DE3213105A1

DE3213105A1 - Vorrichtung zur herstellung von schraubverbindungen mit einer steuerung fuer die verschraubgeschwindigkeit

Info

Publication number: DE3213105A1
Application number: DE19823213105
Authority: DE
Inventors: James D. 78757 Austin Tex. Hall; Lyndon R. 78244 San Antonio Tex. Stone
Original assignee: Baker International Corp
Current assignee: Baker International Corp
Priority date: 1981-04-10
Filing date: 1982-04-07
Publication date: 1982-11-11
Also published as: US4402052A

Description

GPVUNGCKf.R. KINKfcLDEY, STOCKMAIR & F^JARTNf-^:R PATENTANWÄLTE

OF-ί H KlNKEUDE ν o»v Ο« W STOCKMA)R D Df» K SCHUMANN &<* P H JAKOB. ϋ*ι. <*<G DR G SEZOLD. ο**, o-e W MEISTER, »*>*. »Λ H HILGERS. ο**. *Λ DR H MEYER-PLATH

6QOO MÜNCHEN 22 MAXlMlLl AMSTNA3SC *3

Vorrichtung zur Herstellung von Schraubverbindungen mit einer Steuerung für die Verschraubgeschwindigkeit

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf eine Vorrichtung zur Überwachung des Vorgangs der Herstellung von rohrartigen Gewinde- oder Schraubverbindungen und im besonderen auf eine Vorrichtung zur Steuerung der Geschwindigkeit, mit der solche Verbindungen hergestellt werden.

Nachdem ein Bohrloch zu einer Öl- oder Gaslagerstätte niedergebracht worden ist, werden Rohrstränge in das Bohrloch abgefahren, um das Öl oder Gas zu gewinnen. Die Rohrstränge werden an der Bohrstelle aus Rohrsektionen zusammengefügt, von denen eine jede am einen Ende ein Außengewinde und am anderen Ende eine Muffe mit einem Innengewinde hat oder von denen jede an jedem Ende Außengewinde zur Verwendung zusammen mit einer Innengewinde-Kupplungsmuffe aufweist. Bei dem Verbinden der

-vÄ—

Rohrsektionen miteinander werden sie in das Bohrloch abgefahren. Jede Rohrsektion wird mit dem oberen Ende des Rohrstranges unter Verwendung von Motorzangenaggregaten verbunden, welche drehende Klemmbacken zum Erfassen des Rohres und einen Motor zum Drehen der Klemmbacken, bis die Rohrsektion zum gewünschten Maß angezogen ist, aufweisen. Die Verbindung muß dicht oder fest genug sein, um eine Leckage zu verhindern und eine hohe Kraft an der Verbindungsstelle zu entfalten, sie soll jedoch nicht so fest sein, daß Schaden an den Gewinden entstehen.

Um das gewünschte Maß an Anzug oder Schluß zu erzielen, wurde nach dem Stand der Technik vorgesehen, das aufgewendete Drehmoment zu bestimmen. Beispielsweise wurde gemäß einer bekannten Technik vorgesehen, den maximalen Ausgangsdruck der einem pneumatisch angetriebenen Zangenmotor zugeführten Luft einzustellen, um das erforderliche maximale Drehmoment, wie es von den Eigenschaften bzw. Gegebenheiten der Verbindung und den Kenndaten der Zangenleistung diktiert wurde, zu liefern. Auf diese Weise war das geeignete Drehmoment entwickelt, wenn der Motor durch Abwürgen zum Stillstand kam. Bei einer anderen Technik wurde die Anzahl der Drehungen gezählt, nachdem die Gewinde am Punkt eines "Handanzugs" miteinander verbunden waren. Diese Techniken waren keinesfalls zufriedenstellend, da weder das Drehmoment allein, noch die Drehungen allein gewährleisten konnten, daß die Schraubverbindung nicht lecken würde.

Eine andere Vorrichtung nach dem Stand der Technik, die darauf abzielte, das angesprochene Problem zu lösen, wies Einrichtungen zur Erzeugung eines Signals auf, welches die Anzahl der Drehungen der Rohrsektion nach dem Messen einesyorgegebenen Drehmoments mit Hilfe eines Drehmoment— meßgeräts angab. Die Vorrichtung lieferte ein Warnsignal für eine schlechte Verbindung, und zwar nach Messen eines vorbestimmten maximalen Drehmoments, bevor eine Messung

einer vorbestimmten Mindestanzahl von Drehungen abgewickelt war, oder nach Messen der vorbestimmten Maximalanzahl an Drehungen, bevor eine Messung des vorbestimmten Minimaldrehmoments vorlag. Die Vorrichtung zeigte auf das Messen des vorbestimmten Minimalwertes des Drehmoments zwischen dem Messen der Minimal- und Maximalanzahl an Drehungen eine gute Verbindung an. Eine derartige Vorrichtung ist in der USA-Patentschrift 3 368 396 offenbart. Verbesserungen dieser Vorrichtung sind Gegenstand der USA-Patentschriften 3 6θ6 664, 3 745 820 und k Ο91 ^51.

Die USA-Patentschrift k I76 436 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Schraubverbindungen innerhalb eines weiten Bereichs von vorgegebenen aufgebrachten Drehmoment- oder angewendeten Drehungswerten. Ein Rohr oder ein Rohr und einß Kupplung werden an das Ende eines Rohrstranges geschraubt. Das aufgebrachte Drehmoment wird überwacht, und wenn ein Drehmoment-Bezugswert überschritten wird, so wird die Zahl der Dre-

^O hungen gezählt. Wenn entweder das tatsächliche Drehmoment oder die tatsächlichen Drehungen einen vorbestimmten Minimalwert für diesen Parameter überschreiten und der Wert des anderen Parameters einen vorgegebenen Minimalwert übersteigt, jedoch geringer ist als ein gegebener Maximalwert, so \iird eine gute Verbindung angezeigt, und das Zusammenschrauben wird beendet. Eine schlechte Verbindung wird vorhergesagt und das Zusammenschrauben wird unterbrochen, wenn der durch die tatsächlichen Drehungen dividierte Wert des tatsächlichen Drehmoments aus einem Be-

reich von Werten herausfällt, der durch die Neigungen

eines Paares von Grenzlinien sowie durch vorgegebene Mininialdrehmomant- wie Miniinaldrehungswerte bestimmt ist. Dor tatsächliche Drehungswert ist eine Zählung, die eingeleitet wird, wenn der tatsächliche Drehmomentwert dem 35

Bezugsdrehmoinentwert zum ersten Mal gleich ist, die Zählung wird inkrenientiert, wenn der tatsächliche Drehmomontwert größer ist als der Bezugsdrchtnomcntwert, und

sie wird dekrement.Ler t, wenn der tatsächliche Drehmomentwert geringer ist als der Dezugsdrehmoinentwert.

Mit jeder dieser Vorrichtungen kann das Fressen, Reißen' oder Verformen der Gewinde an einem Rohr oder einer Kupplung zu einem Problem werden. Das Fressen kann im wesentlichen durch Begrenzen der Relativgeschwindigkeit des Drehens zwischen den beiden zu verschraubenden Teilen verringert oder ausgeschaltet werden.

Bei den Vorrichtungen nach dem Stand der Technik kamen in typisc-her Weise Drehungszähler zur Anwendung, die ein Signal erzeugten, das ein Zehntel einer Umdrehung des Verbindungsteils wiedergibt. Eine derart niedrige Auflösung ist zur Herstellung von Verbindungen nicht geeignet, wenn hier zwischen dem Bezugsdrehmoment und dem Maximaldrehmoment weniger als eine vollständige Drehung vorliegt. Ferner mangelt es bei den bekannten Vorrichtungen an der Geschwindigkeitssteuerung, die für eine wirksame

^" Unterbindung des Fressens erforderlich ist.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Steuerung der Drehgeschwindigkeit eines Verbindungsteils während dos Vorgangs der Herstellung einer Schraubverbindung und sio umfaßt eine Einrichtung zum Vergleichen der von einem Drehungszähler erzeugten Impulsdichte mit einem gewünschten maximalen Wert. Wenn die tatsächliche Impulsdichte größer als der Maximalwert ist, so wird ein Signal abgegeben, um den Verbindungsvorgang zu verlangsamen. Das Signal kann ein Warnlicht sein, um der die Vorrichtung zur Herstellung der Verbindung bedienenden Person anzuzeigen, daß die Drehgeschwindigkeit herabgesetzt werden muß, oder es kann ein Signal an ein Steuerventil im Hydrauliknntriebskreis der Vorrichtung zur Herstellung der Verbindung sein. Der Vergleich kann durch Akkumulieren einer Zählsumme, die die zwischen den tatsächlichen Drehimpulsen verstrichene

'- /ίο -

Z« i. t odor die Anzahl dor tatsächlichen ürohimpulsc, die wahrend einer vorgegebenen Zeitspanne auftreten, darstellt, und durch Verwenden der minimalen verstrichenen Zeit bzw. der maximalen Zahl an Impulsbezugswerten ange stellt werden.

Der Erfindungsgegenstand wird anhand der Zeichnungen
erläutert. Es zeigen:

Fig- 1 ein Blockdiagramm einer Vorrichtung nach dem
Stand der Technik zum Vorschrauben von Rohren
nu4 oinu« StauorayatPins Für UAomö Verriebtung,
bei welchem der Drehungszähler gemäß der Erfindung zur Anwendung kommen kann;

Fig. 2a ein Drohmoment/Drehung-Diagramm zur Erläuterung von Verschraubungswerten für typische Verbindungen;

Fig. 2b ein Drehmoment/Drehung-Diagramm zur Erläuterung der besonderen Art der Drehungs-Mittelwertbildung bei der Vorrichtung nach dem Stand der Technik;

• ♦

Fig- 3 ein Blockcliagrarnm eines DrehungszKIilers mit

hoher Auflösung gemäß der Erfindung; Fig. 4 ein Blockdiagramm einer Vorrichtung zum Verschrauben von Rohron und eines Steuersystems für diese Vorrichtung gemäß der Erfindung; Fig. 5 einen Programmablauf plan des Computers von Fig. 4 zur V/arnung der Bedienungsperson bei Überschreiten einer maximalen Umdrehungsgröße;

Fig. 6a und 6b Bloclcdiagramme von logischen Schaltungen für das Steuersystem von Fig. 4 zur Warnung der Bedienung3^rson bei Überschreiten einer maximalen Umdrehungsgröße.

Die Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm einer Drehmoment- und Gewindedrehungssteuerung, wie sie im einzelnen in der

US-PS 4 I76 436 offenbart ist, deren technische Tatbestände hier summarisch eingefügt worden. Bezugszahlen unter 200 der folgenden Beschreibung bezeichnen zur US-PS 4 176 436 gleiche Elemente.
20

Ein Motorzangenaggregat 21 erfaßt und dreht eine Rohrsektion 22, deren unteres Ende in eine Rohrverbindung (Kupplung) 23 eingeschraubt wird, welche ihrerseits wieder in das obere Ende einer Rohrselction 24 eingeschraubt ist. Die Rohrselction 24 stellt das obere Ende eines sich in das Bohrloch einer (nicht gezeigten) Tiefbohrung erstreckenden Rohrstranges dar. Das Motorzangenaggregat 21 ist in der einschlägigen Technik bekannt und insofern

nicht im einzelnen dargestellt.
30

Ein oberer (Gewinde-)Drehungszähler 25 erfaßt die Drehbewegung der oberen Rohrselction 22 und erzeugt ein diese Drehbewegung darstellendes Signal. In gleichartiger Weise erfaßt ein unterer Drehungszähler 26 die Drehbewegung dor Rohrverbindung 23 und erzeugt ein auf das Drehmonent, das auf die obere Rohrsoktion 22 durch das Motorzangenaggrcgat 21 aufgebracht wird, bezogenes Signal. Die Signale von

don Zählern 25 und 26 sowie vom (Drehmoment-)Wandler 27 sind Eingänge für ein Zangenfernsteuergerät 28. Ein Computer 29 überwacht die Zähler- und Wandlersignale und vergleicht die gegenwärtigen Werte dieser Signale mit von einem Operator eingegebenen Werten, um Steuersignale für die Bedienungsperson zur Verfügung zu stellen. Der Operator gibt durch ein Eingabegerät, z.B. ein Tastenfeld, das in eine Mehrzahl von Ein-Ausgabegeräten 51 einbezogen werden kann, Werte von niedrigen, minimalen sowie maximalen Drehungen und von einem Bezugs-, Minimal- sowie Maximaldrehmoment ein. Das Zählen der Drehungen wird vom Computer 29 eingeleitet, wenn die Verbindung ein Bezugsoder Handanzugdrehmoment erreicht. Wenn sowohl die Drehmoment- wie die Drehungskriterien erfüllt worden sind, _So wird das der Bedienungsperson vom Computer durch ein Ausgabe- oder Anzeigerät, z.B. ein grünes Licht und einen gleichbleibenden hörbaren Ton, signalisiert. Der Computer kann durch ein rotes Licht sowie einen auf- und abschwellenden hörbaren Ton oder Triller eine schlechte Verbindung kundtun. Zusätzlich kann der Computer ein Abschaltsignal durch das Zangenfernsteuergerät 28 an das Motorzangenaggregat 21 geben, um bei Erreichen entxireder einer guten oder einer schlechten Verbindung automatisch die Motorzangen abzuschalten. Auch kann der Computer 29 Signale,

die Drehmoment- und Drehungswerte darstellen, an einen Drucker 32, z.B. ein Streifenregistriergerät oder einen digitalen Drucker, oder an einen Plotter, z.B. einen X-Y-Plotter, ausgeben.

Tabellen der Bereiche der Drehmoment- und Drehungswerte, die einen zur Bildung eines druckdichten Abschlusses in einer Rohrverbindung ausreichenden Anpreßdruck zur Folge haben, sind verfügbar. Die Minimum- und Maximumwerte für

das Drehmoment und die Drehungen können, basierend auf 35

Größe, Vorbindungsart, Güteklasse und Gewicht, für jeden Liohrstrang den Tabellen entnommen werden. Diese MaxirauKiutid Minir.iuinwertc bestimmen einen Bereich ^rll für eine gute

Verbindung, und ein typisches Diagramm von Drehmoment zu Drehungen ist in Fig. 2a gezeigt. Das Zählen der Drehungen beginnt erst, nachdem eine Metall-an-Motall- oder Handanzug-Verschraubung erreicht worden ist, was durch die gestrichelte Linie 42 "REF" dargestellt ist. Der Drehmomentwert REF liefert einen Bezugspunkt, nach dem eine vorbestimmte Anzahl von aufgewendeten Drehungen eine bekannte Spannung in der Verbindung bewirkt unter der Voraussetzung, daß das Gewinde und seine Materialien innerhalb der verfügbaren technischen Daten oder Bedingungen liegen. In der Praxis kann man sich jedoch nicht allein auf die Drehungen verlassen, um geeignete Beanspruchungspegel bei einer Dichtverbindung zu erhalten, da es unpraktisch ist, alle und jede Gewindeigenschaften und -abmessungen zu untersuchen sowie zu prüfen. Auch stellt das Messen des Drehmoments allein nicht die geeigneten Beanspruchungspegel und die richtig dichte Verbindung sicher, weil sich Maß-, Material- und Reibungseigenschaften ändern. Durch praktische und theoretische Analyse hat sich herausgestellt, daß das Zusammenschrauben von Gewindeverbindungen zugleich im Bereich von bestimmten Drehmoment- und Drehungsparametern die Vollständigkeit und Unversehrtheit der Verbindung garantiert.

Der Computer 29 von Fig. 1 spricht auf die Drehmoment- und Drehungssignale an, um zu bestimmen, wann eine gute Verbindung hergestellt worden ist. Wenn entweder ein minimaler Drehmoment- oder ein minimaler Drehungswert erreicht worden ist, dann wird der Computer 29 nach dem Miniraalwert des anderen Parameters suchen und der Bedienungsperson kundtun, daß eine gute Verbindung gefertigt worden ist, wenn dieser Minimalwert des anderen Parameters erreicht ist, bevor der Maximalwert für den ersten Parameter erreicht ist. Während der Herstellung der mit einem Kreis ^lt3 bezeichneten Verbindung "fühlt" somit der Computer, daß dor minimale Drehungswert erreicht worden ist, bevor dor minimale Drehmomentwert

erreicht worden ist, und er beendete das Herstellen, der Verbindung bei Erreichen des minimalen Drehmomentwertes. Bei der Ausbildung der mit einem Kreis 44 bezeichneten Verbindung dagegen "erfühlte" der Computer den minimalen Drehmomentwert und beendete deshalb das Herstellen der Verbindung, als der minimale Drehungswert "erfühlt" wurde. Bei einer durch einen Kreis 45 bezeichneten Verbindung wurde der maximale Drehmomentwert vor Erreichen des minimalen Drehungswertes erreicht, was ein verschmutztes, grobes, beschädigtes, untauglich geschmiertes oder außerhalb der Maßtoleranzen liegendes Gewinde kennzeichnet. Bei einer durch einen Kreis 46 bezeichneten Verbindung wurde der maximale Drehungswert vor Erreichen des minimalen Drehmomentwertes erreicht, was ein verschlissenes oder die Toleranzen nicht erfüllendes Gewinde, ein schwaches oder untaugliches Gewinde- oder Kupplungsmaterial oder möglicherweise die Verwendung eines nicht üblichen oder vorschriftswid-rigen Mittels zur Schmierung oder zum Überziehen des Gewindes kennzeichnet.

Es ist anzustreben, eine Ausbildung der Verbindungen und 46 zu vermeiden, da das eine Zeitverschwendung bedeutet , wobei noch - im Fall der Verbindung 45 - eine größere Beanspruchung auf den Rohrstrang wirkt, als es erforderlich ist. Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung sagt deshalb selbsttätig solche schlechten Verbindungen voraus und unterbricht den Vorgang zur Herstellung der Verbindung. Eine schlechte Verbindung wird vorausgesagt, wenn nach Erreichen des minimalen Drehmoments das tat-

sächliche, durch die tatsächlichen Drehungen dividierte Drehmoment größer ist als das maximale, durch einen minimalen Drehungswert dividierte Drehinonent. Diese Kriterien bestimmen Grenzen eines Anzeigebereichs, der links von der Linie 47 und oberhalb der Linie des Minimaldreh-

moments liegt, wie Fig. 2a zeigt. Eine schlechte Verbindung wird auch vorausgesagt, wenn nach Erreichen des minimalen Drehungswertes das tatsächliche, durch die tatsäch-

lichen Drehungen dividierte Drehmoment kleiner ist als das minimale, durch den maximalen Drehungswert dividierte Drehmoment. Diese Kriterien bestimmen die Grenzen eines Anzeigebereichs, der unter der Linie 48 und rechts von der Linie der minimalen Drehungen in Fig. 2a liegt.

Nachdem entweder der Drehmoment- oder der Drehungswert einen entsprechenden Minimalwert überschreitet, überwacht der Computer die tatsächlichen Drehmomentwerte sowie die tatsächlichen Drehungswerte, um eine Verschiebung in einen der oben angegebenen Anzeigebereiche hinein zu verhindern. Wenn eine Bewegung in einen der beiden Anzeigebereiche hinein entdeckt wird, so schaltet der Computer von Fig. 1 ein Licht an, das anzeigt, daß eine schlechte Verbindung gefertigt wird. Auch kann der Computer 29 über die Zangenfernsteuerung 28 ein Abschaltsignal abgeben, um das Motorzangenaggregat 21 stillzusetzen.

Die in Fig. 2a dargestellten Drehungs- und Drehmomentwerte können auch zur Abgabe von anderen Warnsignalen herangezogen werden. Beispielsweise kann, wenn der tatsächliche Drehmomentwert den Bezugsdrehmomentwert REF übersteigt, eine Lampe angeschaltet werden, um der Bedienungsperson anzuzeigen, am Motorzangenaggregat von einer höheren auf eine niedrigere Drehzahl herunterzugehen. Durch eine sol—

²^ ehe Arbeitsweise wird die Schnelligkeit, mit der eine Verbindung hergestellt werden kann, erhöht und die Möglichkeit einer Beschädigung der Gewinde an Rohrsektion oder Kupplung herabgesetzt. Wenn die Vorschraufaungslinie entweder den minimalen Drehmoment- odor don minimalen

Drehungswert erreicht hat und auf einem vorbestimmten Prozentsatz vom Minimalwert des anderen Parameters ist, dann kann eine Lampe angeschaltet werden, um der Bedienungsperson, anzuzeigen, bereit zu sein, das Motorzangenaggregat stillzusetzen, da die Verbindung nahezu fertig ist.

In typischer Weise kann der Prozentsatz bei 90% liegen.

Wenn die Vorschraubungslinie den Wert des minimalen Drehmoments erreicht, bevor ein Drehungswert "niedrig"

I J 1Uö

erreicht ist, kann, der Verschraubungsvorgang unterbrochen werden, da die Gewinde wahrscheinlich schlecht ausgerichtet sind und ein weiteres Verschrauben Gewindeschäden hervorruft.

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung weist das Merkmal auf, daß selbsttätig für die Drehungen ein Durchschnittswert gebildet wird. Während des Zusammenschraubens eines Rohrstranges steigt das Drehmoment nicht linear mit den Drehungen an, was auf solchen Faktoren, wie Windlast am Rohr und nicht konzentrische Rohrlage, beruht.

Die Fig. 2b zeigt ein Diagramm, wobei das Drehmoment gegen die Drehungen aufgetragen ist und eine gerade, ge- strichelte Linie das durchschnittlich aufgebrachte Drehmoment, die ausgezogene, wellenförmige Linie das tatsächlich aufgebrachte Drehmoment angibt. Ein Bereich 4°- der tatsächlichen Drehmomentlinie erstreckt sich oberhalb einer Bezugsdrehmomentlinie REF und kann eine oder mehrere Drehungszählungen, bevor das durchschnittXiche Drehmoment das Bezugsdrehmoment übersteigt, wiedergeben. Ein Bereich 50 der tatsächlichen Drehmomentlinie liegt unter der Bezugsdrehmomentlinie und kann eine oder mehrere Drehungszählungen, nachdem das durchschnittXiche Drehmoment das Bezugsdrehmoment übersteigt, wiedergeben.

Bisher wurde das Zählen der Drehungen, nachdem das tatsächliche Drehmoment die Drehmomentlinie REF erreichte, eingeleitet und ununterbrochen fortgesetzt. Oftmals können

^ou solche Umstände, wie Windlast am Rohr oder nicht konzentrische Rohrlage, bewirken, daß das tatsächliche Drehmoment die Drehmomentlinie REF vorzeitig erreicht oder überschreitet, was zu einem Zählen von falschen Drehungen führt. Diese falschen Drehungen wurden weithin ignoriert, oder es blieb der Bedienungsperson überlassen, das zu beobachten und hierfür einen Ausgleich zu schaffen. Damit wurden die falschen Drehungen zu einer Fehlerquelle.

' Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung bringt selbsttätig die Drehungszählung für falsche Drehungen in Ordnung. Die Drehungen werden durch einen Auf/Ab-Zähler erfaßt, der Drehungen zählt, wenn das tatsächliche Drehmoment über dem Bezugsdrehmoment ist, und Drehungen subtrahiert, wenn das tatsächliche Drehmoment unter dem Bezugsdrehmoment ist. Wenn der Zähler zählt, so zählt er jedoch herab bis Null, er wird aber niemals negativ.

'" Die Fig. 3 zeigt in einem Blockdiagramm einen Drehungszähler mit zugehöriger Schaltung gemäß der Erfindung. Der Drehungszähler 25', der am Motorzangenaggregat ange·» bracht sein kann, enthält ein Zwischenrad 201, das mit einer Antriebsvrelle 202 verbunden ist, an die ein Feder-

'** glied 203 angeschlossen ist, um das Zwischenrad 201 gegen die Außenoberfläche der Rohrsektion 22 zu drücken. Wenn die Rohrsektion 22 mit Hilfe des Motorzangenaggregats 21 (Fig. 1) gedreht wird, so wird durch Reibungsanlage an der RohrSektion auch das Zwischenrad gedreht.

Die Antriebswelle 202 ist an den Eingang eines optischen Verschlüßlers 204 angeschlossen, der bei Drehung des Zwischenrades ein Impulsfolgen-AusgangssLgnal auf einem Leiter 71 erzeugt.

Der bekannte, handelsübliche Verschlüßler 204 enthält ein von der Welle 202 angetriebenes Rad, dessen Außenumfang mit (nicht gezeigten) abwechselnden durchsichtigen und undurchsichtigen Abschnitten versehen ist. An einer Seite des Rades ist eine Lichtquelle, an der anderen Seite des

Rades ist eine Photozelle angeordnet. Wenn über die Rohr~ Sektion 22 das Zwischenrad 201 gedroht wird, so wird auch das Rad im Verschlüßler in Drohung vcx'setzt, wobei die Photozelle abwechselnde helle und dunkle Abschnitte des Rades erfaßt. Die Photozelle erzeugt ein Rechteckwellen-Ausgangssignal, wobei jede Periode dieses Signals ein benachbartes Paar von durchsichtigen und undurchsichtigen Abschnitten kennzeichnet und die Frequenz dor Umlaufge-

ι schwindigkoit dor Rohrsoktion proportional ist. Der Verschlüßler LJO'i verwendet die Ausgangssignale der Photozellc, um auf dem Loiterpaar 209 ein Paar von Rechteckwellen-Impulsfolgeri zu erzeugen, die um 90 phasenvere schoben sind. Somit werden während jeder Periode des Photozellen-Ausgangssignals zwei Vorder- und zwei Hinterflankon unter dem Impulsfolgenpaar erzeugt. Für den Fachmann ist klar, daß auch andere Arten von Verschlüßlern, z.B. mechanische, magnetische und gleichartige Verschlüßler, jQ zur Anwendung kommen können.

In charakteristischer Weise werden dio Impulsfolgen mit einer großen Impulsanzahl pro Radumdrehung erzeugt. Die beiden Vorder- und die beiden Hinterflanken können als Eingänge für eine Richtungsfühlschaltung 210 dienen, um auf der Leitung 71 ein Rechteckwellen-Impulsfolgen-Ausgangssignal zu erzeugen. Ferner können die beiden um 90 phasenverschobenen Impulsfolgen dazu herangezogen werden, ein die Drehrichtung wiedergebendes Signal auf einer Leitung 205 zu erzeugen.

Die Leitung 71 ist an einen Zäh Leingang, die Leitung ist an einen Inhibiteingang oinnr durch N dividierenden Schaltung (N-Divisionsschaltung) 206 angeschlossen, welche durch einen durch N dividierenden Zähler voreinstell-

__ bar ist. Die N-Divisionsfunktion kann mit einer diskreten 2b

logischen Schaltung oder mit einem programmierten Mikroprozessor erreicht werden. Eine N-Eingabeschaltung 207 ist mit einem voreingestellten Eingang der N-Divisionsschaltung 206 verbunden, um ein die Zahl "N" darstellen-

„_n des Signal zu erzeugen. In typischer Weise nimmt der voreingestellte Eingang Binärsignale auf, und die N-Eingabeschaltung 207 enthält Mittel, wie z.B. Schalter, um "N" in Form von Einem, Zehnern und Hundertern zu fixieren. Die N-Eingabeschaltung 207 wandelt den Dezimaleingang

QI- von den Schaltern in ein Binärsignal um, das an die N-Divisionsschaltung 206 zur Bestimmung der Zahl "N" gelegt wird. Selbstverständlich kann irgendeine geeignete Schaltung dazu verwendet werden, das N-Signal zu erzeugen, jedoch werden die Schalter die Zahl "N" während jeglichen

Energieverlusts bewahren. Das Signal auf der Leitung 2O5 hindert die N-Divisionsschaltung daran, an den Computer 29 Signale abzugeben, wenn das Zwischenrad 201 in der ver- oder umgekehrten Richtung dreht.

Von der Vorwärts/Rückwärtswählschaltung 211, die die Wahl der Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung des Zwischenrades 201 ermöglicht, wird auf der Leitung 212 ein Signal zur Richtungsfühlschaltung 210 gegeben. Die Vorwärts/ Rückwärts-Wählschaltung 211 ist mit einem Zweistellungsschalter versehen, der von der Bedienungsperson manuell eingestellt wird. Wenn in der einen Schalterstellung das Zwischenrad 201 im Uhrzeigersinn dreht, so ist das die Vorwärtsrichtung, bei Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn ist es die Rückwärtsrichtung. In der anderen Schalterstellung bedeutet eine Drehung des Zwischenrades im Uhrzeigersinn die Rückwärtsrichtung, eine Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn bedeutet dann die Vorwärtsrichtung.

Jedesmal, ΐίεηη ein Impuls von der Richtungsfühlschaltung 210 bei Drehung des Zwischenrades 201 in der Vorwärtsrichtung an die N-Divisionsschaltung 206 gegeben wird, wird die Zahl "N" erniedrigt. Wenn die Zahl "N" bis auf Null herunter gezählt ist, dann wird auf der Leitung 208 ein Impuls an den Computer 29 ausgegeben, und dieser Impuls ist für ein vorbestimmtes Umdrehungsinkrement kennzeichnend. Die Zahl "N" wird in die N-Divisionsschaltung 206 zurückgesetzt. Wenn das Zwischenrad 2Ol in der umgekehrten Richtung dreht, so wird die Zahl "N" vergrößert.

"^ Der Zähler der N-Divisionsschaltung 206 wird aufwärts zu einetn Maximumwert zählen, dann auf Null gehen, und hierauf wird die Zahl "N" in den Zähler zurückgesetzt, worauf der Vorgang fortgesetzt wird.

° Wie vorher festgestellt wurde, logt dio Kichtungfifühlschaltung 210 ein Signal auf die Leitung 2051 das die N-Divisionsschaltung 2θ6 daran hindert, einen Impuls zum Computer 29 cibzugoben, wenn das Ziirischenrad 201 in der

-45·-

Ilückwärtsrichtung droht. Ώίχ der Drehungszähler 25 ^f am Mo torzangonaggregat angebracht sein kann, so könnten, wenn die Motorzangon die Möglichkeit haben, urn die Rohrsoktion 22 vor- und zurückzuschwenken, von der N-Divisionsschaltung 206 an den Computer 29 falsche Impulse abgegeben werden. Die Fähigkeit der N-DiVisionsschaltung 2O6, auf- und abwärts zu zählen, schafft einen Ausgleich für das Rück- und Vorwärtsschwenken der- Motorzangen und verhindert die Abgabe jeglicher Falschimpulse.

Wenn man zu Zwecken der Erläuterung annimmt, daß der Außendurchmesser der Rohrsektion 22 dem fünffachen Durchmesser des Zwischenrades 201 entspricht, dann wird der Verschlüßler 20k 50 000 Impulse für jede Umdrehung der Rohrsektion erzeugen. Wenn "N" an der N-Eingabeschaltung 207 mit 500 festgesetzt wird, so wird die N-Divisionsschaltung 206 für jede Umdrehung der Rohrsektion 100 Impulse auf der Leitung 208 erzeugen, und jeder Impuls wird 1% einer Drehung der Rohrsektion darstellen. Es ist zu ersehen, daß der Drehungszähler gemäß der Erfindung in einem weiten Bereich von Rohrsektion-Durchmessern verwendet werden kann, indem einfach die Zahl "N" dem Verhältnis zwischen dem Zwischenraddurchmesser und dem Außendurchmesser der Rohrsektion angepaßt wird, um das Signal

²^ auf der Leitung 208 auf 100 Impulsen pro Rohr sekt ionurndrehung zu halten. Ferner kann die Zahl "N" auch so gewählt werden, daß sie die Auflösung von 1% pro Impuls vergrößert oder verkleinert. Der Drehungszähler gemäß der Erfindung hat eine bedeutend höhere Auflösung als Drehiingszähler nach dem Stand der Technik, die jedes Signal bei je 1/10 einer Umdrehung erzeugen.

Der erfindungsgemäße Drehungszähler ist bei der Verschraubung _von Premium-Gewindeverbindungen ganz besonders von Nutzen. Bei solch einer Verbindung ist die Zahl der zwischen der Lage des Bezugsdrehmoments und derjenigen dos minimalen Drehmoments (s. Fig. 2) ausgeführten Dre-

hungen sehr klein, manchmal geringer als eine vollständige Drehung. Insofern ist eine feinere Auflösung als 1/10 einer Drehung erforderlich, um eine gute Verbindung herzustellen. Bei einer Stoßverbindung der Premium-Art ist es erwünscht, zwischen der Stirnfläche der Rohrsektion und einer Schulterfläche in der Rohrkupplung eine Metall-an-Metall-Abdichtung zu haben. Bei Vorrichtungen nach dem Stand der Technik ging man. davon aus, daß eine solche Abdichtung bewerksteiligt worden ist, wenn ein vorbestimmter Drehmomentwert erreicht worden ist. Mit dem Erfindungsgegenstand können eine Anzahl von Drehungen oder ein Bruchteil einer Drehung gemessen wErden, wenn zugleich ein spezieller Drehmomentwert erreicht wird, um sehr viel genauer zu bestimmen, wann die Abdichtung bewerkstelligt ist.

Es sei bespielsweise angenommen, daß das Verhältnis der Durchmesser von Rohr und Zwischenrad "5" ist und daß eine Drohung von 0,7 ausgeführt werden soll. Wenn die Zahl "N" mit 550 festgesetzt wird, so wird der N-Divisionszähler bei einer Drehung der Rohrsektion von 0,7 dann 100 Ausgangsimpulse erzeugen, wobei jeder Impuls 1% der gewünschten Umdrehung wiedergibt.

Für jedes der obigen Beispiele kann die Zahl ¹¹N" mit einer simplen Formel gefunden werden. Wenn gewünscht ist, "P" Impulse pro Umdrehung des drehenden Bauteils der Verbindung zu erzeugen, und wenn der Außendurchmesser des Verbindungsbauteils "OD", der Durchmesser des Zwischenrades "WD" ist sowie der Verschlüßler "E" Impulse pro Umdrehung des Zwischenrades erzeugt, dann ergibt sich für "N" die folgende Formel:

N = (OD/WD) (E/P)

Wenn erwünscht ist, "P" Impulse bei einer vorbestimmten Zahl "T" von Drehungen dos Verbindungsbauteils zu erzeugen, dann ergibt sich für "N" die Formel:

N = T(OD/WD) (E/P)

. 22 -

Die Fig. 4 zeigt eine Vorrichtung zur Rohrverschraubung sowie ein Steuersystem hierfür. Die Rohrsektionen 22 und 2'jb, die Rohrkupplung 23, der Drehmomentwandler 27, das Zangcnfernsteuergerät 28 sowie die Ein-Ausgabegerate 31 sind zu den gleich bezeichneten, in Fig. 1 gezeigten Teilen gleichartig. Die Drehungszähler 25, 26 können von der Bauart nach Fig. 1 oder nach Fig. 3 sein. Ein Motorzangenaggregat 21 weist Zangen 220 zum Erfassen der Rohrsektion 22, einen Zangenmotor 221 zum Drehen der Zangen 220 und eine Hydraulikpumpen- sowie Vorratsbehälterbau— einheit 222 zur Lieferung von unter Druck stehender Flüssigkeit zum Antrieb des Motors 221 auf. Die Zangen 220, der Motor 221 und die Baueinheit 222 sind in der einschlägigen Technik bekannt, weshalb Einzelheiten nicht gezeigt sind.

Zwischen den Motor 221 sowie die Pumpen- und Behälterbaueinheit 222 ist ein Drosselventil 223 eingeschaltet, wobei bei geöffnetem Drosselventil 223 Druckflüssigkeit von der Baueinheit 222 durch eine Vorlaufleitung 224, durch das Ventil 223 und durch eine Vorlaufleitung 225 zum Motor 221 fließt. Von letzterem fließt die Flüssigkeit durch eine Rücklaufleitung 226, durch das Ventil 223 und durch eine Rücklaufleitung 227 zur Pumpen- und Behälterbaueinhext 222 zurück. Zur Druckentlastung des Motors 221 wird bei Schließen des Ventils 223 ein (nicht gezeigter) Bypass geöffnet, um die Leitungen 224 und 227 zu verbinden.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung nach dem Stand

der Technik kann der Computer 29 über die Zangenfernsteuerung 28 ein Abschaltsignal an das Motorzangenaggregat geben, um die Motorzangen bei Erreichen entweder einer guten oder einer schlechten Verbindung automatisch stillzusetzen. Bei der in Fig. ¹I gezeigten Vorrichtung kann der

Computer 29' das Abschaltsignal zur Betätigung des Ventils 223 liefern, er kann aber auch ein Steuersignal über die Zangonfernstouerung 2o abgeben, um das Drossel-

ft *· φ

-rte-

ventil 223, wie nachfolgend beschrieben wird, zu steuern.

Das Festfressen, Reißen oder Deformieren der Gewinde an einem Rohr oder einer Kupplung kann in hohem Maß vermindert oder ausgeschaltet werden, wenn die relative Drehgeschwindigkeit zwischen den beiden zu ver schraub enden Teilen begrenzt wird. Das in Fig. k dargestellte System kann dazu dienen, die Bedienungsperson dahingehend zu warnen, daß sie die Geschwindigkeit am Motorzangenaggregat 21 herabsetzt, oder dazu, die Geschwindigkeit unter Verwendung des Drosselventils 223 selbsttätig zu steuern. Der Computer 29' ist zum Computer 29 von Fig. 1 gleichartig und enthält einen Taktgeber, der ein Taktsignal mit einer

*° vorbestimmten Frequenz erzeugt. Der Computer 29' kann programmiert sein oder es kann mit ihm eine Standard-Zählschaltung verbunden sein, van Taktimpulse zu akkumulieren und ein Signal für abgelaufene Zeit abzugeben. Die für den maximal erwünschten Wert verstrichene Zeit kann durch

^ das Tastenfeld der Ein-Ausgabegeräte 31 eingegeben und gespeichert werden. Jedesmal, wenn ein Drehungssignalimpuls vom Drehungszähler 25 empfangen wird, kann die vom letzten Drehungssignalimpuls an verstrichene Zeit mit der gespeicherten Zeit verglichen werden, um festzustellen, ob der maximale Umdrehungswert überschritten \forden ist.

In Fig. 5 ist ein Programmablaufplan für den Computer 29' gezeigt, %*obei für die Bedienungsperson ein Warn-

signal erzeugt wird, wenn ein maximaler Umdrehungsx*ert

überschritten wird. Das Programm beginnt bei dem Kreis 23O (Start) und geht in eine Verzweigung 231 (Prüfung Modus 1 oder 2) ein. Die Bedienungsperson muß bestimmen, in welchem Modus für die spezielle, der Prüfung 35

zu unterwerfende Rohrgeschwindigkeit zu arbeiten ist.

Es sind zwei Arbeitsweisen notwendig, um einen Bereich an Umdrehungsgeschwindigkeiten von langsam - mit Impulsen

O L. I

- 2Ί
hex jedem Zehntel einer Drehung - bis schnell - mit bis zu 200 Impulsen pro Umdrehung - zu untersuchen. Bei Modus 1 wird die Frequenz- oder Iinpulsrate für die höheren Geschwindigkeiten gemessen, bei Modus 2 wird die Periode zwischen Impulsen für die niedrigeren.

Geschwindigkeiten gemessen.

Bei Wahl von Modus 2, wozu in typischer Weise ein Schalter am Computer 29· verwendet wird, zweigt das Programm an der Verzweigung 231 bei Modus 2 zu einem Programmbefehl 2**8 (bringe Taktgeber auf neuesten Stand) ab, wodurch die verstrichene Zeit durch Zufügen der abgelaufenen Zeit, seitdem der Taktgeber letztmalig aktualisiert worden ist, auf den letzten. Stand gebracht wird. Dann geht das Programm in eine Verzweigung 232 (Drehsignalimpuls?) ein. Wenn kein Drehsignalimpuls erzeugt worden ist, so zweigt das Programm bei NEIN zum Kreis 233 (Hauptprogramm) ab und geht zum Hauptprogramm zurück, bis nächstmalig das Programm bei Kreis

230 eingeht. Da die Geschwindigkeit, mit der der Computer vom Hauptprogramrn zu dem in Fig. 5 geaeigten Programm abzweigt, die im Maximum erwartete Impulsfrequenz für die geringeren Geschwindigkeiten übersteigt, wird das Programm während des Wartens auf einen Drehungssignal—

** impuls in Schleife geführt. Wenn ein Drehsignalimpuls erzeugt worden ist, zweigt das Programm bei JA ab, um einen Programmbefehl 23^t (Taktgeber speichern ET) auszuführen, wodurch bewirkt wird, daß der Computer den Wert der verstrichenen Zeit ET, die zwischen Drehsignalssähl-

impulsen akkumuliert wurde, speichert. Dann führt das Programm einen Programmbefehl 235 (Taktgeber rückstellen = 0) aus, um die gespeicherte Zeit ET zum Akkumulieren einer neuen abgelaufenen Zeit zurückzustellen.

Anschließend tritt das Programm in eine Verzweigung 236 (Prüfe ET) ein, wo der gespeicherte Wert der verstrichenen Zeit ET auf einen niedrigen oder einen hohen Wert

geprüft wird. Wenn die Zeit unter einem vorbestimmten Wert liegt, so treten die Drehsignalimpiilse zu schnell auf, was anzeigt, daß die Umdrehungsgeschwindigkeit zu hoch ist. Das Programm zweigt bei NIEDRIG ab, um einen Programmbefehl 237 (Warnung) auszuführen, so daß ein Signal erzeugt wird, das der Bedienungsperson anzeigt, daß sie die Umdrehungsgeschwindigkeit herabsetzen soll. Daraufhin wird die Bedienungsperson diese Geschwindigkeit vermindern, so daß die Warnung erlischt. Das Programm geht zum Kreis 233 über, d.h., es geht zum Hauptprogramm zurück. Wenn die Zeit höher als der vorbestimmte Wert ist, so treten die Drehsignalimpulse langsamer auf, was anzeigt, daß die Geschwindigkeit unter dem Wert für eine Warnung liegt. Das Programm geht bei HOCH von der Ver-•3 zweigung 236 ab, um einen Programmbefehl 238 (Löschen) auszuführen, wodurch das Warnlicht gelöscht wird. Hierauf tritt das Programm in den Kreis 233 ein, d.h. es. geht zum Haup.tprogramm zurück. Die Programinbefehle 257 und 238 können auch dazu verwendet werden, die Geschwin-

^w digkeit des Motorzangenaggregats direkt zu regeln.

Bei Wahl von Modus 1 zweigt das Programm an der Verzweigung 251 bei Modus 1 ab, um einen Programmbefehl (Zufügen neuer Drehsignalimpulse zum Zähler) auszuführen,

wobei die Drehsignalimpulse, die seit der letzten Schleife durch das Programm von Fig. 5 aufgetreten sind, einer Zählsumme in einem Zähler zugefügt werden. Hierauf wird ein Programmbefehl 2*tO (bringe Taktgeber auf neuesten Stand) ausgeführt, wodurch die verstrichene Zeit durch

Zufügen der seit dem letzten Mal, als der Taktgeber auf den neuesten Stand gebracht wurde, abgelaufenen Zeit aktualisiert wird. Dann geht das Programm in eine Verzweigung 2¹Ii (Prüfen der Taktzeit) ein, um die verstrichene Zeit mit einem vorbestimmten Wert zur Bestimmung

zu vergleichen, ob genügend Zeit verstrichen ist, um die Zahlen der Drchsignalimpulse zu prüfet*. Wenn die verstrichene Zeit zu gering ist, so zweigt das Programm

IO I

bei KEINE ZEIT zum Kreis 235 ab, um zum Hauptprogramm zurückzukehren.

Wenn die Prüfperiode verstrichen ist, zweigt das Programm am Verzweigungspunkt 24l bei ZEIT ab, um einen Prograinmbefehl 242 (Taktgeber rückstellen = 0) auszuführen. Anschließend wird ein Programmbefehl 243 (Speichern Drehsignalimpuls-Zählsumme) ausgeführt, um die Zählsumme im Zähler zu speichern. Dann geht das Programm in eine Verzweigung 244 (Prüfe Drehsignalimpuls-Zählsumme) ein, um die Zählsumme mit einem vorbestimmten Wert zu vergleichen. Wenn die Zählsurame hoch ist, so zweigt das Programm bei HOCH ab, um einen Programmbefehl 245 (Warnung) auszuführen, wodurch angezeigt wird, daß die maximal genehme Geschwindigkeit überschritten worden ist. Ist die Zählsumme zu niedrig, so zweigt das Programm bei NIEDRIG ab, um einen Programmbefehl 246 (Warnung löschen) auszuführen, so daß das Warnsignal erlischt. Die Programmbefehle 245 und 246 können auch dazu herangezogen werden, das Motorzangenaggregat zu steuern. Nach jedem der Befehle 245, 246 führt das Programm den Programmbefehl 247 (Rückstellen der Drehsignalimpulszahl = 0) aus, um die Zählsumme

auf Null zurückzuführen. Hierauf tritt das Programm nc
^iiJ zum Hauptprogramm am ICreis 253 hin aus.

Alle im Programm von Fig. 5 angesammelten Werte können am Beginn des Hauptprogramms initialisiert werden. Bei Modus 1 ist die gezählte Impulsfrequenz relativ hoch.

Deshalb zählt das Programm die Anzahl der Impulse, die in einer vorbestimmten verstrichenen Zeit auftreten, um die Drehgeschwindigkeit zu bestimmen. Bei Modus 2 ist die Impulszählrate relativ niedrig. Insofern speichert das Programm die zwischen gezählten Impulsen ver-

strichene Zeit auf, um die Drehgeschwindigkeit zu bestimmen.

In Form eines Elockdiagrainms ist in Fig- 6a ein logiecher Schaltkreis gezeigt, der im wesentlichen der Logik des Ablaufplans von Modus 2 in Fig. 5 gleichwertig ist. Eine eine Minimalanzahl von Takt signalimpulsen zwischen Drehimpuls en darstellende Zahl wird auf einer Dateneingabeleitung 25O einem Speicher 251 eingegeben. Diese Zahl wird in einen voreinstellbaren Zähler 252 auf einer Leitung 253 als voreingestellter Eingang geladen. Die Taktimpulse sind auf einer Leitung 25^ ein Eingang für den Eingangsanschluß 255-1 einer UND-Schaltung 255. Die Drehsignalimpulse vom Zähler sind auf einer Leitung

256 ein Eingang zum Setzeingang des Zählers 252 und zum Eingangsanschluß 257-1 einer UND-Schaltung 257. Ein Ausgang des Zählers 252 liegt am invertierenden Eingang 257-2 der UND-Schaltung 257, deren Ausgang 257-3 mit einer Leitung 258 (Warnung) verbunden ist. Der Ausgang des Zählers 252 ist auch mit einer Leitung 259 (Warnung löschen) und mit einem invertierenden Eingang 255-2 der UND-Schaltung .255 verbunden, deren Ausgang 255-3 an den Zähleingang des Zählers 252 angeschlossen ist.

Wenn ein Drehsignalimpuls auftritt, wird der Zähler 252 auf die voreingestellte Zahl gesetzt. Der Zähler spricht auf die Taktimpulse an, um von der voreingestellten Zahl abwärts zu zählen, und er erzeugt einen "O"-Ausgang, um die UND-Schaltungen 255 sowie 257 wirksam zu machen. Wenn die voreingestellte Zahl vor Auftreten des nächsten Drehsignalimpulses erreicht wird, so liefert der Zähler auf der Leitung 259 eine "1", um das Warn-

signal zu löschen und die UND-Schaltungen 255 sowie

257 unwirksam zu machen. Der nächste Drehsignalimpuls stellt den Zähler wieder auf die voreingestellte Zahl ein, und dieser macht die UND-Schaltungen 255, 257 wirksam. Wenn der nächste Drehsignalimpuls auftritt,

bevor die voreingestellte Zahl von Taktimpulsen bis auf Null herunter gezählt worden ist, so liefert die UND-Schaltung 257 auf der Leitung 258 eine "1", um das

.. ,. O^IOIUJ

Warnsignal anzuschalten, was anzeigt, daß die maximale Drohgeschwindigkeit überschritten worden ist. Der Drehsignalinipuls setzt auch den Zähler 252, um den Zählzyklus wieder einzuleiten, zurück.

In Form eines Blockdiagramms zeigt die Fig. 6b einen logischen Schaltkreis, der der Logik des Ablaufplans von Modus 1 in Fig. 5 im wesentlichen gleichwertig ist. Eine eine Maximalanzahl von Drehsignalimpulsen pro N Taktimpul

JO sen darstellende Zahl wird auf einer Dzitenexngabeleitung 260 einem Speicher 261 eingegeben. Diese Zahl wird in einen voreinstellbaren Zähler 2Ö2 auf einer Leitung 263 an einem voreingestellten Eingang geladen. Die Drehsignal impulse sind auf einer Leitung 26k ein Eingang für den Eingangsanschluß 265-1 einer UND-Schaltung 265. Die Taktimpulse sind auf einer Leitung 266 ein Eingang zu einer durch N dividierenden Schaltung 267, von der ein Ausgang mit einem Setzeingang des Zählers 262 und einem Eingang 268-1 einer UND-Schaltung 268 verbunden ist. Ein Ausgang des Zählers 262 liegt am invertierenden Eingang 268-2 der UND-Schaltung 268, deren Ausgang 268-3 mit einer Leitung 269 (Warnung löschen) verbunden ist. Der Ausgang des Zählers 262 ist auch mit einer Leitung 27Ο (Warnung) sowie mit einem invertierenden Eingang 265-2 der UND-Schaltung 265 verbunden, deren Ausgang 2Ö5-3 an den Zähleingang des Zählers 262 angeschlossen ist.

Nach dem Auftreten von N. Taktinipulsen liefert die Divisionsschaltung 267 eine "1", um den Zähler 262 auf die voreingestellte Zahl zu setzen. Der Zähler 262 spricht auf die Drehsignalimpulse an und zählt von der voreingestellten Zahl abwärts. Zum Wirlcsammachen der UND-Schaltungen 265, 268 erzeugt der Zähler 262 einen "O"-Ausgang. Wenn die voreingestellte Zahl auf Null heruntergezählt ist, bevor N weitere Taktimpulse auftreten, liefert der Zähler 262 auf der Leitung 27Ο eine "I¹¹, um das Warnsignal zu schalten und die UND-Schaltungen 265, 268 un-

- 2Ϊ -

if irk s am zu machen. Worin die Schaltung 267 eine "1" liefert , worden der Zähler 262 zurückgestellt und die UND-Schaltungen 265, I'GVi wirksam gemacht, um den Zählzyklus wieder einzuleiten. Liefert die Schaltung 267 eine "1", bevor die voreingestellte Zahl von Drehsignalinrpulsen gezählt ist, so erzeugt die UND-Schaltung 268 auf der Leitung 269 eine "1", um das Warnsignal zu löschen, und der Zähler 262 wird zurückgestellt.

Die Befehle 237 und 2 (15 (Warnung) von Fig. 5 oder die Signale (Warnung) auf den Leitungen 258 und 27Ο von Fig. 6a bzw. 6b können dazu verwendet werden, das Ventil 223 von Fig. k zu steuern. Wenn das Ventil 223 betätigt wird, während das Anzeigen der Warnung ausgegeben ist, dann wird das Ventil 223 moduliert, da die Drehgeschwindigkeit ansteigt und abnimmt. Die Regelung kann unter Anwendung einer üblichen Schaltung mit Impulsbreitenmodulation erreicht werden, um die Ansprechzeit des Ventils und des Motors passend zu machen.

Die Erfindung betrifft somit eine Geschwindigkeitssteuerung für eine Vorrichtung zur Herstellung einer Gewindeverbindung zwischen einem Paar von zu verschraubenden Teilen. Die Vorrichtung enthält eine Einrichtung zum Drehen des einen Teils mit Bezug zum anderen Teil, eine auf das Drehen ansprechende Einrichtung zur Erzeugung eines gepulsten Signals, das die von dem einen Teil ausgeführten tatsächlichen Drehungen mit einer Frequenz, die der Umdrehungsgeschwindigkeit des einen Teils proportional ist,

"0 darstellt, eine Einrichtung zur Erzeugung eines Signals, das dc:s tatsächliche, dem einen Teüvcn der Einrichtung zum Drehen vermittelte Drehmoment konnzeichnet, und eine auf das tatsächliche Drehungssignal ansprechende Einrichtung zur Erzeugung einer Anzeige für eine Bedienungsperson, um

^d5 diejEinrichtung zum Drehen eines der Teile zu verlangsamen. In einer derartigen Vorrichtung kommen eine Einrichtung zur Steuerung der Drehgeschwindigkeit des einen Teils zur

32-1 3 IUb

_ 20 -

Anwendung, die eine auf das tatsächliche Drehungssignal ansproclictute Einrichtung zur Erzeugung eines die Impulsdichte dos tatsächlichen Drehungssignals darstellenden Signals, eine Hinrichtung zur Erzeugung eines einen Maxiinalwort Tür eine gewünschte maximale Drehgeschwindigkeit des einen Teils darstellenden Signals und eine Einrichtung, die auf das tatsächliche Drehzahlsignal sowie das maximale Drehzahlsignal anspricht, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, wenn der tatsächliche Drehungswert größer ist als der maximale Wert, wobei die Einrichtung zur Erzeugung einer Anzeige auf das Ausgangssignal zur Erzeugung einer Anzeige für die Bedienungsperson anspricht, um die Geschwindigkeit der Einrichtung zum Drehen zu verlangsamen, einschließt. Dcis tatsächliche Drehzahlsignal kann durch Akkumulieren einer Zählsumme, die die verflossene Zeit zwischen den tatsächlichen Drehungsimpulsen oder die Zahl der während einer vorbestimmten Zeitspanne auftretenden tatsächlichen Drehungsimpulse darstellt, erzeugt werden. Die Einrichtung zur Steuerung umfaßt auch eine auf das Ausgangssignal zur Erzeugung eines Geschwindigkeitssteuersignals ansprechende Einrichtung, und die Einrichtung zum Drohen spricht auf das Geschwindigkeitssteuersignal an, um die Drehgeschwindigkeit des einen Teils zu bestimmen.

Claims

Patentansprüche

1. Einrichtung zur Steuerung der Drehgeschwindigkeit eines drehenden Teils in einer Vorrichtung zur Herstellung von Schraubverbindungen zwischen zwei mit Gewinde versehenen Teilen, mit einer Einrichtung zur Drehung des einen Teils mit Bezug zum anderen Teil, mit einer auf die Drehung des einen Teils ansprechenden Einrichtung zur Erzeugung eines gepulsten Signals, das die von dem einen Teil ausgeführten Drehungen mit einer zur Drehgeschwindigkeit des einen Teils proportionalen Frequenz darstellt, und mit einer auf das tatsächliche Drehsignal ansprechenden Einrichtung zur Lieferung einer Anzeige für die Bedienungsperson zur Verlangsamung der Dreheinrichtung, gekennzeichnet durch eine auf das tatsächliche Drehsignal ansprechende Einrichtung zur Erzeugung eines einen Wert, mit dem die tatsächlichen Drehsignalimpulse erzeugt werden, darstellenden Signals, durch eine Einrichtung zur Speicherung einer voreinge-

stellten Zahl, die eine maximale Inipulsdichte für eine gewünschte Maxiinalgeschwindigkeit der Drehung des einen Teils darstellt, und durch eine auf das tatsächliche Drehwertsignal und das maximale Dichtesignal ansprechende Einrichtung zur Lieferung eines Ausgangssignals, wenn der tatsächliche Drehwert größer als der maximale Wert ist, wobei die Einrichtung zur Lieferung einer Anzeige auf das Ausgangssignal zur Lieferung einer Anzeige für die Bedienungsperson zur Verlangsamung der Geschwindigkeit der drehenden Einrichtung anspricht .

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung eines den tatsächlichen Drehwert darstellenden Signals einen voreinstellbaren Zähler (252) mit einem Setzeingang, der mit der Einrichtung zur Erzeugung eines gepulsten tatsächlichen Drehsignals (256) verbunden ist, mit einem Zähleingang, der mit einem Taktgeber zur Erzeugung einer Impulsfolge (25^) mit einer vorgegebenen Frequenz verbunden ist, und mit einem voreingestellten Eingang, der mit der Einrichtung (251) zur Speicherung einer voreinstellbaren Zahl, die die maximale Impulsdichte darstellt, verbunden ist, ^ΔΌ umfaßt, daß der voreinstellbare Zähler auf jeden der tatsächlichen Drehsignalimpulse zur Zurückstellung der voreingestellten Zahl in den voreinstellbaren Zähler und auf die Taktimpulse zum Abwärtszählen von der voreingestellten Zahl anspricht und daß die Ein-

richtung zur Lieferung; nlnea Au»Ranff.ssi.Riinls auf dio JOi-zougung eines der tatsächlichen Drohsignalirnpulse zur Lieferung des Ausgangssignals anspricht, bevor die voreingestellte Zahl auf Null heruntergezählt

ist.
35

_ "5—

3· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekcnnzei chnet, daß die Einrichtung zur Lieferung einer Anzeige für die Bedienungsperson auf die auf Null heruntergezählte Zahl, bevor der nächste Drehsignalimpuls auftritt, zur Unterbrechung der Lieferung der Anzeige für die Bedienungsperson anspricht.

^lk. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Drehung auf ein Geschwindigkeitssteuersignal zur Bestimmung der Drehgeschwindigkeit des einen Teils anspricht und daß die Einrichtung zur Steuerung der Drehgeschwindigkeit eine auf das Ausgangssignal zur Erzeugung des Geschwindigkeitssteuersignals ansprechende Einrichtung umfaßt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung eines den tatsächlichen Drehwert darstellenden Signals einen voreinstellbaren Zähler (262) mit einem Setzeingang, der mit einem Taktgeber zur Erzeugung einer Impulsfolge (266) mit einer vorbestimmten Frequenz verbunden ist, mit einem Zähleingang, der mit der Einrichtung zur Erzeugung eines gepulsten tatsächlichen Drehsignals (264) verbunden ist, und mit einem voreingestellten Eingang, der mit der Einrichtung (261) zur Speicherung einer voreinstellbaren, die maximale Impulsdichte darstellenden Zahl verbunden ist, umfaßt und daß der voreinstellbare Zähler _auf jeden N-Taktimpuls zur Rückstellung der voreingestellten Zahl in den voreinstellbaren Zähler sowie auf die tatsächlichen Drehsignaliinpulse zum Abwärtszählen von der voreingestellten Zahl anspricht, wobei die Einrichtung zur Lieferung eines Ausgangssignals auf

°° das Abwärtszählen der voreingostellten Zahl zu Null hin vor der Erzeugung eines der N-ten Taktimpulse zur Lieferung des Ausgangssignals anspricht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Lieferung einer Anzeige für die Bedienungsperson auf die Erzeugung eines der N-ten Taktimpulse zur Unterbrechung der Lieferung der Anzeige für die Bedienungsperson anspricht, bevor die voreingestellte Zahl auf Null heruntergezählt ist.

7- Einrichtung zur Steuerung der Drehgeschwindigkeit eines drehenden Teils in einer Vorrichtung zur Herstellung von Schraubverbindungen zwischen zwei mit Gewinde versehenen Teilen, mit einer auf ein Geschwindigkeitsstouorsignal ansprechenden Einrichtung zur Drehung des einen Teils mit Bezug zum anderen Teil mit einer durch das Geschwindigkeitssteuersignal bestimmten Geschwindigkeit und mit einer auf die Drehung des einen Teils ansprechenden Einrichtung zur Erzeugung eines gepulsten Signals, das die von dem einen Teil ausgeführten tatsächlichen Drehungen mit einer zur Drehgeschwindigkeit des einen Teil proportionalen Frequenz darstellt,

gekennzeichnet durch eine auf das tatsächliche Drehsignal ansprechende Einrichtung zur Erzeugung eines einen Wert, mit dem die tatsächlichen Drehsignalimpulse erzeugt werden, darstellenden Signals, durch eine Einrichtung zur Speicherung einer voreinge« stellten Zahl, die eine maximale Impulsdichte für eine maximale Drehgeschwindigkeit des einen Teils darstellt, und durch eine auf das tatsächliche Drelniertsignal sowie das maximale Dichtesignal ansprechende Einrichtung zur Erzeugung des Geschwindigkeitssteuersignals, wenn der tatsächliche Drehwert größer ist als das maximale Dichtesignal.

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ü. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung eines den tatsächlichen Drehwert darstellenden Signals einen voreinstellbaren Zähler, der auf die tatsächlichen Drehsignalimpulse und das maximale Impulsdichtesignal zur Einstellung einer voreingestellten Zahl in den voreinstellbaren Zähler sowie auf die Taktimpulse zur Abwärtszählung von der voreingestellten Zahl anspricht, umfaßt und daß die Einrichttmg zur Erzeugung des Geschwindigkeitssteuersignals auf die Erzeugung eines der tatsächlichen Drehsignalimpulse, bevor die voreingestellte Zahl auf Null heruntergezählt ist, zur Erzeugung des Geschwindigkeitssteuersignals anspricht.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7i dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung eines den tatsächlichen Drehwert darstellenden Signals einen voreinstellbaren, auf den N-ton Taktimpuls sowie das maximale Impulsdichtesignal ansprechenden Zähler zur Einstellung einer voreingestellten Zahl in den voreinstellbaren Zähler umfaßt und daß die Einrichtung zur Erzeugung des Goschwindigkeitssteuersignals auf das Abwärtszählen der voreingestellten Zahl auf Null vor der Erzeugung eines der N-ten Taktimpulse zur Lieferung des Ausgangssignals anspricht.