DE3143350A1 - Verfahren zum streckgrenzgesteuerten anziehen von schraubverbindungen - Google Patents
Verfahren zum streckgrenzgesteuerten anziehen von schraubverbindungenInfo
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- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
- G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
- G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
- G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
- G01L3/108—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving resistance strain gauges
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Description
- Verfahren zum streckgrenzgesteuer-
- ten Anziehen von Schraubverbindungen Die sich am meisten auswirkenden Störeinflüsse beim streckgrenzgesteuerten Anziehen von Schraubverbindungen sind einerseits durch schwankende Reibung und mechanische Schwingungen im System hervorgerufene Ungleichmäßigkeiten im Nomentenverlauf und andererseits der unvermeidliche Nachlauf des Schraubers 9 bedingt durch dessen Massenträgheit und die verzögerte Ausführung des Abschaltbefehls.
- Bei einem bekannten Verfahren zum streckgrenzgesteuerten Anziehen von Schraubverbindungen, wobei der winkelabhängige Drehmomentanstieg während der Verschraubung fortlaufend gemessen wird und die Schraubvorrichtung selbsttätig abgeschaltet wird, wenn der Drehmomentanstieg einen voreingestellten Wert unterschreitet, wird davon ausgegangen, daß, bedingt durch die Reibung, zueinander proportional gestreckte ähnliche Verläufe der Verschraubungseurven (Drehmoment als Funktion des Drehwinkels) entstehen und demgemaß ein jeweils ermittelter maximaler Gradient das Maß für die proportionale Streckung darstellt Als Abschaltpunkt für den Verschraubvorgang wird daher ein bestimmte Bruchteil des ermittelten maximalen Gradienten gewählt. Der sich nach erfolgtem Abschaltbefehlai>schließende Nachlauf des Schraubers zeigt jedoch kein Proportionalverhalten Es ist vielmehr so, daß der Nachlauf bei großer Reibung und hohen Momenten kürzer ist als bei kleiner Reibung und geringen Nomenten, da der Schrauber im letzteren Fall während der Verschraubung durch die Reibung weniger stark abgebremst wird0 Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch Ausgleich des Nachlauf einer Schraubvorrichtung nach erfolgtem Abschaltbefehl nachlaufbedingte Fehlinterpretationen der Schraubverbindung weitestgehend auszuschließen sowie bleibende Verformungen einer Schraubverbindung zu vermeiden.
- Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der voreinzustellende Wert des DrehJomentanstiegs so gewählt wird, daß ein Nachlauf des Schraubers kompensiert wird, derart, daß die Verschraubung unmittelbar vor dem Einsetzen einer bleibenden Verformung zum Stillstand kommt.
- Die bekannten, auf proportional gestreckte Verläufe der Verschraubungskurven abgestellten Verfahren zum streckgrenzgesteuerten Anziehen von Schraubverbindungen können nach der Erfindung dahingehend ergänzt werden, daß der Nachlauf des Schraubers bzw. d-er Schraubvorrichtung nach dem Abschaltbefehl durch einen voreingestellten konstanten Gradientenanteil im Bbschaltkriterium ausgeglichen wird.
- Um ein vorzeitiges Abschalten des Schraubers durch starke Schwankungen des Gradienten zu vermeiden, wird nach einem weiteren Gedanken der Erfindung zu Beginn der Verschraubung ein Mindestwinkel vorgegeben, innerhalb dem.eine Abschaltung des Schraubers nicht möglich ist.
- Bei Herstelluiigsfehlern,beispielsweise in Form eines nicht richtig geschnittenen Gewindes oder eines abgebrochenen Gewindebohrers, wobei der abgebrochene Teil noch in der Sackbohrung steckt, ergibt sich ein Kräfteverlauf mit zunächst verhältnismäßig steilen Drehmomentanstieg und einer.anschließenlen Nichtlinearität. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird eine derartige Nichtlinearität im Kurvenverlauf des Drehmoments über dem Drehwinkel als Abschaltkriterium gewählt, indem der maximale Gradient gespeichert und der gespeicherte Gradientenwert mit dem Augenblickswert des Gradienten verglichen wird und die Abschaltung erfolgt, wenn die Differenz zwischen dem gespeicherten Gradientenwert und dem Augenblickswert des Gradienten größer wird als ein fest vorgegebener Diffezgradient.
- Zur Bestimmung des Gradienten des winkelabhängigen Drehmoments sieht die Erfindung vor, daß ein Bruchteil der Differenz zwischen dem augenblicklichen Meßwert des Gradienten und einem Steigungsspeicherwert dem Speicherwert zugeschlagen wird und dieser dann als Gradientensignal benutzt wird.
- Die Erfindung wird im nachstehenden anhand eines Schaubilds und einer Schaltanordnung im Prinzip erläutert.
- Es zeigen: Fig.1 den Kurvenverlauf M = f (#) einer Verschraubung bei großer Reibung und den Kurvenververlauf einer Verschraubung M' = f (#) bei verhältnismäßig geringer Reibung, Fig.2 eine Schaltanordnung für eine zeitunabhängig exponentiell abklingende Bewertung der Meßgrößen.
- In Fig. 1 liegt dem Verschraubungsvorgang M - f (#) ein großer, dem Verschraubungsvorgang Mg = f (#) hingegen ein geringer Reibungskoeffizient zugrunde. Dementsprechend -ist der Anstieg G ( y) zu Beginn der Verschraubung M (#) größer als der Anstieg G' C) der Verschraubung Mg ().
- Erfolgt der Abschaltbefehl in beiden Fällen bei einem definierten gleichen Gradientenverhältnis (Drehwinkelf #" ), so entspricht der Nachlauf des Schraubers bzw. der Schraubvorrichtung im Falle der Kurve M ( y) dem Winkelα , im Falleder KurveM' (#) hingegen dem Winkel α' . Dasheißt, der Schrauberkommtbei grosser Reibung schneller zum Stillstand als bei kleiner Reibung.
- Dieser unterschiedliche Nachlauf wirkt sich nachteilig auf die Auswertung des Schraubvorgangs aus und kann zu Fehlinterpretationen führen. Bezogen auf einen optimalen Stillstandspunkt OS des Schraubers oder der Schraubvorrichtung und bei Vorgabe eines absoluten Gradienten Ga ergeben die Nachlaufwinkel& und α' bzw. die entsprechenden Nachlaufstrecken die Schnittpunkte S1 und S2 zwischen den abfallenden Ästen der Gradienten G (? ) und G°( #). Der Absolutwert des Gradienten Ga wird also beim Schraubvorgang mit großer Reibung später erreicht als beim Schraubf all mit 1(1 einer Reibung und führt ztsammen mit dem kurzen Nachlauf;# zum gewünschten Abschaltpunkt OS. Beim Schraubvorgang mit kleiner Reibun$führt dementsprechend der längere Nachlauf iS zum Abschaltpunkt OS.
- Durch diese Nachlaufkompensation wird pewirkt, daß die Verschraubung an einem definierten Punkt zum Stillstand kommt. Der Stillstandspunkt wird.-dabei in der Regel nahe beim Einsetzen einer bleibenden Verformung (Streckgrenze) gewählt.
- Um den Einfluß von Unregelmäßigkeiten im Momentenverlauf (Störspitzen) auf die Qualität der Verschraubung weitestgehend zu eliminieren, sind die Meßgrößen zeitunabhängig exponentiell abklingend zu bewerten. Das Abklingen des Einflusses der Störspitzen muß dabei deshalb zeitunabhängig erfolgen, weil die Schraubvorgänge mit sehr unterschiedlicher Geschwindigkeit ablaufen können. Eine hierfür geeignete Schaltanordnung zeigt Fig.2.
- Diese Schaltanordnung umfaßt einen Winkelimpulsgeber 1, einen Digitalteiler 2, einen diesem nachgeschalteten monostabilen Schalter 3, einen auf diesen folgenden monostabilen Schalter 4 sowie einen an eine Brücke 5 angeschlossenen Verstärker 6, an dessen Ausgang ein Kondensator 7 liegt, dessen Ausgang an den Eingang eines weiteren Verstärkers 8 geführt ist. Dem VerstärX ker 8 ist eine durch den Widerstand 9 und den Speicherkondensator 10 gebildete RC-Kombination nachgeordnet, auf die ein Verstärker 11 folgt.
- Die Funktion dieser Schaltung ist wie folgt: Zu Beginn des ersten Winkelimpulses zum Zeitpunkt t wird der Kondensator 7 aber den Schaltkontakt S7 des monostabilen Abfrageschalters 4 am Ausgang auf 0 Volt entladen. Beim zweiten Winkelimpuls zum Zeitpunkt t1 ist der Eingang des Verstärkers 8 um den gleichen Betrag wie das Drehmoment angestiegen. Der Schaltkontakt S2 des monostabilen Schalters 3 wird nun für eine definierte kurze Zeit geschlossen, die geringer ist als die Zeitkonstante P R9C10. Daher wird der Kondensator 10 nur auf einen Bruchteil des verstärkten Steigungswerts aufgeladen Anschließend wird über den monostabilen Schalter 4 der Kondensator 7 wieder entladen und damit eine neue Steigungsmessung eingeleitet, die zum Zeitpunkt t2 wieder anteilig in den Speicherkondensator 1C übernommen wird. Der Ubernahmebruchteil ist dabei abhängig vom Verhältnis der Schließzeit des Schaltkontakts S2 zur Zeitkonstante > . C10, jedoch völlig unabhängig von der zwischen den beiden Schlieperioden verstrichenen Zeit, also unabhangig von der Drehzahl des Schraubers und damit von der Geschwindigkeit, mit der die Drehmomentwinkelkurve durchlaufen wird Die Nachladung erfolgt über Cio, an dem die Spannungsdifferenz zwischen dem neuen Steigungssignal und dem im Kondensator 10 gespeicherten Wert liegt.
- Werden lange Schrauben verwendet oder weiche Materialien verschraubt, so ergibt sich ein sehr großer Drehwinkel und der Momentanstieg pro Grad wird entsprechend gering Um trotzden große Steigungssignale zu erhalten, muß der Abtastabstand vergrößert werden. Dies kann vorteilhaft durch einen Digitalteiler 2 vor den Abfragemonoflop 4 erfolgen, dessen Teilverhältnis über eine entsprechende Vorwahl dem Winkelmeßbereich angepaßt werden kann
Claims (6)
- Patentansprüche 1. Verfahren zum streckgrenzgesteuerten Anziehen von Schraubverbindungen, wobei der winkelabhängige Drehmomentanstieg während der Verschraubung fortlaufend- gemessen wird und die Schraubvorrichtung selbsttätig abgeschaltet wird, wenn der trehmomentanstieg einen voreingestellten ert unterschreitet, gekennzeichnet durch eine solche Wahl des voreinzustellenden Werts des Drehmomentanstiegs, daß ein Nachlauf des Schraubers kompensiert wird, derart, daß die Verschraubung unmittelbar vor dem Einsetzen einer bleibenden Verformung zum Stillstçma kommt.
- 2 Verfahren zum streckgrenzgesteuerten Anziehen von Schraubverbindungen, wobei der winkelabhängige Drehmomentanstieg während der Verschraubung fortlaufend gemessen wird und die Schraubvorrichtung selbsttätig abgeschaltet wird, wenn der Drehmomentanstieg einen voreingestellten Wert unterschreitet, dadurch gekennzeichnet, daß der Nachlauf der Schraubvorrichtung nach dem Abschaltbefehl durch einen voreingestellten konstanten GradiXentenanteil im Abschaltkriterium ausgeglichen wird
- 3 Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichaet daß zu Beginn der Verschraubung ein vorzeitiges Abschalten des Schraubers infolge starker Schwankungen des winkelabhängigen Drehmomentanstiegs ausschließender Mindestwinkel vorgegeben wird.
- 4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergebenden Ansprche, dadurch gekennzeichnet, daß eine ausgeprägte .fichtlinearität im Kurvenverlauf des Grehmoments über dem Drehwinkel als Abschaltkriteril gewahlt wird, indem der maximale Gradient gespeichert und der gespeicherte Gradientenwert mit dem Augenblickswert des Gradienten verglichen wird und die Abschaltung erfolgt, wenn die Differenz zwischen den gespeicherten Gradientenwert und dem Augenblickswert des gradienten größer wird als ein fest vorgegebener Differenzgradient.
- Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung des Gradienten des winkelabhängigen Drehmoments ein Bruchteil der Differenz zwischen dem augenblicklichen Neßwert des Gradienten und einem Steigungsspeicherwert dem Speicherwert zugeschlagen wird und dieser dann als Gradientensignal benutzt wird.
- 6. Verfahren nach anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur zeitunabhängigen Erfassung des Gradienten das Differenzsignal während einer Zeit eingespeichert wird, die kürzer ist als die Zeitkonstante des Speicherglieds.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19813143350 DE3143350A1 (de) | 1981-10-31 | 1981-10-31 | Verfahren zum streckgrenzgesteuerten anziehen von schraubverbindungen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19813143350 DE3143350A1 (de) | 1981-10-31 | 1981-10-31 | Verfahren zum streckgrenzgesteuerten anziehen von schraubverbindungen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE3143350A1 true DE3143350A1 (de) | 1983-05-11 |
Family
ID=6145362
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19813143350 Withdrawn DE3143350A1 (de) | 1981-10-31 | 1981-10-31 | Verfahren zum streckgrenzgesteuerten anziehen von schraubverbindungen |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE3143350A1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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WO2018167008A1 (de) * | 2017-03-13 | 2018-09-20 | Liebherr-Components Biberach Gmbh | Verfahren und vorrichtung zum anziehen von verschraubungen |
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1981
- 1981-10-31 DE DE19813143350 patent/DE3143350A1/de not_active Withdrawn
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