DE3212038A1

DE3212038A1 - Verfahren und vorrichtung zum selbsttaetigen anziehen von mit gewinde versehenen befestigungsmitteln

Info

Publication number: DE3212038A1
Application number: DE19823212038
Authority: DE
Inventors: Raymond Anthony 60521 Hinsdale Ill. Cellitti; John James 60540 Naperville Ill. Connelly
Original assignee: International Harverster Corp
Current assignee: Navistar Inc
Priority date: 1981-03-31
Filing date: 1982-03-31
Publication date: 1982-11-11
Also published as: GB2096361A

Description

KÜHNEN &

PATENTANWALTSBÜRO

REGISTERED REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE

International Harvester Company PATENTANWÄLTE

. R.-A. KÜHNEN*, DiPL.-iNC.

Chicago, Illinois 60611, W. LUDERSCHMIDT**, dr., dipl.-chem.

USA p.-A. WACKER*, nii'L.-iNc;,. dipl.-wirtsch.-inc.

16 IHOl 06 2/ko

Verfahren und Vorrichtung zum selbsttätigen Anziehen von mit Gewinde versehenen Befestigungsmitteln

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Anziehen von Befestigungsmitteln nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. dem Oberbegriff des Anspruchs 14, und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zum selbsttätigen Anziehen von mit Gewinde versehenen Befestigungsmitteln, wie beispielsweise Gewindebolzen und Schraubenmuttern auf eine vorbestimmte Spannung und zum Bestimmen der Spannung, auf die die vorher montierten Befestigungsmittel festgezogen wurden.

Verschiedene Verfahren und Vorrichtungen v.um Anziehen von mit Gewinde versehenen Befestigungsmi tteln ^c.ind bekannt. Eine derartige bekannte Vorrichtung ist ein einfacher Drehmoment-Schlüssel, der den Betrag des auf das Befestigungsmittel aus-

1Γ) geübten Drehrnoinentu mißt.. Der Betrag an Drehmoment jedoch, .der für eine wirkungsvolle Spannung in dem mit Gewinde versehenen Befestigungsmittel zur Verfugung steht, ist ein kleiner Prozentsatz des gesamten aufgebrachten Drehmomentes. Dies liegt daran, daß das aufgebrachte Drehmoment zu einem großen Teil

BÜRO t.370 OHERURSEL" BÜRO 8050 FREISING^- ZWEIGBÜRO 3390 PASSAU

UNDIiNSTRASSE 10 SCHNEGGSTRASSE 3-5 LUDWIGSTRASSE 2

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durch verschiedene Reibungskräfte zwischen dem Befestigungsmittel und der Vorrichtung, an der das Befestigungsmittel befestigt werden soll, aufgebraucht wird. Da darüber·-hinaus die Reibungskräfte als eine Funktion c des Materials dos Befestigungsmittels, der Kontaktbedingungen am Gewinde und am Gewindestiftkopf und anderer herstellungsbedingter Veränderlicher variiert, gibt eine einfache Drehmomentmessung keine genaue Auskunft über den Spannungs- bzw. Befestigungszustand des Befestigungs-IQ mittels.

Dementsprechend sind Vorrichtungen entwickelt worden, die sowohl das Drehmoment als auch die Drehstellung des Befestigungsmittels messen. Derartige Systeme be-

■ir nutzen die Parameter Drehmoment und Drehstellung aufverschiedene Art und Weise. Beispielsweise messen Systeme, die das Befestigungsmittel bis zur Prüflast, die den Beginn der plastischen Verformung des Befestigungsmi ttels darstellt, festziehen, die Funktion des Dreh-

2Q moments in Abhängigkeit von der Winkelstellung und beenden den Vorgang des Festziehens, wenn eine Nichtlinearität ermittelt wird. Andere Vorrichtungen vergleichen aufeinanderfolgende Drehmomentmessungen und beendigen den Vorgang des Festziehens, wenn zwei'aufeinanderfolgende Drehmomentablesungen einen im wesentlichen gleichen Wert ergeben. Bei Vorrichtungen, die das Befestigungsmittel bis zu einem Prozentsatz der Prüflast festziehen, wird das Befestigungsmittel zuerst bis zur Prüflast festgezogen, die mittels einer Nichtlinearität in der Drehmoment-Winke 1ste1lungs-Funktion bestimmt wird. Anschließend wird das Befestigungsmittel gänzlich gelöst und bis auf einen Prozentsatz der Prüflast wieder festgezogen.

Während diese bekannten Vorrichtungen Möglichkeiten bilden, ein mit Gewinde versehenes Befestigungsmittel auf verschiedene Vorspannungszustände festzuziehen, sind die meisten der bekannten Vorrichtungen in der Zahl der

Funktionen begrenzt, die sie auszuführen in der Lage sind. Darüber hinaus sind die Vorrichtungen zum Anziehen des Befestigungsmittel^ auf einen Prozentsatz der Prüflast nicht gänzlich zufriedenstellend, und keine der bekannten Vorrichtungen ermöglicht eine Bestimmung der Last, bis zu welcher ein vorher montiertes Befestigungsmittel angezogen worden ist. Zusätzlich ist keine der bekannten Vorrichtungen dazu in der Lage, Befestigungsmittel mit üblichen Drehsicherungselementen zufriedenstellend festzuziehen.

K-S ist einher Aufgabe dor Erfindung, eine? Vorrichtung uml rhi Verfahren dor Im Oberbegriff den Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 14 umrissenen Gattung zu schaffen, die wenigstens einen der Nachteile der bekannten Vorrichtungen bzw. Verfahren beseitigt.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 bzw. Anspruchs 14 gelöst.

Dadurch wird zunächst erreicht, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Anziehen von mit Gewinde versehenen Befestigungsmitteln dazu in der Lage ist, die Spannungsbedingungen eines vorher montierten Gewindebolzens zu messen.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß sie dazu in der Lage ist, selbsttätig Befestigungsmittel mit üblichen Drehsicherungselementen zu montieren und festzuziehen.

Ein weiterer Vorteil ist in der Verbesserung der erfindungsgemäßen Vorrichtung beim Anziehen des Befestigungsmittels auf einen Prozentsatz der Prüflast zu sehen. 35

Ein weiterer Vorteil· der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß die Ausübung von mehr Funktionen und eine größere Flexibilität erreichbar sind.

Weiterhin wird gemäß der Erfindung erreicht, daß durch das Vorsehen einer mittels eines Mikrocomputers geregelten selbsttätigen Vorrichtung eine Messung der Winkelstellung des mit Gewinde versehenen Befestigungsmittels nach dessen spielfreiem Festziehen ebenso wie eine Messung des auf das Befestigungsmittel ausgeübten Drehmomenter, möglich ist. Die Messung des Drehmoments und der Winkelstellung werden auf verschiedene Art und Weise durchgeführt. Beispielsweise kann bei einer Prüflast-Betriebsart zur Montage des Befestigungsmittels das Drehmoment und der Drehwinkel gemessen werden, um die Neigung einer Drehmoment-Winkelstellungs-Kurve zu bestimmen, und es kann der Vorgang des Festziehens beendet werden, wenn sich die Neigung um ein vorbestimmtes Maß ändert. Die Winkelstellung und das Drehmoment können bei Prüflast gemessen werden, um festzustellen, ob sie innerhalb vorbestimmter Grenzen liegen. Bei einer Prozentsatz-Prüflast-Betriebsart können die Messungen des Drehmoments und der Winkelstellung auch dazu-verwendet werden, die spielfreie Winkelstellung, die die Drehwinkelstellung darstellt, bei welcher der Kopf des Befestigungsmittels auf dem Material des zu befestigenden Teiles aufliegt, ebenso wie die Neigung der charakteristischen Drehmoment-WinkelStellungskurve au bestimmen, um die Winkelstellung bei einem Prozentsatz der Prüflast zu berechnen. Eine zusätzliche Prüfung kann durchgeführt werden, um zu bestimmen, ob die auf diese Weise ermittelte Neigung innerhalb eines vorbestimmten Bereiches liegt. Bei einem derartigen Festziehen bis zu einem Prozentsatz der Prüflast kann ein Reibungskoeffizient, der sich mit der Art der Beschichtung auf dem Gewindebolzen und mit der Art des Bolzenmaterials ändert, dazu verwendet werden, den Multiplikationsfaktor von Drehmoment und Spannung zu

^OJ ändern. Zusätzlich kann ein fester Drehmomentfaktor in die Vorrichtung eingegeben werden, um das Fehlen eines Drehsicherungselementes zu kompensieren.

Ein ebenfalls wichtiger Gesichtspunkt der Erfindung kann darin gesehen werden, daß die Vorrichtung eine Beschaffenheitsprüfungs-Betriebsweise aufweist, die die Spannung bestimmt, mit welcher ein zuvor montiertes Befestigungsmittel festgezogen worden ist. Bei der Beschaffenhei tsprüfungs-Betriebsweise wird ein zuvor montiertes Befestigungsmittel um eine vorbestimmte Anzahl von Winkelgraden zurückgedreht, beispielsweise um 12°, und dann bis zur ursprünglichen Winkelstellung wieder festgezogen. Das Drehmoment nach Beendigung des Wiederfestziehens wird dann gemessen, um das Drehmoment zu bestimmen, mit welchem das Befestigungsmittel ursprünglich festgezogen worden ist.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung einer Ausführungsform anhand der Zeichnung.

Er; zeigt,

Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Anziehen von mit Gewinde versehenen Befestigungsmitteln, und

Fig. 2 eine Darstellung des Graphen der Beziehung zwisehen dem Drehmoment und der Winkelstellung eines typischen Befestigungsmittels.

In Fig. 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen automatischen Vorrichtung 10 zum Festziehen von mit Gewinde versehenen Befestigungsmitteln dargestellt. Die Vorrichtung 10 weist einen Drehmomentschlüssel auf, vorzugsweise einen pneumatischen oder mit Druckluft betätigten Schrauber, wie beispielsweise den Druckluftschrauber 12, der ein nicht näher dargestelltes mit Gewinde versehenes Befestigungsmittel wie beispielsweise einen Gewindebolzen oder eine Schraubenmutter antreibt. Rine WeIlenkodiereinrichtung 14 ist mit der Welle des Druckluftschraubers 12 gekuppelt und zeigt

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die Winkelstellung der Welle des Druckluftschraubers an. Verschiedene Wellenkodiereinrichtungen 14 wie beispielsweise optische, magnetische oder weitere andersartige Wellenkodiereinrichtungen können verwendet werden; dabei muß die Wellenkodiereinrichtung 14 jedoch eine ziemlich genaue Anzeige der Stellung der Welle liefern, wobei die Wellenkodiereinrichtung 14 gemäß der in Fig.. dargestellten Ausführungsform einen Ausgangsimpuls pro Grad Drehung der Welle des Druckluftschraubers 12 liefert.

Ein Drehmomentumwandler 16 ist auch an der Welle des Druckluftschraubers 12 befestigt und liefert ein analoges Signal, typischerweise in Millivolt, das das Drehmoment an der Welle des Druckluftschraubers 12 darstellt. Das analoge Signal vom Drehmomentwandler 16 wird an einen Signalverstärker 18 bzw. eine Signalverstärkerschaltung 18 angelegt, der dazu dient, das Ausgangssignal vom Drehmomentumwandler 16 auf einen Bereich von "null bis fünf Volt zu verstärken. Ein Multiplexer 20 tastet das Signal vom Verstärker 18 in Intervallen ab, die vom Gesamtsystem bestimmt werden, und legt das abgetastete Signal vom Verstärker 18 an einen Analog/Digital-Umwandler 22 an, der das abgetastete Signal vom Multiplexer 20 in ein digitales Signal umwandelt, das von einem Mikrocomputer 24 verarbeitet werden kann. Der Mikrocomputer 24, der beispielsweise ein Mikroprozessor des Typs 6800 (hergestellt von der Firma Motorola) sein kann, regelt ein Druckluftschrauberservoventil 26 über ein Interface 28 zur Energieversorgung und zur Unterbrechung der Energieversorgung des Druckluftschraubers. 12 wenn nötig. Zusätzlieh betreibt der Mikrocomputer 24 ein Drucker/Plotter-Gerät 30, das die Drehmoment- und Drehwinkelwerte für dieses Befestigungsmittel ausdruckt. Ein Dateneingabeterminal 32, das beispielsweise eine Reihe von Einstellknöpfen, Schaltern, ein Tastenfeld oder ähnliches auf-

⁰^ weisen kann, wird zur Eingabe des gewünschten Drehraomenlot;, dop W i nko I iindorung, der Neigung der Kurve des Drehmomentverlaufs, der Prüflastabweichung von der Kurvenneigung und der Art der Betriebsdaten in den Mikro-,

• ·

computer 24 benutzt.

Im Betrieb wird zuerst die Betriebsart in den Mikrocomputer 24 mittels des Dateneingabeterminals 32 eingegeben. In der beschriebenen Ausführungsform weist die erfindungsgemäße Vorrichtung drei Grundbetriebsarten auf, nämlich eine Betriebsart zum Einstellen der Prüflast, eine Betriebsart zum Einstellen eines Prozentanteiles der Prüflast und eine Betriebsweise zur Be-

■jO schaffenheitsprüfung, wobei die gewünschte Betriebsweise über das Dateneingabeterminal 32 beispielsweise durch Drehung eines Drehschalters gewählt wird. Ist die gewünschte Betriebsart einmal gewählt worden, werden die entsprechenden Daten eingegeben, die den Drehwinkel und/oder das Maximal- und Minimaldrehmoment und die Drehwinkelgrenzen bestimmen, die die Grenzen der Neigung der Drehmoment-WinkeIste 1lungskurve, die Empfindlichkeit auf Abweichungen von der Neigung der Drehmoment-Winkelstellungskurve, den Reibungskoeffizienten, der mit der Art der Beschichtung des Gewindebolzens variiert, und ebenso ob eine Kontermutter verwendet wird oder nicht bestimmt. Die Anlage ist dann zur Anbringung eines Befestigungsmittels oder zur Überprüfung der Montage des Befestigungsmittels gemäß der eingestellten Betriebsart und andererParameter bereit. Bevor jedoch im einzelnen eine detailliertere Beschreibung der Arbeitsweise der Vorrichtung 10 bei verschiedenen Betriebsartengegeben wird , ist es notwendig, zuerst die Drehmoment-Winkelstellungs-Charakteristik eines typischen mit Gewinde versehenen Befestigungsmittels näher zu erläutern.

Zu Anfang der Montage eines Befestigungsmittels ist das zur Drehung den liefest LgungKimi ttels nötige Drehmoment relativ niedrig und bleibt relativ konstant, da die einzige Kraft, die überwunden werden muß, die Reibungskraft zwischen den Gewindegängen ist, die relativ niedrig ist, wenn das Befestigungsmittel nicht fest angezogen ist. Das Drehmoment bleibt relativ niedrig, wie

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j durch den Bereich 50 des Graphen gemäß Fig. 2 verdeutlicht wird, bis das Befestigungsmittel spielfrei arvliegt. wobei ab diesem Punkt das zur Drehung des Befestigungsmitte Is nötige Drehmoment in einem im wesentlichen lineareη Maß ansteigt, wie dies durch den Bereich 52 der Kurve in Fig. 2 dargestellt ist. Die Neigung der Drehmoment-Winke Is teil ungs-Kurve bleibt relativ konstant, da das angelegte Drehmoment wächst, bis die plastische Verformung des Befestigungsmittels beginnt. Bei diesem Punkt, der auch mit Fließgrenze bezeichnet wird, weicht die Drehmoment-Winkelstellungsfunktion vom linearen Kurvenverlauf ab, wie dies durch den Bereich 54 in Fig. verdeutlicht ist, da die Neigung der Kurve abnimmt.

Bei der Betriebsweise des Montierens des Befestigungsmittels kann die erfindungsgemäße Vorrichtung in zwei Betriebsarten betrieben werden. Die eine Betriebsart ist die Prüflast-Betriebsart, bei der das Befestigungsmittel bis zur Prüflast angezogen wird und die andere ist eine Prüflast-Prozentsatz-Betriebsart, in der das Befestigungsmittel bis zu einem bestimmten Prozentsatz der Prüf last angezogen wird. Bei der Prüf last-Betr-iebsart der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird das auf das Befestigungsmittel ausgeübte Drehmoment allmählich erhöht und es werden mehrere Punkte entlang der Drehmoment-Winkelstellungskurve abgetastet. Der Anziehvorgang und der Abtastvorgang werden fortgeführt, bis eine Reihe von Punkten, beispielsweise sechs Punkte, die entlang des linearen Bereiches 52 der Drehmoment-Winkel stellungs-Kurve liegen, erhalten worden sind. Nachdem die vorbestimmte Anzahl von Punkten abgetastet.worden ist, wird der in Fig. 2 eingezeichnete Winkel Λ des linearen Bereiches 52 berechnet. Nachdem der Winkel A berechnet worden ist, werden anschließende Punkte entlang der Drehmoment-Winkelstellungs-Kurve abgetastet, und der Vorgang des Anziehens wird so lange weitergeführt, solange die Punkte innerhalb einer vorbestimmten Entfernung oder Winkelabweichung von der in Fig. 2 strichliert darge-

stellten geraden Linie 56 liegen, die durch den Winkel A bestimmt ist. Sobald die Drehmoment-Winkelstellungs-Kurve von der geraden Linie 56 um ein vorbestimmtes Maß abweicht, wird der Vorgang des Anziehens automatisch beendet, beispielsweise beim Punkt 58. Das Maß der zulässigen Abweichung vor Beendigung des Anziehvorganges wird mittels der Empfindlichkeitseingabe des Dateneingabeterminals 32 eingegeben, zweckdienlicherweise als Winkel Δ0 · Zusätzlich werden zur weiteren Überprüfung die Maximal- und Minimalwerte für das Drehmoment T und T . ebenso wie die Maximal- und Minimalwerte der Winkelstellung Θ und Θ · in die Anlage eingegeben.

Der tatsächliche Werte des Drehmoments und der Winkelstellung im Punkte der Prüflast können mit den Maximal- und Minimalwerten des Drehmomentes und der Winkelstellung verglichen werden, um festzustellen, ob das Befestigungsmittel innerhalb des Eigenschaftsbereiches lag, da ein fehlerhaftes oder verkantetes Befestigungsmittel sehr wahrscheinlich eine Prüflast aufweisen würde, die außerhalb einer oder beider Maximal- und Minimalgrenzen des Drehmoments und der Winkelstellung liegen würde. Zusätzlich kann eine Auszert zur Beendigung des Anziehvorganges eingelegt werden, nachdem eine vorbestimmte Zeitspanne wie beispielsweise 3 Sekunden verstrichen ist. Eine derartige Auszeit-Einrichtung ist beispielsweise zweckmäßig, wenn ein Befestigungsmittel nicht sauber montiert worden ist, beispielsweise im Falle eines ausgerissenen oder verkanteten Gewindes oder bei anderer Beschädigung des Gewindes. Zusätzlich kann eine Begrenzung der Neigung des linearen Bereiches der Drehmoment-Winkelstellungs-Kurve, beispielsweise der Winkel A, eingegeben werden, so daß sichergestellt werden kann, daß der Winkel A innerhalb des für das spezielle Gewinde vorgesehenen Bereiches liegt.

In der Prüflast-Prozentsatz-Betriebsweise wird der Winkel A auf die gleiche Weise wie im Falle der Prüflast-Betriebsweise berechnet. Zusätzlich zur Berechnung des

•j Winkels A jedoch wird der in Fig. 2 mit SA bezeichnete spielfreie Winkel berechnet, der durch Extrapolation des linearen Bereiches 52 der Drehmoment-Winkelstellungs-Kurve bis zum Schnitt mit der Abszisse bestimmt wird. Ist der spielfreie Winkel SA einmal bestimmt, wird das Befestigungsmittel um eine vorbestimmte Zahl von Winkelgraden gedreht, die dem gewünschten Prozentsatz an Prüflast vom spielfreien Winkel SA aus entsprechen. Wenn das Befestigungsmittel um die entsprechende Zahl von

IQ Winkel Stellungsgraden gedreht worden ist, kann das Drehmoment gemessen werden, um festzustellen, ob das Drehmoment innerhalb des Drehmomentbereiches liegt, der für das spezielle verwendete Befestigungsmittel vorgesehen ist, um eine weitere Prüfung des Zustandes und des Montagevorganges zu ermöglichen.

Zusätzlich kann ein Reibungskoeffizient eingegeben werden, der den Multiplikator zwischen Drehmoment und Winkelstellung ändert. Ein derartiger Reibungskoeffizient wird durch die Art der Beschichtung auf dem Gewindebolzen, wie beispielsweise einem Schmiermittel wie Öl. oder Fett, bestimmt und wird bei der Prozentsatz-Prüflast-Betriebsweise verwendet, um die vorgesehenen Drehmomentgrenzen als Funktion der Beschichtung auf dem Gewindebolzen zu korrigieren und kann auch bei der Prüflast-Betriebsweise verwendet werden, um das erwünschte Verhältnis zwischen Drehmoment und Winkelstellung bei Prüflast passend einzustellen.

Gemäß einem weiteren wichtigen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung weist die erfindungsgemäße Anlage eine Beschaffenheitsppüfuhgs-Betriebsweise auf, die eine Feststellung der Bedingungen möglich macht, unter denen ein vorhe.r montiertes Befestigungsmittel angezogen worden ist. In der Beschaffenheitsprüfungs-Betriebsweise wird das vorher monti erte Befestigungsmi t te-1 um eine verbotst immte Zahl von Winkelgraden, bei spieLsweine um 12° zurückgedreht und dann um dieselbe Zahl von Winkelgraden

wieder festgezogen, beispielsweise zwischen den Punkten 60 und 62 in Fig. 2. Am Ende des Vorgangs des Wiederanziehens wird das Drehmoment gemessenem das Drehmoment festzustellen, mittels dessen das Befestigungsmittel vorher festgezogen worden ist. Zusätzlich kann die Neigung der Drehmoment-Winkelstellungs-Kurve während des Wiederanziehens gemessen und geprüft werden um festzustellen, ob sie innerhalb des Eigenschaftsbereiches des speziellen Befestigungsmittels und der angewendeten Montagebedingungen liegt. Auf diese Weise schafft die erfindungsgemäße Anlage eine Möglichkeit, zuvor montierte Befestigungsmittel zu prüfen und außerdem dient die erfindungsgemäße Anlage dabei als wichtiges Prüfmittel zur Qualitätskontrolle.

Ein weiteres Problem, das bei automatischen Befestigungsvorrichtungen auftritt, besteht darin, daß Befestigungsmittel mit einer Kontermutter, einem Sprengring oder einem sonst üblichen Drehsicherungselement nicht mittels üblicher Anlagen fertig montiert werden können.Der Grund dafür ist darin zu sehen, daß derartige Sprengringe oder Kontermuttern eine Drehmomentlast auf das Befestigungsmittel ausüben. Beispielsweise kann es ein solcher Sprengring oder eine solche Kontermutter nötig machen, beispielsweise eine Drehkraft von ca. 90 bis 110 N auf das Befestigungsmittel auszuüben, um das Befestigungsmittel zu drehen, bevor eine Spannung ausgeübt wird. Zur Lösung dieses Problems bei den üblichen Drehsicherungselementen kann die erfindungsgemäße Anlage mittels der Eingabe passender Daten in das Dateneingabeterminal 32 programmiert werden, wodurch vermieden wird, daß Daten aufgenommen werden, bis ein vorbestimmter Minimalwert an Drehmoment, der· größer ist als der durch das Drehsicherungselement hervorgerufene Drehmomentwert, überschritten wird. Nachdem dieser Drehmomentwert überschritten worden ist, können die Neigung des linearen Bereiches der Drehmoment-Winkelstellungs-Kurve, das bedeutet der Winkel A, ebenso wie der neue spielfreie

Winkel SA berechnet werden. Das Befestigungsmittel kann dann uis zur Prüflast oder bis zu einem Prozentsatz der Prüflast auf der Basis des Winkels A und des spielfreien Winkels SA angezogen werden, die in der vorher beschriebenen Weise berechnet worden sind.

Zusätzlich können weitere Korrekturfaktoren eingegeben werden, wie beispielsweise Faktoren, die die Ansprechzeit des Druckluftschrauber 12 kompensieren, wie beispielsweise einen Winkelkorrekturfaktor, der eine vorbestimmte Zahl von Drehwinkelgraden zur Kompensation bei Druckluftschraubern 12 addiert oder subtrahiert, die ständig die Befestigungsmittel zu fest oder zu wenig anziehen.

Leers.eite

Claims

Patentansprüche

1.) Selbsttätige Vorrichtung zum Anziehen von mit Gewinde versehenen Befestigungsinitteln, gekennzeichnet durch:

a) eine Einrichtung (Druckluftschrauber 12) aum Aufbringen einer Drehkraft auf das mit Gewinde versehene Befestigungsmittel,

b) eine Meßeinrichtung (Drehmomentumwandler 16) zur Bestimmung des Betrages des auf das Befestigungsmittel ausge- übten Drehmomentes, die mit der Einrichtung (Druckluftschrauber 12) zur Erzeugung einer Drehkraft gekoppelt ist, .

c) eine Winkelmeßeinrichtung (Wellenkodiereinrichtung 14) zur Bestimmung dor Winkel s to 1 luni', dir π Bofer.tj gungyini I-tels, die mit der Einrichtung (Druckluftschrauber 12) zur Erzeugung der Drehkraft gekoppelt ist, und

d) eine Regeleinrichtung, die auf die Meßeinrichtung (Drehmomentumwandler 16) und die Winkelmeßeinrichtung (Wellenkodiereinrichtung 14) zur selektiven Einstellung der .- ." mittels der Einrichtung (Druckluftschrauber 12) ausgeübten Drehkraft auf das Befestigungsmittel anspricht, wobei die Regeleinrichtung eine Einrichtung zur Bestimmung der spielfreien Winkelstellung des Befestigungsmittels aufweist, und wobei die Regeleinrichtung das

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] Aufbringen von Kraft beendet, wenn die Winkelstellung des Befestigungsmittels einen vorbestimmten Wert jenseits der spielfreien Winkelstellung erreicht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Einrichtung zur Bestimmung der spielfreien Winkelstellung eine Abtast-Berechnungs-Einrichtung (Multiplexer 20, Mikrocomputer 24) aufweist, die den

IQ charakteristischen Verlauf einer Drehmoment-Winkelstellungs-Kurve des Befestigungsmittels und die Neigung eines linearen Bereiches der charakteristischen Kurve und den spielfreien Winkel (SA) durch Extrapolation des linearen Bereiches der charakteristischen Kurve

•]5 bis zum Nullwert des Drehmomentes bestimmt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte Werte jenseits der spielfreien Winkelstellung einem vorbestimmten Prozentsatz einer Prüflast entspricht.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Bestimmung der spielfreien Winkelstellung eine Prüfeinrichtung aufweist, die feststellt, ob die Neigung des linearen Bereiches der charakteristischen Kurve innerhalb vorbestimmter Grenzen liegt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung eine Änderungsei nrichtung zur Änderung der vorbestimmten Grenzen der Neigung des linearen Bereiches (52) der charakteristischen Kurve gemäß einem den Reibungswert des Befestigungsmittels repräsentierenden Faktor aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung eine weitere

] Prüfeinrichtung aufweist, die prüft, ob das Drehmoment innerhalb vorbestimmter Grenzen liegt, nachdem das Befestigungsmittel über einen vorbestimmten Drehwinkelwert jenseits der spielfreien Winkelstellung gedreht worden ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung eine weitere Änderungseinrichtung aufweist, die die vorbestimmten

IQ Grenzen des Drehmoments gemäß dem den Reibungswert des Befestigungsmittels repräsentierenden Faktor ändert.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung eine Auszeiteinrichtung aufweist, die in Abhängigkeit von der Einrichtung zur Bestimmung der Winkelstellung selbsttätig die Kraftau Πι ringung auf das Befestigungsmittel beendigt, wenn das Befestigungsmittel nicht um einen vorbestimmten Drehwinkelwert innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalles gedreht worden ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung eine Einrichtung aufweist, die die spielfreie Winkelstellung erst nach der Feststellung bestimmt, daß das Drehmoment eine vorbestimmte Höhe überschritten hat.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung eine Änderungseinrichtung zur Änderung den Beendigungszeitpunktes X'ür die Aufbringung der Drehkraft auf das Befestigungsmittel um ein vorbestimmtes Zeitintervall aufweist. · .

11. Vorrichtung zur selbsttätigen Bestimmung der Bedingungen, unter denen ein zuvor montiertes mit Gewinde versehenes Befestigungsmittel angezogen worden ist,

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gekennzeichnet durch:

a) Eine Dreheinrichtung (Druckluftschrauber 12) zur Drehung des mit Gewinde versehenen Befestigungsmittels,

b) eine Drehmomentbestimmungs-Einrichtung (Drehmomentwandler 16) zur Bestimmung des auf das Befestigungsmittel ausgeübten Drehmoments, und

c) eine Regeleinrichtung, die mit der Dreheinrichtung und der Drehmomentbestimmungseinrichtung gekoppelt ist, wobei die Regeleinrichtung die Dreheinrichtung das Befestigungsmittel in einer entgegengesetzten Richtung zum Lösen des Befestigungsmittels um eine vorbestimmte Anzahl von Winkelgraden drehen läßt und die dann die Dreheinrichtung das Befestigungsmittel in einer Richtung zum erneuten Festziehen des Befestigungsmittels um die gleiche Anzahl von Winkelgraden drehen läßt, wobei die Kontrolleinrichtung auf die Drehmomentbestimmungseinrichtung zur Bestimmung des Drehmomentes am Ende des Anziehvorganges anspricht, und die dabei die Bedingung, unter der das Befestigungsmittel ursprünglich angezogen worden ist, bestimmt.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung das Befestigungselement in einer entgegengesetzten Richtung um einen zur Lösung des Befestigungsmittels bis zur spielfreien Winkelstellung ungenügend hohen Betrag dreht.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Anzahl von Winkelgraden annähernd 12° beträgt.

14. Verfahren zum selbsttätigen Anziehen von mit Gewinde

versehenen Befestigungsmittels, dadurch gekennzeichnet, daß

a) eine Drehkraft auf das mit Gewinde versehene Befestigungsmittel ausgeübt wird,

b) die Winkelstellung und der Betrag des Drehmomentes, der auf da:.; Befestigungsmittel ausgeübt wird, gemessen wird, und

c) die spielfreie Winkelstellung des Befestigungsmittels auf der Basis des Betrages der Winkelstellung und des auf das Befestigungsmittel ausgeübten Drehmomentes bestimmt wird und daß das Befestigungsmittel um eine vorbestimmte Anzahl von Winkelgraden jenseits der spielfreien Winkelstellung gedreht wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung der spielfreien Winkelstellung mittels der Bestimmung des charakteristischen Verlaufs der Drehmoment-Winkela te1lungs-Kurve-des mit Gewinde versehenen Befestigungsmittels in Abhängigkeit vom Drehmoment und der Winkelstellung bestimmt wird, und daß die Neigung des linearen Bereiches der charakteristischen Kurve und daß die spielfreie Winkelstellung durch Extrapolation des linearen Bereiches der charakteristischen Kurve bis zum Nullpunkt des Drehmomentes bestimmt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Bestimmung der vorbestimmten Zahl von Winkelgraden jenseits der spielfreien Winkelstellung mittels der Bestimmung der Winkelstellung gemäß einer Prüflast für das Befestigungsmittel bestimmt wird und daß die vorbestimmte Winkelstellung jenseits der spielfreienaWinkelstellung auf einen vorbestimmten Prozentsatz der Prüflast-Winkelstellung festgesetzt wird.

17. Verfahren zum selbsttätigen Bestimmen der Bedingungen, unter denen ein zuvor montiertes, mit Gewinde versehenes Befestigungsmittel festgezogen worden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungsmittel in einer entgegengesetzten Richtung zur Lösung des Befestigungsmittels um eine vorbestimmte zahl von Winkelgraden gedreht wird, und daß das Befestigungsmittel in einer Richtung zum erneuten Anziehen des Befestigungsmittels um dieselbe Anzahl von Winkelgraden gedreht wird, und daß das Drehmoment, das auf das Befestigungsmittel am Ende des Vorganges zum erneuten Anziehen ausgeübt wird, gemessen wird.

18. Selbsttätige Vorrichtung zum Anziehen von mit Gewinde versehenen Befestigungsmitteln, gekennzeichnet durch:

a) Die Einrichtung (Druckluftschauber 12) zum Aufbringen einer Drehkraft, auf das mit Gewinde versehene BefesL igung;;mi ttel,

b) die Meßeinrichtung (Drehmomentwandler 16), die mit der Einrichtung (Druckluftschrauber 12) zur Aufbringung der Drehkraft gekoppelt ist, und die den Betrag des auf das Befestigungsmittel ausgeübten Drehmoments bestimmt,

c) die Winkelmeßeinrichtung, (Wellenkodiereinrichtung 14), die mit der Einrichtung (Druckluftschrauber 12) zur Aufbringung der Drehkraft gekoppelt ist, und die die Winkelstellung des Befestigungsmittels bestimmt, und

d) die Regeleinrichtung, die mit der Meßeinrichtung (Drehmomentwandler 16) und mit der Winkelmeßeinrichtung (Wellenkodiereinrichtung 14) zur selektiven Aufbringung der Drehkraft mittels der Einrichtung (Druckluftschrauber 12) zur Aufbringung der Drehkraft auf das Befestigungsmittel gekoppelt ist, wobei die Regeleinrichtung eine Einrichtung zur Bestimmung des Winkels des line-

aren Bereiches (52) des charakteristischen Verlaufs der Drehmoment-Winkelstellungs-Kurve des Befestigungsmitteis nach Überschreitung eines vorbestimmten Drehmomentbetrages und zur Beendigung der Kraftaufbringung, wenn die Neigung der Drehmoment-Winkelstellungs-Kurve von der Neigung des linearen Bereiches um einen vorbestimmten Betrag abweicht, aufweist.

Vorrichtung nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch eine weitere Einrichtung zur Änderung des vorbestimmten Betrages der Abweichung von der Neigung der charakteristischen Kurve.
20. Verfahren zum Anziehen von mit Gewinde versehenen Befestigungsmitteln, dadurch gekennzeichnet, daß eine Drehkraft auf das Befestigungsmittel ausgeübt wird, daß der Betrag des auf das Befestigungsmittel ausgeübten Drehmomentes bestimmt wird, daß die Winkelstellung des Befestigungsmittels bestimmt wird, daß der Winkel des linearen Bereiches der charakteristischen Drehmoment-Winkelstellungs-Kurve in Abhängigkeit vom Drehmoment und der Winkelstellung bestimmt wird, "nachdem das Drehmoment einen vorbestimmten Betrag überschritten hat, und daß die Kraftaufbringung auf das Befestigungsmittel beendet wird, wenn die Neigung der charakteristischen Drehmoment-Wlnkelstt;llungs-Kurve von der Neigung des linearen Bereiches der charakteristischen Kurve um einen vorbestimmten Betrag abweicht.