtung (40) aiun ßpeichern einen den Drehiuoiiient-Grcidienten der Drehmoment-Zeit-Kurve angebunden Signals über den Anziehbereici» und zvm Erzeugen dos Steuersignals, wem das augenblickliche Drolimoment-Gradicnroen-Signal einen bestimmten Prozentsatz des gespeicherten Signals beträgt, aufweist.
3· Vorrichtung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet , daß das gespeicherte Signal den maximalen Drehmomentgradienten der Drohmoment-Zeit-Kurve angibt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , J.aß das Steuersignal erzeugt wird, wenn das augenblickliche Drehmoment-Gradienten-Signal etwa 2/3 des maximalen Drehmomcnt-Gradienten-Signals beträgt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß das Steuersignal erzeugt wird, wenn das augenblickliche Drehmoment-Gradienten-ßignal zwischen etwa 25% bis zu 75% des maximalen Drehmoiiient-Gradienten-Signals beträgt.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet , daß die Zeitinkrement-Signale bei gleich beabstandeten Zeitintervallen erze-ugt werden.
7- Verfahren zum Festziehen einer Gewindeverbindung bis zu einem bestimmten Festziehzustand, dadurch gekennzeichnet , daß ein Drehmoment auf die Gewindeverbindung aufgebracht wird, daß das auf die Gewindeverbindung aufgebrachte Drehmoment gemessen und ein dieses angebendes Signal erzeugt wird, daß ein Zeitinkremente angebendes Signal erzeugt wird, daß ein den augenblicklichen Drehmoment--

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gradienten der DreLmoment-2^;it-Kurve, über die die Gewindeverbindung angesogen wird, i^ach Maßgabe dor Dr chrome nt- und der Zeit-Signale angebendes Signal abgeleitet wird und daß die Streckgrenze oder ein anderer bestiramtor Festsiehzustand auf der Drehmoment-Zeit-Kurve,über die die Gewindeverbindung angezogen wird, nach Maßgabe des Drehmoment-Gradienten-Signals bestimmt xmö. ein Steuersignal ersexigt wird, wenn die Gewindeverbindung bis zu diesem Funkt angezogen ist.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß ein den Drehmoment-Gradienten der Drehmoment-Zeit-Kurve über ihren Pestziehbereich angebendes Signal gespeichert wird, und daß das Steuersignal erzeugt wird, wenn dos augenblickliche Drehmomentgradienten-Signal einen bestimmten Prozentsatz des gespeicherten Signais beträgt.
9- Verfahren nach Anspruch 8, dadiirch gekennzeichnet , daß das gespeicherte Signal den maximalen Drehmomentgradienten der Drehmoment-Zeit-Kurve angibt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal erzeugt wird, wenn das augenblickliche Drehmomerrfc-Gradienxien-Signal etwa 2/3 des maximalen Drehmomentgradienten-Signals beträgt.
11. Verfahren nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet , daß das Steuersignal erzeugt wird, wenn das augenblickliche Drehmoment-Gradienten-Signal zwischen etwa 25% bis zu 75% des maximalen Drehmoinentgradienterisignals liegt.

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12'. Vorfahren nach eine ν. der Ansprüche 7 bis 11, daduicch g ο 1 e η η s eich η ο t . dai?> ,jedec der Zeitinkre/ncntoigvjalG au gleich boabatandeten Zeitintervallon abgeleitet wird.

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