DE3012734A1

DE3012734A1 - Schlagschrauber

Info

Publication number: DE3012734A1
Application number: DE19803012734
Authority: DE
Inventors: John T Prof Boys; Ian E Kibblewhite; Angelo L Tambini
Original assignee: SPS Technologies LLC
Current assignee: SPS Technologies LLC
Priority date: 1979-04-04
Filing date: 1980-04-01
Publication date: 1980-10-16
Also published as: FR2452997B1; GB2048494A; IT8048337A0; IT1143129B; DE3012734C2; JPS55164483A; SE458181B; GB2048494B; CA1155525A; ES497818A0; US4316512A; BR8001997A; FR2452997A1; ES8204633A1; AU533695B2; ZA801998B; ES8104933A1; MX151493A; AU5719980A; SE8002505L

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft allgemein das Gebiet des Antriebs oder der Ausübung der Schlagwirkung von Werkzeugen und insbesondere einen unabhängigen, in sich abgeschlossenen Schlagschrauber, also ein Elektrowerkzeug zum Anziehen und Lösen von Schrauben und Muttern; ein solcher Schlagschrauber weist ein Steuersystem auf, um die Spannung in einer Befestigungseinrichtung einer Verbindung exakt festzulegen.

Eine optimale Verbindung ergibt sich dann, wenn das Befestigungselement bis zu seiner Streckgrenze angezogen wird. Eine auf einer solchen Befestigung beruhende Verbindung mit einem größeren Vorlastwert bis zur Streckgrenze des Materials der Verbindung ist zuverlässiger und gewährleistet eine bessere Verbindung. Höhere Vorlasten des Befestigungselementes erhöhen außerdem den Ermüdungswiderstand, da auf das Befestigungselement weniger zusätzliche Beanspruchungen von der äußeren Verbindungsbelastung ausgeübt werden; und schließlich haben dynamisch belastete Verbindungen eine geringere Neigung zu Schlupf und zur Lockerung.

Es sind verschiedene Ausfuhrungsformen von Steuersystemen für Schlagschrauber entwickelt worden, welche die Größe der Vorbelastung bzw. Vorspannung in einem Befestigungselement einsteuern. Eine übliche Ausführungsform verwendet eine Art Drehmomentsteuerung, wobei der Schlagschrauber das Befestigungselement bis zu einem maximalen, vorgegebenen Drehmomentwert anzieht und beim Erreichen dieses Drehmomentwertes abschaltet. Beispiele für solche Schlagschrauber, die mit Drehmomentsteuerung arbeiten, werden in den folgenden amerikanischen Patentschriften beschrieben: US-PS 3 835 934 (Schoeps); US-PS 3 833 068

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(Hall); US-PS 3 703 933 (Schoeps); US-PS 3 174 559 (Vaughn); US-PS 3 018 866 (Elliott et al); und US-PS 2 543 979 (Maurer). Eine weitere bekannte Methode zur Steuerung von Schlagschraubern wird üblicherweise als "Drehen-der-Mutter-"System bezeichnet; dabei wird ein Befestigungselement auf eine vorher festgelegte Anfangsbedingung angezogen, wie beispielsweise einen vorgegebenen Drehmomentwert oder die Drehzahl einer Spindel; anschließend wird das Befestigungselement noch zusätzlich um eine vorgegebene Strecke gedreht, beispielsweise um einen vorgegebenen Winkel oder um eine genau festgelegte Zahl von Gesamtdrehungen, bevor der Schlagschrauber abgeschaltet wird. Beispiele für solche Schlagschrauber, die mit der erwähnten "Drehung-der-Mutter" arbeiten, werden in den folgenden amerikanischen Patentschriften erläutert: US-PS 3 623 557 (Allen); US-PS 3 318 390 (Hoza et al); und US-PS 3 011 479 (Spyradakis et al). Bei einem weiteren Steuerungstyp wird mit jedem Impulsschlag ein konstantes Drehimpulsmoment, ein sogenannter Drall, ausgeübt; ein Beispiel für einen solchen Schlagschrauber wird in der US-PS 3 181 672 (Swanson) beschrieben.

Bei allen Steuersystemen, wie sie in den oben erwähnten Patentschriften beschrieben sind, müssen bestimmte Vorkenntnisse über die Kennlinie, insbesondere die Eigenschaften, des Befestigungselementes und der Verbindung vorhanden sein, oder unterstellt werden, damit entweder das exakte, vorgegebene, schließlich erhaltene Drehmoment, das exakte Ausmaß der zusätzlichen Drehung oder die Menge des konstanten Dralls bei jedem Aufprallschlag festgelegt werden können. Es ist jedoch bekannt, daß das Anziehen eines Befestigungselementes auf eine vorgegebene Vorspannung, wie beispielsweise die Streckgrenze, eine Funktion von vielen Variablen ist; zu diesen Variablen gehören beispielsweise die Steifigkeit der Verbindung,

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die Steifigkeit des Befestigungselementes, die Oberflächenreibung zwischen den aneinanderliegenden Gewinden und die Gewindeform solcher Gewinde. Wenn also mit einem der oben beschriebenen Systeme nach den amerikanischen Patentschriften eine Befestigungsanordnung bis zur Streckgrenze angezogen werden soll, so läßt sich diese Streckgrenze nicht immer sehr exakt festlegen, weil die Bedingungen jeder Befestigungsanordnung und Verbindung variieren können und nicht immer vorher exakt genug bekannt sind. Dies kann wiederum bei der gleichen Struktur zu ungleichmäßigen Anziehkräften bei verschiedenen Verbindungen führen, was wiederum eine Lockerung einer oder mehrerer Befestigungsanordnungen , insbesondere beim Vorhandensein von Schwingungen, sowie einen Defekt aufgrund einer vorzeitigen Ermüdung zur Folge haben kann.

Bei dem Steuersystem, wie es in der schwebenden amerikanischen Patentanmeldung, Seriel No. 818 511 beschrieben wird, die eine Continuation auf der schwebenden Patentanmeldung, Seriel No. 579 110 ist, wird die Streckgrenze einer Befestigungsanordnung durch eine Anzieheinrichtung erreicht, die periodisch ein Anziehmoment auf die Befestigungsanordnung ausübt, wie beispielsweise ein Schlagschrauber. Die Streckgrenze wird erreicht, wenn ein momentanes Spitzen-Momentsignal nicht über mehr als einen vorgegebenen Betrag über ein gespeichertes, vorheriges Spitzen-Momentsignal hinaus angestiegen ist. Obwohl dieses Steuersystem bei bestimmten Anwendungsfällen zufriedenstellend arbeitet, wird mit der vorliegenden Erfindung eine Verbesserung dieses Systems vorgeschlagen.

Es ist deshalb ein allgemeines Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung zum Anziehen einer Befestigungsanordnung bis zur Streckgrenze oder einem ähnlichen, signifikanten Anziehzustand in einer Verbindung vorzuschlagen.

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Außerdem soll die vorliegende Erfindung ein Steuersystem zum Anziehen einer Befestigungsanordnung bis zu ihrer Streckgrenze schaffen, das besonders geeignet für ein Änziehsystem mit einem pulsierenden Ausgangssignal ist, das periodisch ein Anzieh-Moment ausübt. Außerdem soll die vorliegende Erfindung einen Schlagschrauber mit einem in sich geschlossenen, adaptiven Steuersystem vorschlagen, um durch Ausnutzung der gemessenen Charakteristiken Kennlinien der Befestigungsanordnung und der anzuziehenden Verbindung eine Befestigungsanordnung genau bis zu einer vorgegebenen Vorbelastung anzuziehen. Weiterhin soll die vorliegende Erfindung ein adaptives Steuersystem in einem Schlagschrauber schaffen, um bei minimaler Vorkenntnis über die Charakteristiken bzw. Kennlinien der Befestigungsanordnung und der Verbindung ein Befestigungselement exakt auf eine vorgegebene Vorbelastung anzuziehen. Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Schlagschrauber mit einem adaptiven Steuersystem vorzuschlagen, der durch Messung eines repräsentativen Wertes für den Drehwinkel der anzuziehenden Befestigungsanordnung in Vorwärtsrichtung die Streckgrenze oder eine ähnlich signifikante Anzugsbedingung festlegt und eine berechnete Funktion dieses Drehwinkels in Vorwärtsrichtung dazu benutzt, die Streckgrenze zu bestimmen. Weiterhin soll die vorliegende Erfindung einen Schlagschrauber mit einem adaptiven Steuersystem schaffen, das die Streckgrenze oder einen ähnlich signifikanten Anzugszustand eines Elementes bestimmt, indem eine Zeitmessung über ein vorgegebenes Intervall des Drehwinkels in Vorwärtsrichtung als Parameter ausgenutzt wird, der das auf das Element ausgeübte Drehmoment darstellt; anschließend werden Gradient-Vergleichstechniken auf eine Kurve des Parameters angewandt, welche die Beziehung Drehmoment/Drehwinkel in Vorwärtsrichtung darstellt, um die Streckgrenze zu erreichen. Es ist schließlich ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, einen

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integralen, in sich abgeschlossenen Schlagschrauber/ Steuersystem zu schaffen, der bzw. das kompakt, zuverlässig, relativ preisgünstig in der Herstellung und leicht zu warten sind.

Diese und andere Ziele werden gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine Einrichtung erreicht, die einen das Drehmoment in einem Anziehsystem mit einem pulsierenden Ausgangssignal darstellenden Parameter erzeugt, um periodisch ein Anziehmoment auf ein Element auszuüben; der Parameter wird aus einer Messung des Drehwinkels des anzuziehenden Elementes in Vorwärtsrichtung abgeleitet.

Die Erfindung schafft also einen in sich abgeschlossenen Schlagschrauber mit einem adaptiven Steuersyste um die Streckgrenze oder einen ähnlich signifikanten Anziehzustand einer Befestigungsanordnung dadurch festzustellen, daß ein Signal gemessen wird, welches den Drehwinkel der Befestigungsanordnung in Vorwärtsrichtung darstellt. Eine Ausführungsform benutzt ein berechnetes Signal für die Zeit über eine vorgegebene Zeitspanne des Drehwinkels in Vorwärtsrichtung als Schätzung für das durch den Schlagschrauber ausgeübte Drehmoment; die Kurve Schätzung des Drehmomentes/Drehwinkel wird differenziert, um den Gradienten zu erhalten. Aufeinanderfolgende Gradienten-Werte werden gespeichert und verglichen; wenn der vorliegende Gradientenwert eine vorgegebene Beziehung relativ zu einem gespeicherten Gradientenwert im Anzugbereich der Kurve erreicht hat, wird das weitere Anziehen der Befestigungsanordnung unterbrochen. Dadurch wird gewährleistet, daß die Streckgrenze oder eine ähnlich signifikante Anzugsbedingungen der Anordnung erreicht worden ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

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Fig. 1 eine Seitenansicht, teilweise weggeschnitten land im Querschnitt, durch einen Schlagschrauber nach der vorliegenden Erfindung, wobei das gesamte Steuersystem des Schlagschraubers zu erkennen ist,

Fig. 2 eine Ansicht des hinteren Bereiches des Schlagschraubers nach Fig. 1, wobei der hintere Deckel abgenommen ist ,

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Schlagschrauber nach Fig. 1,

Fig. 4a - 4d Ansichten durch die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Luft/Solenoid-Auslöseventil-Anordnung im Aufriß und teilweise im Quer-, schnitt, wobei verschiedene Bewegungszustände der Anordnung zu erkennen sind,

Fig. 5 ein Blockdiagramm des Steuersystems für den Schlagschrauber nach Fig. 1,

Fig. 6a eine Darstellung der in Fig. 5 gezeigten Fühlschaltung für die Drehung in Vorwärtsrichtung,

Fig. 6b eine Ansicht des Kodierers und der in den Fig. 1,2 und 6a dargestellten Fühler zur Erläuterung des Auflösungsvermögens des Fühlsystems für die Drehung in Vorwärtsrichtung,

Fig. 6c eine Darstellung der von der Schaltungsanordnung nach Fig. 6a erzeugten Wellenformen,

Fig. 7 ein Blockdiagramm der in Fig. 5 dargestellten Blöcke für die Berechnung des Verhältnisses Zeit/Winkel und der digitalen Filter,

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Fig. 7a eine Darstellung der in Fig. 7 gezeigten

Blöcke für das Sperren der "N" Impulse nach dem Rücksetzen und für die Einstellung der Sehnenlänge,

Fig. 7b eine Darstellung der von den Blöcken nach Fig. 7 erzeugten Wellenformen,

Fig. 7c eine Darstellung des in Fig. 7 gezeigten Blockes für die Zeitsteuerlogik,

Fig. 8 eine graphische Darstellung der Parameter Zeit/Drehwinkel in Vorwärtsrichtung gegen Winkel aus den Blöcken nach den Fig. 5 und für die Berechnung des Verhältnisses Zeit/ Winkel vor der Filterung, und

Flg. 9 eine graphische Darstellung der Beziehung Drehmomentschätzung/Winkel aus den Blöcken der digitalen Filter nach den Fig. 5 und 6 nach der digitalen Filterung im Winkelbereich.

Bevor die Einrichtung und das Steuersystem nach der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben werden, soll kurz die Funktionsweise von Schlagschraubern erläutert werden. Alle herkömmlichen Schlagschrauber arbeiten nach folgendem Funktionsprinzip: Ein periodisch erfolgender Aufbau von kinetischer Energie in Form einer Serie von Torsions- bzw. Dreh-Schlagimpulsen, die auf eine Befestigungsanordnung, beispielsweise eine Schraube und/oder eine Mutter übertragen wird, wird freigegeben. Als Ergebnis hiervon können beträchtliche Aufschlagkräfte mit geringem reaktiven Drehmoment erzeugt werden. Weit verbreitet sind pneumatisch angetriebene Schlagschrauber (und zwar im Vergleich mit elektrisch oder hydraulisch

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angetriebenen Schlagschraubern). Solche pneumatisch angetriebenen Schlagschrauber weisen einen Luftmotor mit Schrauben bzw. Flügeln und einen Hammer/Amboß-Mechanismus auf. Wenn der Luftmotor eine ausreichende Drehzahl erreicht, kommt ein auf der Motorwelle vorgesehener Hammer mit hohem Trägheitsmoment auf einem Amboß der Antriebswelle des Schlagschraubers in Eingriff. Die Energie des Schlages wird

(a) als Ergebnis der Kollisions-Unelastizität und der Reibung abgeleitet und "vernichtet", also in Wärmeenergie umgewandelt,

(b) als Torsionsbeanspruchungsenergie in dem Schlagmechanismus, der Antriebswelle des Schlagschraubers und der Kopplung mit dem Befestigungselement gespeichert, und

(c) auf das Befestigungselement übertragen und in Arbeit für das Anziehen des Befestigungselementes umgewandelt.

Der Hammer kommt dann außer Eingriff mit dem Amboß, und der Motor beschleunigt auf eine vollständige Umdrehung, bevor der nächste Schlag ausgeübt wird. Obwohl die meisten Schlagschrauber nur einen Schlag pro Umdrehung ausüben, gibt es einige Ausführungsformen, die mehr als einen Schlag pro Umdrehung des Motors erzeugen können. Die obige Beschreibung gilt für herkömmliche, pneumatisch angetriebene Schlagschrauber.

Anders als bei einem Schraubersystem mit kontinuierlicher Wirkung, bei dem das ausgeübte Drehmoment mit einem die Beanspruchung feststellenden Reaktions-Drehmomentwandler gemessen werden kann, gibt es kein zweckmäßiges Verfahren, das von einem Schlagschrauber ausgeübte Drehmoment direkt zu messen. Als Folge hiervon wird es schwierig, das Anziehen des Befestigungselementes mit solchen Schlagschraubern exakt zu steuern. Wegen der diskontinuierlichen

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Bewegung der Schlagschrauber-Dynamik, welche die kontinuierliche Messung eines Parameters verhindert, beruhte die Steuerung des Anziehens mittels eines solchen Schlagschraubers in großem Maße auf der Begrenzung der auf das Befestigungselement übertragenen Energie und nicht auf der Messung von Aufschlagparametern zur Abschätzung des ausgeübten Drehmomentes. Es hat sich herausgestellt, daß ein für die Schätzung des Drehmomentes bei einem Schlagschrauber geeigneter Parameter auf einer Messung des Drehwinkels der Befestigungsanordnung in Vorwärtsrichtung beruht. Bei der Ableitung der Drehmoment-Schätzung werden die folgenden drei Annahmen berücksichtigt:

(a) Durch den Schlagmechanismus wird eine konstante Energie übertragen (d.h., der Luftmotor erreicht seine volle Drehzahl eine ausreichende Zeitspanne vor dem Aufprall);

(b) die Torsionsbeanspruchungs-Energie in den Wellen und Kupplungen ist gering; und

(c) die Zeitspanne zwischen den Schlagen ist näherungsweise konstant.

Deshalb wird die auf den Amboß des Schlagschraubers bei jedem Schlag übertragene Energie (E) in die Arbeit umgewandelt, die bei der Drehung des Bolzenkopfes um einen Winkel (A <$) gegen ein mittleres Drehmoment (T) geleistet wird. Dann gilt also

E = T Δφ
Da E als konstant angenommen wird, ergibt sich hieraus

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Das heißt also, daß das mittlere, auf den Bolzen bzw. die Schraube während eines Schlages ausgeübte Drehmoment umgekehrt proportional zu dem Winkel ist, um den die Schraube gedreht wird. Die Messung des Drehwinkels der Schraube pro Schlag ist zwar im Prinzip möglich, in der Praxis jedoch schwierig, weil große Probleme bei der Herstellung von Kodierern mit hoher Auflösung bestehen, die notwendig sind, um die relativ kleinen Werte von Δφ (d.h., 2-3° bei den letzten Anzieh-Drehmomenten) festzustellen; außerdem treten insofern Schwierigkeiten auf, als festgestellt werden muß, wenn ein Schlag aufgetreten ist. Im folgenden soll auf den zuletzt erwähnten Punkt noch näher eingegangen werden. Es kann schwierig werden, zwischen den tatsächlichen Drehungen, die aus Schlagen resultieren, und scheinbaren Drehungen zu unterscheiden, die auf leichte Bewegungen des handgehaltenen Schlagschraubers während des Anziehens zurückzuführen sind. Da angenommen wird, daß die Zeitspanne zwischen den Schlagen konstant ist, ist das ausgeübte mittlere Drehmoment ebenfalls umgekehrt proportional zu der mittleren Anzugsgeschwindigkeit. Dies kann wie folgt ausgedrückt werden:

Mittleres Drehmoment o<

Drehwinkel

Zeit oder

Zeit Mittleres Drehmoment <*

Drehwinkel

Durch Messung der Zeit über ein vorgegebenes Winkelintervall sind keine Kodierer mit hoher Auflösung mehr erforderlich; außerdem muß nicht mehr bestimmt werden, wann ein Aufprall aufgetreten ist.

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In den Fig. 1, 2, 3, 4a, 4b, 4c und 4d der Zeichnungen ist eine bevorzugte Ausführungsform eines Schlagschraubers nach der vorliegenden Erfindung dargestellt. Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf einen Schlagschrauber beschrieben wird, kann sie bei jedem Anzugssystem mit pulsierender Ausgangsleistung realisiert werden, um periodisch ein Anzugsmoment auf ein Element auszuüben. Bei dem Schlagschrauber 10 kann es sich um einen herömmlichen, pneumatisch betriebenen Schlagschrauber handeln, der komprimierte Luft von einer äußeren Quelle (nicht dargestellt) empfängt, um eine Hammeranordnung 12 in einer Folge von Bewegungsabläufen auf einen Amobß 14 zu schlagen. Der Amboß ist drehbar im vorderen Bereich eines Schraubergehäuses 16 durch ein Lager 18 gehalten. Das vordere Ende 20 des Ambosses 14 weist, beispielsweise einen viereckigen, insbesondere quadratischen Antriebsteil auf, an dem eine Antriebsmuffe (nicht dargestellt) oder ein anderes, geeignet geformtes Kupplungselement für den Antrieb einer Befestigungsanordnung (nicht dargestellt) angebracht werden kann. Die Hammeranordnung 12 ist mit einem herkömmlichen Luftmotor-Rotor 22 verbunden und wird von ihr angetrieben. Sie umgibt und berührt Bereiche des Ambosses 14, die periodische Schlagstöße ausüben, um den Amboß zu drehen und die Befestigungsanordnung anzutreiben. Der Schlagschrauber 10 enthält auch einen herkömmlichen Auslösermechanismus 24, der heruntergedrückt werden kann, so daß Luft von der äußeren Quelle (nicht dargestellt) an einer Einlaßöffnung 26 in den Schlagschrauber eindringen kann; die Einlaßöffnung 26 ist mit dem Luftmotor verbunden, der den Rotor 22 treibt; der Rotor 22 ist wiederum mit der Hammeranordnung 12 gekoppelt, die den Amboß dreht.

Ein in zwei Richtungen beweglicher Schritt-Kodierer 28 wird in dem System zur Messung der Winkeldrehung der Befestigungsanordnung verwendet. Der Schrittkodierer 28

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ist in dem Schlagschrauber auf einer Welle 30 angebracht, die in geeigneter Weise an dem Amboß 14 befestigt ist, so daß sie sich mit ihm dreht. Die Kodierscheibe hat eine relativ geringe Trägheit, so daß keine Probleme bei der Anbringung des Kodierers an der Welle entstehen, und auch die tarken Erschütterungen, die beim Aufprall auftreten, aufgenommen werden können. Die Scheibe mit geringer Trägheit vermeidet auch Fehler bei der Messung der Winkeldrehung aufgrund einer Verdrehung der Welle, an der sie angebracht ist, während der großen Beschleunigungen, die beim Betrieb auftreten können. Obwohl sich der Kodierer gemäß der Darstellung im hinteren Bereich des Schrauberkörpers befindet, kann er selbstverständlich auch an jeder geeigneten Stelle in dem Schrauber angeordnet werden. Da der Amboß 14 das Schrau.belement antreibt, welches die Befestigungsanordnung anzieht, dreht sich der Kodierer 28 im wesentlichen mit der Befestigungsanordnung, wenn sie in einer Verbindung angezogen wird. Zwischen den Schlägen des Hammers 12 auf den Amboß 14 kommt es zu einem Rückprall des Ambosses und des damit gekoppelten Kodierers; aufgrund von Toleranzen in der Verbindung zwischen dem Antriebselement und der Befestigungsanordnung prallt jedoch die Befestigungsanordnung nicht zurück. Das System zur Messung der Drehung sollte also in der Lage sein, einen etwaigen Rückprall des .Kodierers 28 festzustellen und bei der Auswertung nicht zu berücksichtigen. Der Kodierer 28 enthält eine Reihe von Vorsprüngen oder Zähnen 32 an seinem äußeren Umfang, wobei bei der gezeigten Ausführungsform achtzehn (18) Zähne verwendet werden, deren jeweilige Mittellinien einen Winkel von 20° voneinander getrennt sind. In Abhängigkeit von der angestrebten Genauigkeit kann der Kodierer jedoch mehr oder weniger Zähne enthalten. Es muß nur die Bedingung erfüllt werden, daß die Zähne gleiche Abstände voneinander haben. Zwei lichtemittierende Dioden (LED's) 34 (von denen in Fig. 1 nur eine sichtbar ist) sind an einer Platte 36 angebracht, die in geeigneter

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Weise direkt gegenüber zwei Phototransistoren 38 an dem Schraubergehäuse befestigt sind; die Phototransistoren 38 sind wiederum an einer Platte 40 angebracht, die durch zwei elektrisch leitende Abstandselemente 42 mit der Platte 26 gekoppelt sind. Die LED's 34 und die entsprechenden Phototransistoren oder Fühler 38 sind bei der vorliegenden Ausführungsform in einem Winkelabstand von 45° vorgesehen, wodurch sich eine .Winkelauflösung von 5° ergibt; als Alternative hierzu könnten sie jedoch in Abständen von jedem beliebigen, ungeradzahligen Vielfachen der Auflösungs-Gradzahl des Kodierers (^-h. 5°, 15°, 25°, 35°, 45°, 55° usw.) angeordnet werden. Bei diesem Aufbau werden zweiundsiebzig (72) Zählungen pro Umdrehung des Kodierers erzeugt. Obwohl bei der vorliegenden Ausführungsform optische Winkelfühler verwendet werden, können stattdessen auch andere, geeignete Näherungsfühler eingesetzt werden, um den Durchlauf der Zähne 32 während des Betriebs des Schraubers festzustellen. Zu diesen Fühlern gehören unter anderem magnetische Fühler mit einer Induktionsspule, deren Ausgangssignal sich in Abhängigkeit vom Vorhandensein oder vom Fehlen von Metall ändert.

Das elektronische Steuersystem für den Schlagschrauber ist vollständig im hinteren Bereich des Gehäuses des Schraubers enthalten. Das Steuersystem wird durch eine Batterie 44 gespeist, die durch Entfernung einer Kappe bzw. eines Dekkels 46 zugänglich wird. Nach einer bevorzugten Ausführungsform, jedoch nicht notwendigerweise, wird eine 280 mA-hr Nickel-Cadmium (8) Ze3.1en-Batterie mit einer Nennspannung von 10 Volt verwendet. Die Batterie wird an jedem Ende durch zwei steife Federn 48 gehaltert, so daß auch bei starken Schwingungen aufgrund der Schlagwirkung des Schraubers ein guter elektrischer Kontakt aufrechterhalten wird. Zwei Verbindungsglieder 50 übertragen die Energie von der Batterie 44 zu den Platten 36 und 40, welche die Einrichtungen

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für die Winkelmessung enthalten, sowie zu den übrigen Teilen des elektronischen Steuersystems. Die elektronischen Teile sind auf (3) Platten 52 enthalten, die starr miteinander verschraubt und an der Rückseite des Schraubers angebracht sind; diese Platten werden durch Entfernung eines Deckels 54 zugänglich und sind gegen Erschütterungen und Schwingungen durch ein geeignetes, Erschütterungen absorbierendes Material 56 isoliert und damit geschützt. Der übrige Teil des Betriebssteuersystems besteht aus einer Luft/Solenoid-Auslöse-Ventil-Anordnung 58, die im folgenden im Detail beschrieben werden soll. Das Solenoid empfängt seine Energie direkt von der Batterie 44.

Auf einer Seite des Auslösers bzw. Drückers 24 ist ein Permanentmagnet 60 angebracht, während sich auf der Innenseite des Gehäuses eines Handgriffs 62 ein Reed-Schalter 64 befindet. Beim Herunterdrücken des Auslösers 24 wird also nicht nur Luft zu dem Luftmotor durchgelassen, sondern der Reed-Schalter 64 wird durch den Magneten geschlossen, so daß dem Steuersystem direkt Energie zugeführt wird, wie im folgenden im Detail beschrieben werden soll.

Sechs (6) zur Anzeige dienende LED's mit einer LED-Anzeige 66 sind auf der Oberseite des Schraubergehäuses angebracht und empfangen ihre Energie ebenfalls von der Batterie 44. Die LED's sind farbcodiert und zeigen der Bedienungsperson den Schrauber/Anzugs-Zustand- und bestimmte Störzustände an. Eine "LAUF" LED (orange) zeigt an, daß das System in Betrieb ist; diese LED leuchtet praktisch unmittelbar nach dem Herunterdrücken des Auslösers 24 auf. Eine OK-LED (grün) zeigt an, daß das Anziehen der Verbindung beendet ist und innerhalb vorher ausgewählter Spezifikationen liegt; eine "niedriger Winkel"-LED (rot) zeigt an, daß eine Streckgrenze bestimmt worden ist, aber ein minimaler, vorher ausgewählter Winkelwert nach dem Erreichen eines Passungspunktes tiberschritten worden ist, ohne daß eine

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Streckgrenze festgestellt wurde (diese (3) Lichter sind Teil eines Qualitä.tssteuersystems, wie es im einzelnen in der US-PS 3, 973, 434 beschrieben worden ist, jedoch nicht die Funktion des Schraubers steuert). Eine "niedrige Anziehgeschwindigkeit" LED (rot) zeigt an, daß der Schrauber nicht genügend Energie hat, um die Schraube zu strecken (d.h., die Schraube hat entweder ihre Drehung beendet, oder dreht sich zu langsam, um das Steuersystem in Betrieb zu setzen. Schließlich zeigt eine "geringe Batteriespannung" LED (rot) an, daß die Batterie erneut geladen werden muß, wenn der Spannungspegel der Batterie beim Herunterdrücken des Auslösers zu gering ist.

In den Figuren 4a, 4b, 4c und 4d ist eine neue Luft/Solenoid-Auslöseventilanordnung 58 dargestellt. Diese Ventilanordnung muß in der Lage sein, die Luftströmung von der Luftquelle zu dem Luftmotor des Schraubers sehr rasch abzuschalten, wenn das Steuersystem ein Signal erzeugt, welches anzeigt, daß das Anziehen des Befestigungselementes beendet ist; außerdem muß die Ventilanordnung bei sehr geringer Energie arbeiten können. Die Ventilanordnung 58 enthält ein elektrisch betätigtes Solenoid-Ventil 300, ein Luftventil 302 und einen Auslösehebel 304, der durch eine Rückführfeder 306 in Eingriff mit einem Kolben 308 in dem Luftventil vorgespannt ist, um das Ventil in der offenen Stellung zu halten. Eine Feder 310 in dem Luftventilgehäuse 312 spannt den Kolben zu einer normalerweise geöffneten Stellung vor. Der Auslösehebel 304 wird durch einen Kolben 314 in dem Solenoidventil betätigt.

Wie oben erwähnt wurde, kommt vor der Betätigung des Schraubers der Auslösehebel 304. in einem Ausschnitt 316 an dem Kolben 308 des Luftventils in Eingriff, der den Kolben in der offenen Stellung hält, und zwar unterstützt durch die Kraft der Feder 310, wie man in Fig. 4b erkennen kann. Der Kolben 308 enthält auch an seinem anderen Ende einen vergrößerten Kopfbereich 317. Wenn der Auslösemechanismus 24

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heruntergedrückt wird, strömt Luft von der Einlaßöffnung 26 durch eine Auslaßöffnung 318 des Luftventils 302 zu dem Luftmotor, der den Schlagschrauber betätigt. Wie man insbesondere in Fig. 4c erkennen kann, bewirkt der Druck, der durch die durch dasLuftventil 302 fließende Luft ausgeübt wird, einen nach oben gerichtete Kraft gegen die Oberfläche des vergrößerten Kopfes 317, die den Kolben 308 nach oben gegen die Feder 310 und den Auslösehebel 304 bewegt. Dieser Luftdruck ist so ausgelegt, daß er eine größere Kraft an dem Kolben in Richtung nach oben erzeugt als die nach unten gerichtete Kraft, die durch die Feder 310 ausgeübt wird. Wenn durch das Steuersystem ein elektrisches Signal erzeugt wird, welches anzeigt, daß das Anziehen beendet ist, wie beispielsweise dann, wenn das Anziehen bis zur Streckgrenze des Befestigungselementes durchgeführt worden ist, so betätigt dieses Signal das Solenoid-Vencil 300, wodurch der Kolben 314 den Auslösehebel 304 außer Eingriff mit dem Kolben 308 des Luftventils dreht. Dies geschieht sehr rasch; sobald das Solenoidventil impulsförmig angetrieben wird, um es zu betätigen, kann das elektrische Signal entfernt werden, so daß die Batterie für diese Bewegung keine weitere Energie liefern muß. Da der Auslösemechanismus 24 noch durch die Bedienungsperson des Schraubers heruntergedrückt wird, so daß Luft in das Luftventil 302 fließt, überwindet der durch die Luft ausgeübte Druck die Kraft der Feder 310 und drückt den Kolben 308 nach oben gegen den Ventilkörper 312, wodurch die Luftströmung durch das Luftventil zu dem Luftmotor des Schraubers unterbrochen wird, wie man in Fig. 4d erkennen kann. Es entsteht also aufgrund der Luftströmung eine Druckdifferenz über das Luftventil von der Einlaßöffnung zu der Auslaßöffnung, so daß dieses Ventil rasch geschlossen werden kann. Zu diesem Zeitpunkt erkennt die Bedienungsperson, daß das Anziehen beendet wird; sie gibt daraufhin den Auslösermechanismus 24 frei, so daß die weitere Luftströmung unterbrochen wird. Der Kolben wird anschließend durch die Feder 310 nach unten in die of-

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fene Lage gedrückt, während die Rückführfeder 306 den Auslösehebel 304 zurück in den Eingriff mit dem Auschnitt 316 dreht,' so daß er in der offenen Lage und damit in der Bereitschaftsstellung für den nächsten Anziehvorgang gehalten wird, wie man in Fig. 4b erkennen kann.

In Fig. 5 ist ein Steuersystem zur Steuerung des Anziehens einer Befestigungsanordnung mittels des Schraubers 10 dargestellt. Aus dem oben Gesagten ergibt sich/ daß sich das gesamte Steuersystem in dem Gehäuse des Schraubers 10 befindet; dieses Steuersystem ist jedoch als getrennte Blöcke außerhalb des Schraubers in Fig. 5 dargestellt, um die Übersicht zu erleichtern. Die Signale von den Phototransistoren 38 werden der Fühlschaltung 66 für die Vorwärtsdrehung um 90° phasenverschoben zugeführt, wie im folgenden im Detail unter Bezugnahme auf die Figuren 6a, 6b und 6c erläutert werden soll. Die Schaltungsanordnung 66 erzeugt Winkelimpulse, welche die Schritte der Winkelverschiebung der Abtriebswelle 20 des Schraubers in Vorwärtsrichtung oder den Drehwinkel der anzuziehenden Befestigungsanordnung darstellen. Diese Schrittimpulse des Winkels in Vorwärtsrichtung werden in eine Schaltungsanordnung 68, welche die Zeit für den Drehwinkel in Vorwärtsrichtung berechnet, und in eine Schaltung 70 gegeben, welche die Streckgrenze der anzuziehenden Anordnung feststellt. Die Schaltungsanordnung 68 ist in Fig. 7 dargestellt und wird im folgenden beschrieben. Die Ausgangssignale von der Schaltungsanordnung 6 8 können dazu verwendet werden, die in Fig. 8 dargestellte Kurve zu erzeugen; aufgrund der Diskontinuitäten bzw. ünstetigkeiten beim Schlagschrauben enthält dieses Signal jedoch einen hohen Rauschpegel, wie man aus Fig. 8 erkennen kann, so daß dieses Signal im allgemeinen nicht für die weitere Verarbeitung geeignet ist. Deshalb wird diese Kurve im Winkelbereich in einem digitalen Filter 72 gefiltert, um die glattere, in Fig. 9 dargestellte Kurve zu erhalten. Die Informationen von dieser Kurve werden in einer Schaltungsanordnung 70 für die Feststellung der Streckung verwendet, die im folgenden erläutert

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werden soll. Sobald die Streckgrenze durch die Schaltungsanordnung 70 festgestellt wird, wird ein Signal zu der Solenoid-Auslöseventil-Anordnung 58 zurückgekoppelt, um den Luftstrom zu dem Luftmotor zu unterbrechen und das Anziehen zu beenden, wie oben unter Bezugnahme auf die Figuren 4a-4d beschrieben wurde.

Die Schaltungsanordnung 66 zur -Feststellung der Drehung in Vorwärtsrichtung soll nun im Detail unter Bezugnahme auf Fig. 6a erläutert werden. Wie oben erwähnt wurde, hat diese Schaltungsanordnung den Zweck, Impulse zu erzeugen, die während des Anziehens Schritte des Drehwinkels des Befestigungselementes in Vorwärtsrichtung darstellen. Der Bezugspunkt für die Winkelmessungen ist der handgehaltene Schlagschrauber. Die Winkelbewegung des Schraubers durch die Bedienungsperson während des Anziehens ist im allgemeinen wesentliche geringer als das Auflösungsvermögen des Kodierers oder die benötigte Genauigkeit für den Betrieb des Steuersystems. Der Drehwinkel der Abtriebswelle des Schlagschraubers stellt ein Maß für den Drehwinkel des Befestigungselementes nur für die Dauer des Schlages dar. Zu allen anderen Zeiten ist die Winkelmessung der Abtriebswelle Fehlern aufgrund des JRückpralls und der Rückkopplungen in den Kupplungen zwischen der Abtriebswelle und der Befestigungsanordnung nach einem Schlag unterworfen. Damit stellt die maximale Winkelverschiebung der Antriebswelle in Vorwärtsrichtung den benötigten Drehwinkel der Befestigungsanordnung in Vorwärtsrichtung dar.

In den Figuren 6a, 6b, 6c sind der Kodierer 28 und die Fühler bzw. Sensoren 38A und 38B dargestellt, wobei der tatsächliche Abstand zwischen den Fühlern zu erkennen ist. Diese Anordnung hat eine Auflösung von 0/4 oder 5° und erzeugt die Signale A und B(siehe Fig. 6c) entweder für die Vorwärtsoder für die Rückwärtsdrehung des Kodierers. Die Signale von den Fühlern 38A und 38B werden durch geerdete Widerstände 74 bzw. 76 zwei Schmitt-Triggern 78 bzw. 80 zugeführt. Die

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Schmitt-Trigger werden dazu verwendet, Signale C und D mit klar definierten Übergängen von den Signalen A und B der Fühler zu erzeugen. Zwei selbsthaltende Schalter bzw. Schaltungen 82 und 84 vom D-Typ empfangen und speichern zeitweise die vorherigen Signalpegel von den Schmitt-Triggern 78 bzw. 80. Die Ausgangssignale der selbsthaltenden Schalter 82 und 84 werden jeweils auf einen Eingang von Exklusiv-ODER-Gliedern 86 bzw. 88 gegeben. Das zweite Eingangssignal für das Glied 86 kommt von dem Schmitt-Trigger 80, während das zweite Eingangssignal zu dem Glied 88 von dem Schmitt-Trigger 78 kommt. Die Ausgangssignale der Glieder 86 und 88 werden jeweils auf Inverter 90 bzw. 92 und auf einen Eingang von NOR-Gliedern 96 bzw. 94 geführt. Die anderen Eingangssignale zu den Gliedern 94 und 96 kommen von den Invertern 90 bzw. 92. Auf diese Weise werden die in den selbsthaltenden Schaltungen 82 und 84 gespeicherten Signale mit den ankommenden Signalen C und D für die selbsthaltenden Schalter 84 bzw. 82 verglichen, so daß die Signale E oder F von den NOR-Gliedern 94 bzw. 96 jeweils für einen Schritt in Vorwärtsrichtung bzw. in umgekehrter Richtung von einem logischen Pegel Null auf einen logischen Pegel 1 gehen. Diese Änderungen der Signalpegel werden dann dazu verwendet, die selbsthaltenden Schalter 82 und 84 so taktzusteuern, daß sie dann die gerade vorhandenen Signalpegel von den Schmitt-Triggern 78 bzw. 80 speichern und bereit sind für die nächste Signaländerung von dem Kodierer. Wenn die .selbsthaltenden Schalter 82 und 84 taktgesteuert werden, ändert sich der Signalpegel bei P oder F zurück auf das logische Signal Null. Die Pulslänge der Signale E und F wird durch die Verzögerung bei der Taktsteuerung der selbsthaltenden Schaltungen bestimmt und wird durch Einführung der Ausgangssignale der NOR-Glieder 94 und 96 zu den Eingängen eines ODER-Gliedes 98 gesteuert, dessen Ausgangssignal den selbsthaltenden Schaltungen 82 und 84 durch eine Schaltungsanordnung 100 mit geerdetem Widerstand/Kondensator zugeführt wird, welche die entsprechene Zeitkonstante liefert.

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Ein Vorwärts/Rückwärts-Zähler 102, wie beispielsweise der von National Semiconductor gelieferte Zähler No. 74C193, wird dazu verwendet, die Signale für die maximale Winkelverschiebung in Vorwärtsrichtung zu speichern. Die Signale E für die Bewegung in Vorwärtsrichtung werden durch ein NAND-Glied 104, das ein weiteres Eingangssignal von einem Inverter 106 empfängt, auf den vorwärts zählenden Eingang des Zählers 102 gegeben. Die Signale F für die Rückwärtsrichtung werden auf den abwärts zählenden Eingang des Zählers 102 durch einen Inverter 108 gegeben. Während eines Schlages werden die Winkelimpulse E für die Vorwärtsbewegung dem Ausgang G der Schaltungsanordnung 66 durch ein NAND-Glied 110 zugeführt, das ein weiteres Eingangssignal von einem (4) Eingang eines UND-Gliedes 112 erhält. Die (4) Eingangssignal zu dem UND-Glied 112 sind die binären Ausgangssignale, also die Bits, von dem Zähler 102. Die in Bitform vorliegenden Ausgangssignale des Zählers haben alle den logischen Pegel 1; die Impulse für den Winkel in Vorwärtsrichtung zu dem Zähler werden gesperrt, wenn Impulse, welche eine Drehung der Antriebswelle in Rückwärtsrichtung darstellen, aufgrund des Rückschlags bzw. des Spiels oder des toten Gangs in dem Schrauber zwischen den Schlägen erzeugt werden. Diese umgekehrten Impulse F werden von der vorher eingestellten, in dem Zähler 102 gespeicherten Zählung subtrahiert, so daß eins oder mehrere der Bit-Ausgangssignale zu dem UND-Glied 112 dann logische Signale Null werden können, so daß das Ausgangssignal von dem Glied 112, das dem NAND-Glied 110 zugeführt wird, das logische Signal Null werden kann. Das NAND-Glied 110 kann keine weiteren Impulse E für die Drehung in Vorwärtsrichtung ausgeben, bis die umgekehrten Impulse F in dem Zähler 102 ausgeglichen bzw. aufgeholt werden. Bei dem nächsten Schlag werden die Impulse E für die Drehung in Vorwärtsrichtung wieder dem vorwärts zählenden Eingang des Zählers zugeführt; wenn die umgekehrten Impulse ausgeglichen sind, werden die Bit-Ausgangssignale des Zählers wieder logische Signale 1, so daß das UND-Glied 112 dem NAND-Glied 110 (und dem Inverter 106) ein hohes Signal zuführen kann.

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Das Glied 110 ermöglicht dann, daß die Signale E für die Drehung in Vorwärtsrichtung zu dem Ausgang G der Schaltungsanordnung 66 gelangen, und der Inverter 106 sperrt die Einführung von Signalen E durch das Glied 104 zu dem Zähler 102. Auf diese Weise speichert der Zähler die Winkellage des Kodierers 28 vor einer etwaigen Drehung in der umgekehrten Richtung und sperrt alle Impulse für den Winkel in Vorwärtsrichtung, bis der Kodierer zu dieser Lage zurückgekehrt ist.

Im folgenden soll unter Bezugnahme auf Figur 7 die Schaltungsanordnung zur Berechnung der Zeit pro Drehwinkel in Vorwärtsrichtung erläutert werden. Bei jedem Signal für eine schrittweise Änderung des Winkels von der Schaltungsanordnung 66 wird die Zeitspanne berechnet, die die Schraube bzw. Mutter benötigt, um sich über die vorherigen "n" Winkelschritte zu drehen (dabei ist "n" = die vorgegebene *(Bogen-bzw. Kreis-) Sehnenlänge, wie beispielsweise (4) Schritte von 5° pro Schritt oder 20°). Die Zeit wird durch einen Zähler 114 gemessen, der durch einen einfachen astabilen Multivibrator 116 getrieben wird. Bei dem Zähler 114 kann es sich nach einer bevorzugten -Ausführungsform um drei 4-Bit-Zähler, wie beispielsweise die von National Semiconductor gelieferten Zähler No. 7493, handeln, so daß sich eine Auflösung von'12 Bits ergibt; als Multivibrator 116 wird ein Rechteckwellensignalgenerator verwendet, wie beispielsweise der von National Semiconductor gelieferte Generator No. 555. Diese Zeit wird bei jedem Winkelschritt in einem Lese/Schreib-Speicher 117 mit wahlfreiem Zugriff gespeichert, der im folgenden auch als "RAM" (random access memory) bezeichnet wird; dieser RAM 117 besteht nach einer bevorzugten Ausführungsform aus drei 16x4 Bit RAMs für eine Auflösung von 12 Bit, wie es beispielsweise durch Verwendung der RAMs No. 7489 von National Semiconductor möglich ist. Die Zeit, in der sich der Bolzen bzw. die Schraube um einen Wert von "n" Schrit-

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ten (gleich der vorgegebenen Sehnenlänge) dreht, wird berechnet, indem aus dem RAM 117 der Zeitwert ausgelesen wird, der "n" Winkelschritte vorher gespeichert wurde; dieser Wert für die Zeit wird in einer Subtraktionsschaltung 118 von dem gerade vorher gespeicherten Wert abgezogen. Der Wert des Ausgangssignals von der Subtraktionsschaltung 118 ist das Zeit/Winkel-Signal, das in Fig. 8 dargestellt ist; dieses Signal könnte bei Bedarf für die anzuziehende Verbindung aufgetragen werden. Die Speicheradressierung für den RAM 117 wird durch die Ausgangssignale von zwei Adressen-Zählern 120 und 122 mit drei Zuständen erreicht. Bei diesen Adressenzählern handelt es sich nach einer bevorzugten Ausführungsform um 4-Bit-Zähler mit Ausgangssignalen für drei Zustände, wie sie beispielsweise von National Semiconductor als Bauelement No. 8554 auf dem Markt erhältlich sind. Das Ausgangssignal des Leseadressenzählers 122 ist gleich dem Ausgangssignal des Schreibadressenzählers weniger die Sehnenlänge, die vorher mit Schaltern in binärer Form als bestimmte Zahl von Winkelschritten eingestellt wurde. Während der normalen Verarbeitung werden die Adressenzähler taktgesteuert, wobei ihre Adressen für jeden Winkelschritt um einen Schritt "1" zunehmen. Die Zähler 120 und 122 werden zu Beginn eingestellt, indem sie auf "0" zurückgesetzt und dann die ersten "N" Taktimpulse zu dem Leseadressenzähler 122 mittels einer Schaltungsanordnung 124 gesperrt werden, die nun im Detail unter Bezugnahme auf Fig. 7a erläutert werden soll.

Die Schaltungsanordnung 124 enthält einen vorher einstellbaren Zähler 128, wie beispielsweise den von National Semiconductor unter der No. 74197 erhältlichen Zähler, sowie eine Reihe von logischen Schaltungen, um die Zahl der Taktimpulse für den Leseadressenspeicher 122 zu sperren, die durch die Sehnenlängenschalter in der Schaltungsanordnung 126 nach dem Rücksetzen eingestellt werden. Die Zahl in dem Leseadressenzähler 122 wird dadurch die Zahl in dem Schreibadressenzähler 120 minus der vorher eingestellten Sehnenlänge. Der Zähler 128 empfängt ein Rücksetzsignal von der Rücksetzleitung sowie eine Reihe von vorher eingestellten Eingangs-

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Signalen für die Sehnenlänge von binären Schaltern 127 in der Schaltungsanordnung 126. Das Ausgangssignal von dem Zähler 128 wird einem NOR-Glied 130 mit vier Eingängen zugeführt, dessen Ausgangssignal auf einen Inverter 132 und auf einen Eingang eines ODER-Gliedes 134 gegeben wird. Das andere Eingangssignal zu dem ODER-Glied 134 kommt von dem Ausgang eines Inverters 136, der Taktimpulse von einer logischen Schaltung 138 für die Zeitsteuerung empfängt. Die Ausgangssignale der Inverter 132 und 136 werden auf ein NOR-Glied 140 gegeben, dessen Ausgangssignal den Leseadressenzähler 122 taktsteuert, wie oben beschrieben wurde. Die Sehnenlänge wird in "1er" komplement durch die Schalter 127 (umgekehrte bzw. invertierte logische Signale) eingestellt; die Impulse können zu dem vorher einstellbaren Zähler 128, jedoch nicht zu dem Leseadressenspeicher 122 gelangen, bis das Ausgangssignal des vorher einstellbaren Zählers 128 den Wert "0000" erreicht.

Im folgenden soll unter Bezugnahme auf die Figuren 7a und 7b die Verarbeitungsfolge für die Berechnung des Verhältnisses Zeit/Winkel beschrieben werden; diese Verarbeitungsfolge startet mit einem Winkelimpuls von der Schaltungsanordnung 66:

a) der Multivibrator 116 wird durch ein Signal B von der Schaltungsanordnung 138 gesperrt, so daß sich der Zeitwert während der Verarbeitung nicht ändern kann;

b) RAM 117 wird durch das Signal D von der Schaltungsanordnung 138 auf Schreiben eingestellt und der Leseadressenzähler 120 wird durch das Signal D angesteuert bzw. in den Betriebszustand gebracht;

c) der vorliegende, laufende Zeitwert wird in die Speicherstelle des RAMs geschrieben, die durch das Signal E von der Schaltungsan-

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Ordnung 138 von dem Schreibadressenzähler 120 adressiert worden ist;

d) RAM 117 wird durch das Signal D von der Schaltungsanordnung 138 auf Schreiben eingestellt, die Schreibadresse wird außer Funktion gesetzt, und die Leseadresse wird angesteuert bzw, in Betrieb gesetzt, indem das Ausgangssignal des Leseadressenzählers 122 durch das Signal C angesteuert bzw. in Betrieb gesetzt wird; RAM 117 wird durch das Signal E für Lesen freigegeben;

e) zu diesem Zeitpunkt ist dann die Differenz zwischen der laufenden Zeit und der Zeit, die "N" Winkelschritte vorher gespeichert wurde, an dem Ausgang der Subtraktionsschaltung 118 gültig. Dieses Zeit/Winkel-Signal wird dann durch Taktsteuerung eines selbsthaltenden Datenschalters 142, der mit dem Ausgang der Subtraktionsschaltung 118 verbunden ist, mittels eines Signals F von der Schaltungsanordnung 138 gespeichert. Der selbsthaltende Datenschalter 142 dient zur Speicherung von binären Daten und besteht nach einer bevorzugten Ausführungsform aus drei 4-Bit-Schaltern, so daß sich eine Auflösung von 12 Bits ergibt; zu diesem Zweck können beispielsweise die von National Semiconductor gelieferten Bauelemente No. 74175 verwendet werden; und

f) der Multivibrator 116 wird dann angesteuert, indem das Signal B von der Schaltungsanordnung 138 auf einen hohen Pegel gebracht wird; die Schreib- und Leseadressenzähler 120 und 122 werden um einen Schritt weitergeschaltet, so daß sie bereit sind für den nächsten Winkel-

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impuls von der Schaltungsanordnung 66; und schließlich zeigt die Vorderflanke des Signals B an, daß nun ein neues Zeit/Winkel-Signal an dem Ausgang des selbsthaltenden Datenschalters 142 zur Verfügung steht.

Die logische Schaltung 138 für die Zeitsteuerung soll nun im einzelnen unter Bezugnahme auf Fig. 7c erläutert werden. Die Schaltungsanordnung 138 erzeugt die bereits oben erwähnten Zeitsteuersignale B-F für die Berechnung des Verhältnisses Zeit/Winkel nach einem Winkelimpuls von der Schaltungsanordnung 66, wie in Fig. 7b dargestellt ist. Diese Signale werden nach einer bevorzugten Ausführungsform durch mehrere monostabile Multivibratoren 144, 146, 148, 150, 152, 154 und 156 erzeugt, wie beispielsweise den von National Semiconductor gelieferten Bauelementen No. 74123. Die jeweiligen Zeitkonstanten (beispielsweise 10μΞ, 3μ3, Iv-s) dieser Multivibratoren werden entsprechend den gewünschten Zeitfolgen ausgewählt und sind in externe RC Schaltungen eingebaut, welche die gewünschten Werte liefern. Jeder Multivibrator ist so ausgelegt, daß er an der hinteren Flanke eines ankommenden Signals getriggert bzw. ausgelöst bzw. geschaltet wird, wie durch das Symbol ""L" am Eingang dieses Multivibrators angedeutet ist. Das Winkelsignal A wird den Eingängen der Multivibratoren 144, 146 und 148 zugeführt. Das Ausgangssignal B wird durch den Multivibrator 144 erzeugt, während die beiden Ausgangssignale C und D durch den Multivibrator 146 erzeugt werden. Das Ausgangssignal C von dem Multivibrator 146 wird den Multivibratoren 152 und 154 zugeführt. Das Ausgangssignal des Multivibrators 148 wird dem Eingang des Multivibrators 150 zugeführt, während die jeweiligen Ausgangssignale der Multivibratoren 150 und 152 auf ein NOR-Glied 158 gegeben werden, dessen Ausgangssignal das Signal E ist. Das Ausgangssignal des Multivibrators 154 wird dem Eingang des Multivibrators 156 zugeführt, dessen Ausgangssignal das Signal F ist.

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Da das Anziehen mittels des Aufschlags eines Hammers ein unstetiger, diskontinuierlicher Prozess ist, erzeugen die von der Schaltungsanordnung 68 gelieferten Zeit/Winkel-Signale eine Kurve mit einem großen Rauschanteil, wie man aus der Darstellung der Kurve in Fig. 8 erkennen kann. Es ist also ein Filter- oder Glättungs- bzw. Mittelungsschritt erforderlich, wenn diese Zeit/Winkel-Information genutzt werden soll. Ein solcher Schritt führt jedoch zwangsläufig zu Verzögerungen bei Realtime-Systemen. Die Filterung im Zeitbereich ist nicht befriedigend, weil sich die Anziehgeschwindigkeit während des Anziehens beträchtlich ändert; dies gilt auch für die Größe der notwendigen Filterung oder "Glättung" der Kurve nach Fig. 8. Dieses Problem wird durch digitale Filterung im Winkelbereich(angle domain) vermieden. Diese Technik gewährleistet nicht nur eine konsistente Filterung, sondern die Filterkonstante muß für verschiedene Verbindungen nicht geändert werden, da der Bereich der Anziehwinkel für die meisten Befestigungselemente zwischen 90 und 180° liegt. Die Filterkonstante muß also nur dann geändert werden, wenn Änderungen in der Winkelauflösung des Kodierers kompensiert werden müssen.

Im folgenden soll im einzelnen die digitale Filterschaltung 72 (siehe Fig. 5) erläutert werden, wobei nochmals auf Fig. 7 Bezug genommen wird. Dieses digitale Filter wird dazu verwendet, das Zeit/Winkel-Signal von der Schaltungsanordnung 68 zu filtern, um ein Drehmoment-Schätzsignal zu erzeugen, das in der Streckgrenzenfeststellungsschaltung 170 eingesetzt werden kann; dieses Filter ist ein Tiefpaß-Rekursiv-FiIter erster Ordnung, das durch die folgende Filterdifferenzgleichung definiert ist:

^Yk - ^aXk ^{+ bY}k-i

Dabei bedeuten:

Y, = das vorhandene Filterausgangssignal

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X₁ = das vorhandene Filtereingangssignal _-1 = das vorherige Filterausgangssignal.

Für einen Kodierer mit einer Auflösung von 5° werden beispielsweise die Konstanten "a" und "b" als 1/4 bzw. 3/4 ausgewählt, so daß die Differenzgleichung wird

Y_k = 1/4 X_{k +} 3/4 Y^₁
oder

^Yk ^{= Y}k-1 ^{+ (x}k - ^Yk-1^)/4 ·

Das durch diese Gleichung beschriebene Filter ist in Fig. im einzelnen dargestellt und hat den folgenden Aufbau: Y, bzw. Yj_51-1 werden jeweils in selbsthaltenden Datenschaltern 160 und 162 gespeichert, die dem selbsthaltenden Datenschalter 142 entsprechen. Das Ausgangssicrnal, Y^_-1 1 von dem selbst haltenden Datenschalter 162 wird zusammen mit dem Zeit/Winkel Signal X_k, von dem selbsthaltenden Datenschalter 142 in der Schaltungsanordnung 68 einer Subtraktionsschaltung 164 zugeführt, dessen Ausgangssignal das Differenzsignal (X, - Y_k_i) ist. Die Division durch 4 wird durchgeführt, indem die binären Datenzeilen 2-Bits nach rechts verschoben werden, und zwar mittels eines fest verdrahteten Schieberegisters 166. Zu diesem Zweck wird beispielsweise jede Ausgangsdatenleitung von der Subtraktionsschaltung 164 mit einer entsprechenden Eingangsdatenleitung einer Additionsschaltung 168 verbunden, und zwar jeweils um zwei signifikante Bits niedriger. Im einzelnen wird also wie folgt vorgegangen: Die binäre Ausgangsdatenleitung, die an der Schaltungsanordnung 164 den Dezimalwert "8" darstellt, ist mit der binären Dateneingangsleitung der Schaltungsanordnung 168 verbunden, die den dezimalen Wert "2" darstellt; entsprechend ist "4" an der Schaltungsanordnung 164 mit "1" an der Schaltungsanordnung 168 verbunden. Das Ausgangssignal Yv_-1, von· dem selbsthaltenden Datenschalter 162 wird zu dem Ausgangssignal (X_k~ Y^_-1)

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von dem Schieberegister 166 in einer Additionsschaltung 168 addiert. Die Subtraktions- bzw. Additionsschaltung 164 bzw. 168 weisen im allgemeinen nach einer bevorzugten Ausführungsform drei binäre Volladdierer auf, so daß sich eine Auflösung von 12-Bit ergibt; insoweit ähneln diese Schaltungen der Subtraktionsschaltung 118. Die selbsthaltenden Datenschalter 160 und 162 werden durch monostabile Multivibratoren 170 bzw. 172 taktgesteuert, so daß sich die in Fig. 7b dargestellten Ausgangssignale G und H ergeben. Als Multivibratoren 170 und 172 können beispielsweise die von National Semiconductor gelieferten Bauelemente No. 74123 verwendet werden; die Multivibratoren 117 und 172 werden jeweils von der Vorderflanke des Signals B, welches das neue Zeit/Winkel-Signal auf der gültigen Leitung darstellt, sowie der hinteren Flanke des Ausgangssignals von dem Multivibrator 170 angesteuert bzw. getriggert. Die Hinterflanke des Signals von dem Multivibrator 172 zeigt an, daß nach einem Winkelimpuls eine neue Drehmomentschätzung berechnet worden ist. Das Ausgangssignal Y, von dem selbsthaltenden Datenspeicher 160 des digitalen Filters 72 ist die Drehmomentschätzung, die zusammen mit den Schrittwinkelimpulsen von der Schaltungsanordnung 66 der Streckgrenzenfeststellungsschaltung 70 zugeführt worden ist.

Die Streckgrenzen-Feststellungsschaltung 70 kann irgendeine von mehreren Systemen zum Anziehen der Befestigungsanordnungen bis zur Streckgrenze sein, beispielsweise eins der Systeme, die in den folgenden amerikanischen Patentschriften erläutert sind: US-PS 3 974 883, 4 023 406, 4 027 530, 4 104 779, 4 104 780. Als bevorzugtes System wird jedoch das System verwendet, das in der US-PS 3 982 419, insbesondere ihrer Fig. 7, erläutert und dargestellt ist. Es wird deshalb ausdrücklich auf die Offenbarung dieser Patentschrift verwiesen, die hiermit auch in die vorliegenden Unterlagen eingeführt wird. Im folgenden soll kurz die Funktionsweise der Streckgrenzenfeststellungsschaltung 70 erläutert werden; der Gradient oder die Neigung der in Fig. 9 dargestellten Kurve Drehmomentschätzjijng/Winkel wird bestimmt,

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und die charakteristische (beispielsweise maximale) Neigung in dem Anzieh-(bzw. linearen)Bereich der Kurve wird gespeichert. Das momentane Gradientsignal wird dann mit dem gespeicherten Gradientsignal verglichen, und der Solenoid-Auslöseventilanordnung 58 wird ein Steuersignal zugeführt, wenn das momentane Gradientensignal ein vorgegebener Prozentsatz des gespeicherten Gradienten-Signals ist, wodurch angezeigt wird, daß die Streckgrenze erreicht worden ist. Die Solenoid-Auslöseventilanordnung unterbricht dann die Luftströmung zu dem Luftmotor, wodurch das Anziehen der Befestigungsanordnung beendet wird.

Obwohl das Steuersystem unter Bezugnahme auf integrierte Schaltungen mit logischen Elementen erläutert worden ist, können selbstverständlich die Funktionen der Schaltungsanordnungen 68, 70 und 72 auch durch entsprechend programmierte Mikroprozessoren erreicht werden, wie beispielsweise den Intel Mikroprozessor No. 8748 oder andere, ähnliche Mikroprozessoren. Die Ergebnisse, die mit einer durch programmierte Mikroprozessoren gebildeten Version des Steuersystems erreicht werden, sind vollständig äquivalent den Ergebnissen, die mit oben beschriebenen Steuersystem erreicht werden. Ein Schlagschrauber, der· einen programmierten Mikroprozessor Intel Modell No. 8748 verwendete und den in den Figuren 1 und 3 dargestellten Aufbau hatte, ist realisisert und erfolgreich getestet worden.

Nachdem bisher der Schlagschrauber und die Steuerschaltung erläutert worden sind, soll im folgenden die Funktionsweise des Schraubers unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben werden. Beim Herunterdrücken des Auslöserraechanismus 24 wird der Reedschalter 64 durch den Magneten 60 geschlossen, so daß dem elektronischen Steuersystem Energie zugeführt wird. Die "Lauf" LED zeigt sofort an, daß das Steuersystem arbeitet. Wenn die Batterie nur noch eine geringe Batteriespannung hat, wird stattdessen die rote LED "geringe Batteriespannung" erregt, wodurch angezeigt wird, daß die Batte-

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rie erneut aufgeladen werden muß. Das Herunterdrücken des Auslösers öffnet auch das Ventil (nicht dargestellt), so daß Luft von der Einlaßöffnung 26 durch das Luftventil 302 dem Antriebsrotor 22 des Luftmotors zugeführt und die Anziehfolge eingeleitet wird. Wenn das Anziehen beendet ist, betätigt ein Signal von dem Steuersystem die Solenoid-Auslöseventilanordnüng 58/ welche die Luftzufuhr zu dem Luftmotor unterbricht. Mehrere Überprüfungen werden während der Anziehfolge an den Daten für das Verhältnis Drehmoment-Schätzung/Winkel durchgeführt. Wenn das Anziehen innerhalb der vorgegebenen Grenzwerte liegt, wird die LED "OK" eingeschaltet und bleibt eingeschaltet, bis das System durch Freigeben des Auslösemechanismus 24 für den Schrauber und öffnen des Reedschalters 64 entregt wird. Wenn das Anziehen nicht innerhalb der vorgegebenen Grenzwerte liegt, zeigen mehrere LEDs für etwaige Betriebsstörungen die spezifische, vorhandene Störung an. Zu diesen LEDs gehören unter anderem die LEDs für "niedrigen Winkel", "hohen Winkel" und "niedrige Anziehgeschwindigkeit". Wenn irgendeine dieser Fehler anzeigenden LEDs aufleuchten sollte, muß die Bedienungsperson die gerade angezogene Verbindung überprüfen, um festzustellen, ob es etwa Probleme gibt oder ob an dem Schrauber eine Funktionsstörung aufgetreten ist.

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Claims

PATEIUTANWALTE SPS TECHNOLOGIES, DTC. Jenfcintovjn, ΐ>Α 1904-6, USA A. GRÜNECKER H. KINKELDEY DA-ING W. STOCKMAIR Dft-ING. - A»E (CALTECHI K. SCHUMANN DR BSR NAT. · DIPL-PHYS P. H. JAKOB DtPL-ING. G. ÖE2OLD DPI BER WiT- DIPL-CHEM 8 MÜNCHEN 32 MAXIMILIANSTRASSE 43 P 14 907

1. April 1980

Schlagschrauber

P atentansprüche

Einrichtung zur Lieferung eines Parameters, der in einem Anziehsystem mit impulsförmiger Ausgangsenergie
zur periodischen Erzeugung eines Anziehmcmentes· für ein Element ein Maß für das Drehmoment darstellt,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Parameter aus einer Messung aes Drehwinkels des
anzuziehenden Elementes in Vorwärtsrichtung abgeleitet ist.

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2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der das Drehmoment darstellende Parameter aus einer Messung der Zeit über einem festen Intervall des Drehwinkels des anzuziehenden Elementes in Vorwärtsrichtung abgeleitet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich^ net, daß der das Drehmoment darstellende Parameter aus einer Messung des Drehwinkels des anzuziehenden Elementes in Vorwärtsrichtung über eine feste Zeitspanne abgeleitet ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der das Drehmoment darstellende Parameter aus einer Messung des Drehwinkels des anzuziehenden Elementes in Vorwärtsrichtung pro Schlag des Anziehsystems abgeleitet ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der das Drehmoment darstellende Parameter aus einer Messung der Schläge über ein festes Intervall des Drehwinkels des anzuziehenden Elementes in Vorwärtsrich tung abgeleitet ist.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Bestimmung des Drehwinkels des anzuziehenden Elementes in Vorwärts richtung und zur Erzeugung eines Signals zur Anzeige hierfür und durch eine Einrichtung zur Berechnung der Zeitspanne über ein festes Intervall des Drehwinkels in Vorwärtsrichtung und zur Erzeugung eines Signals als Anzeige hierfür.

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7. Einrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine das Signal für den Drehwinkel in Vorwärtsrichtung und das Signal empfangende Einrichtung, welches die Zeit über ein festes Intervall des Drehwinkels in Vorwärtsrichtung anzeigt, um ein Steuersignal zu entwickeln, wenn das Element auf seine Streckgrenze oder einen ähnlich signifikanten Punkt angezogen worden ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Filteranordnung (72), die das die Zeit über ein festes Intervall des Drehwinkels in Vorwärtsrichtung anzeigende Signal empfängt, um ein gefiltertes Signal zu erzeugen.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Filtereinrichtung ein digitales Filter (72) ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das ditigale Filter im Winkelbereich filtert.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, gekennzeichnet durch eine das Signal für den Drehwinkel in Vorwärtsrichtung und das gefilterte Signal empfangende Einrichtung zur Entwicklung eines Steuersignals, wenn das Element auf seine Streckgrenze oder einen ähnlich signifikanten Punkt angezogen worden ist.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 11, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die das Steuersignal zur Beendigung des Anziehens des Elementes empfangen kann.

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13. Einrichtung zum Anziehen einer Anordnung mit einem Befestigungselement auf einen vorgegebenen Anziehzustand, gekennzeichnet durch einen Schrauber (10) mit impulsförmiger Ausgangsenergie, um periodisch ein Anziehmoment auf das Befestigungselement in der Verbindungsanordnung auszuüben, durch eine erste Einrichtung zur Bestimmung des Drehwinkels des anzuziehenden Elementes in Vorwärtsrichtung und zur Erzeugung eines Ausgangssignals als Anzeige hierfür, durch eine zweite, das Ausgangssignal der ersten Einrichtung empfangende Einrichtung zur Erzeugung eines Ausgangssignals, welches die Zeit über ein festes Intervall des Drehwinkels in Vorwsrtsrichtung darstellt und durch eine dritte, die Ausgangssignale der ersten und zweiten Einrichtung empfangende Einrichtung zur Entwicklung eines Steuersignals, wenn der vorgegebene Anziehzustand erreicht ist.

14. Einrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine zwischen der zweiten und dritten Einrichtung angeordnete Filtereinrichtung, die das Ausgangssignal der zweiten Einrichtung empfängt und Störrauschen aus diesem Signal ausfiltert und das gefilterte Signal der dritten Einrichtung zuführt, wodurch dieses bei der Entwicklung des Steuersignals verwendet wird, wenn der vorgegebene Anziezustand erreicht ist.

15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Anziehzustand die Streckgrenze oder ein ähnlich signifikanter Punkt der anzuziehenden Anordnung ist.

16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal durch Erzeugung eines Signals, welches den momentanen Gradienten einer Kurve, die für die

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Ausgangssignale der ersten und zweiten Einrichtung aufgetragen werden könnte, durch die die Verbindungsanordnung angezogen werden soll, darstellt, und durch Bestimmung einer signifikanten Änderung der Neigung nach
einem Anziehbereich auf der Kurve durch Speicherung
eines Signals, welches den Gradienten der Kurve in dem
Anziehbereich darstellt, und Entwickeln des Steuersignals erzeugt wird, wenn das momentane Signal ein vorgegebener Prozentsatz des gespeicherten Signals ist.

17. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal durch Erzeugung eines Signals, welches den augenblicklichen Gradienten einer Kurve, die für die Ausgangssignale der ersten Einrichtung und der
Filtereinrichtung (72) aufgetragen werden könnte, durch
die die Verbindungsanordnung angezogen werden soll und
durch Bestimmung einer wesentlichen Änderung der Neigung nach einem Anziehbereich auf der Kurve durch Speicherung eines Signals, welches den Gradienten der Kurve in dem
Anziehbereich darstellt und durch Entwickeln des Steuersignals erzeugt wird, wenn das momentane Signal ein vorgegebener Prozentsatz des gespeicherten Signals ist.

18. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das gespeicherte Signal den maximalen Gradienten der Kurve der AusgangsSignaIe der ersten und zweiten Einrichtung darstellt.

19. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das gespeicherte Signal den maximalen Gradienten der Kurve der Ausgangssignale der ersten Einrichtung und der Filtereinrichtung (72) darstellt.

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20. Einrichtung nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung einen Kodierer (28), eine Fühleinrichtung und eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung des Signals aufweist, daß den Drehwinkel des anzuziehenden Elementes in Vorwärtsrichtung darstellt.

21. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite und dritte Einrichtung programmierte Mikroprozessoren aufweist.

22. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich-r net, daß die zweite und dritte Einrichtung und die Filtereinrichtung programmierte Mikroprozessoren aufweist.

23. Einrichtung nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal der dritten Einrichtung dazu dient, das Anlegen des Anziehmomentes zu beenden.

24. Einrichtung nach Anspruch 23, gekennzeichnet durch eine Abschalteinrichtung, wobei das Steuersignal der dritten Einrichtung der Abschalteinrichtung zugeführt wird, um das Anlegen des Anziehmomentes zu beenden.

25. Einrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Schrauber (10) durch ein fluides Medium betätigt ist, und daß die Abschalteinrichtung eine Betätigungseinrichtung, eine Hebeleinrichtung und eine Ventileinrichtung aufweist, wobei die Betätigungseinrichtung das Steuersignal der dritten Einrichtung empfängt und die Hebeleinrichtung, die zu Beginn in Eingriff mit der Ventileinrichtung in eine offene Stellung vorgespannt ist, außer Eingriff mit der Ven-

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tileinrichtung verschiebt, wodurch die Ventileinrichtung die Bewegung in eine geschlossene Stellung bewirkt, die die Strömung des fluiden Mediums zu dem Schrauber (10) unterbricht.

26. Einrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung eine Solenoid-Betätigungseinrichtung (58) ist.

27. Einrichtung nach einem der Ansprüche 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebeleinrichtung aus und in Eingriff mit der Ventileinrichtung schwenkbar ist.

28. Steuersystem für einen Schlagschrauber mit einem auf einen Amboss schlagenden Hammer zur Drehung einer Abtriebswelle, die durch Ausübung eines Anziehmomentes eine Anordnung mit einem Befestigungselement bis zu ihrer Streckgrenze anzieht, gekennzeichnet durch eine erste Einrichtung zur Bestimmung des Drehwinkels des anzuziehenden Befestigungselementes in Vorwärtsrichtung und zur Erzeugung eines Ausgangssignals als Anzeige hierfür, durch eine zweite, das Ausgangssignal der ersten Einrichtung empfangende Einrichtung zur Erzeugung eines Signals, welches die Zeitspanne über ein festes Zeitintervall des Drehwinkels in Vorwärtsrichtung darstellt und durch eine dritte, die Ausgangssignale der ersten und zweiten Einrichtung empfangende Einrichtung zur Entwicklung eines Steuersignals, wenn der vorgegebene Anziehzustand erreicht ist.

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29. Steuersystem nach Anspruch 28, gekennzeichnet durch eine zwischen der zweiten und dritten Einrichtung angeordnete Filtereinrichtung, die das Ausgangssignal der zweiten Einrichtung zur Ausfilterung von Störrauschen aus diesem Signal empfängt und ein gefiltertes Ausgangssignal der dritten Einrichtung zuführt, wobei dieses Signal zur Entwicklung des Steuersignals verwendet wird, wenn der vorgegebene Anziehzustand erreicht ist. '

30. Steuersystem nach einem der Ansprüche 28 oder 29, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Anziehzustand die Streckgrenze oder eine ähnlich signifikante Grenze der anzuziehenden Anordnung ist.

31. Steuersystem nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal durch Entwicklung eines Signals , welches den augenblicklichen Gradienten einer Kurve darstellt, die für die Ausgangssignale der ersten und zweiten Einrichtung aufgetragen werden würde, durch die die Verbindungsanordnung angezogen werden soll, und durch Bestimmung einer wesentlichen Änderung der Neigung nach einem Anziehbereich auf der Kurve durch Speichern eines Signals, welches den Gradienten der Kurve im Anziehbereich darstellt, und durch Entwicklung des Steuersignals erzeugt wird, wenn das momentane Signal ein vorgegebener Prozentsatz des gespeicherten Signals ist.

32. Steuersystem nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal durch Entwicklung eines Signals , welches den momentanen Gradienten einer Kurve darstellt, die für die Ausgangssignale der ersten Einrichtung und der Filtereinrichtung aufgetragen werden könnte, durch die die Verbindungsanordnung angezogen werden soll und durch Bestimmung einer signifikanten Änderung der Neigung nach einem Anziehbereich der Kurve durch

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Speicherung eines Signals, welches den Gradienten der Kurve in ihrem Anziehbereich darstellt und durch Entwicklung des Steuersignals erzeugt wird, wenn das momentane Signal ein vorgegebener Prozentsatz des gespeicherten Signals ist.

33. Steuersystem nach einem der Ansprüche 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, daß das gespeicherte Signal den maximalen Gradienten der Kurve der Ausgangssignale der ersten und zweiten Einrichtung darstellt.

34. Steuersystem nach einem der Ansprüche 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, daß das gespeicherte Signal den maximalen Gradienten der Kurve der Ausgangssignale der ersten Einrichtung und der Filtereinrichtung (72) darstellt.

35. Steuersystem nach einem der Ansprüche 28 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung einen Kbdierer (28), einen Fühler und eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung des Signals aufweist, welches den Drehwinkel des anzuziehenden Befestigungselementes in Vorwärtsrichtung anzeigt.

36. Steuersystem nach einem der Ansprüche 28 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite und dritte Einrichtung programmierte Mikroprozessoren aufweisen.

37. Steuersystem nach einem der Ansprüche 28 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite und dritte Einrichtung sowie die Filtereinrichtung (72) programmierte Mikroprozessoren aufweisen.

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38. Steuersystem nach einem der Ansprüche 28 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersystem der dritten Einrichtung die Anlegung des Anziehmomentes unterbricht.

39. Steuersystem nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlagschrauber eine Abschalteinrichtung aufweist, und daß das Steuersignal der dritten Einrichtung der Abschalteinrichtung zugeführt wird, um die Anlegung des Anziehmomentes zu beenden.

40. Steuersystem nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlagschrauber (10) durch ein fluides Medium betätigt ist, und daß die Abschalteinrichtung eine Betätigungseinrichtung, eine Hebeleinrichtung und eine Ventileinrichtung aufweist, wobei die Betätigungseinrichtung das Steuersignal der dritten Einrichtung empfängt und die Hebeleinrichtung, die zu Beginn im Eingriff mit der Ventileinrichtung in einer offenen Lage vorgespannt ist, außer Eingriff mit der Ventileinrichtung bringt,wodurch die Ventileinrichtung in eine geschlossene Stellung bewegt wird, welche die Strömung des fluiden Mediums zu dem Schlagschrauber (10) unterbricht.

41. Steuersystem nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung eine Solenoid-Betätigungseinrichtung (58) ist.

42. Steuersystem nach einem der Ansprüche 40 oder 41, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebeleinrichtung aus und in Eingriff mit der Ventileinrichtung (58) schwenkbar ist.

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43. Schlagschrauber zum Anziehen einer Anordnung mit einem Befestigungselement, gekennzeichnet durch einen Motor, durch einen Hammer (12), der durch den Motor antreibbar ist, durch einen Amboß (14) , der in einer Drehbewegung von dem Hammer (12) beaufschlagt werden kann, durch einen mit dem Amboß(14) gekoppelten Schrauber, der das Befestigungselement durch Ausübung eines Drehmomentes antreiben kann, durch eine erste Einrichtung zur Bestimmung des Drehwinkels des anzuziehenden Befestigungselementes in Vorwärtsrichtung und zur Erzeugung eines Ausgangssignals als Anzeige hierfür, durch eine zweite, das Ausgangssignal der ersten Einrichtung empfangende Einrichtung zur Erzeugung eines Signals, welches die Zeit über ein festes Intervall des Drehwinkels in Vorwärtsrichtung darstellt und durch eine dritte, die Ausgangssignale der ersten und zweiten Einrichtung empfangende Einrichtung zur Entwicklung eines Steuersignals, wenn der vorgegebene Anziehzustand erreicht ist.

44." Schlagschrauber nach Anspruch 43, gekennzeichnet durch eine zwischen der zweiten und dritten Einrichtung angeordnete und das Ausgangssignal der zweiten Einrichtung empfangende Filtereinrichtung (72) zur Filterung des Störrauschens aus diesem Signal unter Ausgabe eines gefilterten Signals zu der dritten Einrichtung, das zur Entwicklung des Steuersignals verwendet wird, wenn der vorgegebene Anziehzustand erreicht ist.

45. Schlagschrauber nach einem der Ansprüche 43 oder 44, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Anziehzustand die Streckgrenze oder ein anderer, ähnlich signifikanter Punkt der anzuziehenden Anordnung ist.

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46. Schlagschrauber nach einem der Ansprüche 43 bis 45, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal durch Entwicklung eines Signals, welches den momentanen Gradienten einer Kurve darstellt, die für die Ausgangssignale der ersten und zweiten Einrichtung aufgetragen werden könnte, durch welche die Verbindungsanordnung angezogen werden soll und durch Bestimmung einer signifikanten Änderung der Neigung nach einem Anziehbereich auf der Kurve durch Speicherung eines Signals, das dem Gradienten der Kurve in dem Anziehbereich darstellt, und Entwicklung des Steuersignals erzeugt wird, wenn das momentane Signal ein vorgegebener Prozentsatz des gespeicherten Signals ist.

47. Schlagschrauber nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal durch Entwickeln eines Signals, welches den momentanen Gradienten einer Kurve darstellt, die für die Ausgangssignale der ersten Einrichtung und der Filteranordnung aufgetragen werden könnte, durch die die Verbindungsanordnung angezogen werden soll, und durch Bestimmung einer signifikanten Änderung der Neigung nach einem Anziehbereich auf der Kurve durch Speichern eines Signals, welches den Gradienten der Kurve in ihrem Anziehbereich darstellt, und durch Entwickeln des Steuersignals erzeugt wird, wenn das momentane Signal ein vorgegebener Prozentsatz des gespeicherten Signals ist.

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48. Schlagschrauber nach einem der Ansprüche 46 oder 47, dadurch gekennzeichnet, daß das gespeicherte Signal den maximalen Gradienten der Kurve der Ausgangssignale der ersten und zweiten Einrichtung darstellt.

49. Schlagschrauber nach einem der Ansprüche 46 bis 48, dadurch gekennzeichnet, daß das gespeicherte Signal den maximalen Gradienten der Kurve der Ausgangssignale der ersten Einrichtung und der Filtereinrichtung (72) darstellt.

50. Schlagschrauber nach einem der Ansprüche 43 bis 49, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung einen Kodierer (28), einen Fühler und eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung des Signals aufweist, das den Drehwinkel in Vorwärtsrichtung des anzuziehenden Befestigungselementes anzeigt.

51. Schlagschrauber nach einem der Ansprüche 43 bis 50, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite und dritte Einrichtung programmierte Mikroprozessoren aufweisen.

52. Schlagschrauber nach einem der Ansprüche 43 bis 51, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite und dritte Einrichtung sowie die Filtereinrichtung (72) programmierte Mikroprozessoren aufweisen.

53. Schlagschrauber nach einem der Ansprüche 43 bis 52, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal der dritten Einrichtung die Anlegung des Anziehmomentes unterbricht.

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54. Schlagschrauber nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abschalteinrichtung vorgesehen ist, und daß das Steuersignal der dritten Einrichtung der Abschalteinrichtung zugeführt wird, um das Anlegen des Anziehmomentes zu unterbrechen.

55. Schlagschrauber nach Anspruch 54, gekennzeichnet durch einen fluidbetätigten Schrauber, wobei die Abschalteinrichtung eine Betätigungseinrichtung, eine Hebeleinrichtung und eine Ventileinrichtung aufweist, und die Betätigungseinrichtung das Steuersignal der dritten Einrichtung empfängt und die Hebeleinrichtung, die zu Beginn im Eingriff mit der Ventileinrichtung in eine offene Stellung vorgespannt wird, außer Eingriff mit der Ventileinrichtung verschiebt, wodurch die Ventileinrichtung in eine geschlossene Stellung bewegt wird, die die Strömung des fluiden Mediums zu dem Schlagschrauber (10) unterbricht.

56. Schlagschrauber nach Anspruch 55, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung eine Solenoid-Betätigungseinrichtung (58) ist.

57. Schlagschrauber nach einem der Ansprüche 55 oder 56, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebeleinrichtung außer und in Eingriff mit der Ventileinrichtung schwenkbar ist.

58. Verfahren zum Anziehen einer Anordnung mit einem Befestigungselement auf einen vorgegebenen Anziehzustand durch periodisches Anlegen eines Anziehmomentes an das Befestigungselement mit einem Schrauber mit pulsierender Ausgangsleistung, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehwinkel des anzuziehenden Befestigungselementes in Vorwärtsrichtung bestimmt und ein erstes Ausgangssinai als Anzeige

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hierfür erzeugt wird, daß aus dem ersten Ausgangssignal ein zweites Ausgangssignal gebildet wird, welches die Zeit über ein festes Intervall des Drehwinkels in Vorwärtsrichtung darstellt, und daß aus dem ersten und zweiten Ausgangssignal ein Steuersignal entwickelt wird, wenn der vorgegebene Anziehzustand erreicht ist.

59. Verfahren zum Anziehen einer Anordnung nach Anspruch 58, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ausgangssignal gefiltert wird, um Störrauschen zu entfernen, und daß anschließend aus dem ersten Ausgangssignal und dem gefilterten zweiten Ausgangssignal das Steuersignal entwickelt wird, wenn der vorgegebene Anziehzustand erreicht ist.

60. Verfahren zum Anziehen einer Anordnung nach einem der Ansprüche 58 oder 59, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Anziehzustand die Streckgrenze oder eine andere, ähnlich signifikante Grenze der anzuziehenden Anordnung ist.

61. Verfahren zum Anziehen einer Anordnung nach einem der Ansprüche 58 bis 60, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal durch Entwicklung eines Signals, welches den momentanen Gradienten einer Kurve darstellt, die für die Ausgangssignale der ersten und zweiten Einrichtung aufgetragen werden könnte, durch welche die Anordnung angezogen werden soll, und durch Bestimmung einer wesentlichen Änderung der Neigung nach einem Anziehbereich auf der Kurve durch Speicherung eines Signals, welches den Gradienten der Kurve in ihrem Anziehbereich darstellt, und durch Entwicklung des Steuersignals erzeugt wird, wenn das momentane Signal ein vorgegebener Prozentsatz des gespeicherten Signals ist.

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62. Verfahren zum Anziehen einer Anordnung nach Anspruch 60, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal durch Entwicklung eines Signals, welches den momentanen Gradienten einer Kurve darstellt, die für die Ausgangssignale der ersten Einrichtung und der Filtereinrichtung aufgetragen werden könnte, durch welche die Anordnung angezogen werden soll, und durch Bestimmung einer wesentlichen Änderung der Neigung nach einem Anziehbereich auf der Kurve durch Speicherung eines Signals, welches den Gradienten der Kurve in ihrem Anziehbereich darstellt und durch Entwicklung des Steuersignals erzeugt wird, wenn das momentane Signal ein vorgegebener Prozentsatz des gespeicherten Signals ist.

63. Verfahren zum Anziehen einer Anordnung nach einem der Ansprüche 58 bis 62, dadurch gekennzeichnet, daß das gespeicherte Signal den maximalen Gradienten der Kurve der Ausgangssignale der ersten und zweiten Einrichtung darstellt.

64. Verfahren zum Anziehen einer Anordnung nach einem der Ansprüche 62 oder 63, dadurch gekennzeichnet, daß das gespeicherte Signal den maximalen Gradienten der Kurve der Ausgangssignale der ersten Einrichtung und der Filtereinrichtung darstellt.

65. Verfahren zum Anziehen einer Anordnung nach einem der Ansprüche 58 bis 64, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugung des zweiten Ausgangssignals und die Erzeugung des Steuersignals durch programmierte Mikroprozessoren erreicht werden.

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ORIGINAL INSPECTED

66. Verfahren zum Anziehen einer Anordnung nach einem der Ansprüche 58 bis 65, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugung des zweiten Ausgangssignals, die Filterung des zweiten Ausgangssignals, um Störrauschen zu entfernnen und die Erzeugung des Steuersignals durch programmier-, te Mikroprozessoren erreicht werden.

67. Verfahren zum Anziehen einer Anordnung nach einem der Ansprüche 58 bis 66, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal die Anlegung des Anziehmomentes unterbricht.

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