DE4243069A1

DE4243069A1 - Impulswerkzeug, insbesondere Impulsschrauber

Info

Publication number: DE4243069A1
Application number: DE19924243069
Authority: DE
Inventors: Bernhard Polzer
Original assignee: Gardner Denver Deutschland GmbH
Current assignee: Apex Tool Group GmbH and Co OHG
Priority date: 1992-12-18
Filing date: 1992-12-18
Publication date: 1994-06-23
Anticipated expiration: 2012-12-19
Also published as: DE4243069C2

Description

Die Erfindung betrifft ein Impulswerkzeug, insbesondere Im pulsschrauber gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Insbesondere betrifft die Erfindung durch Druckluft angetrie bene Impulsschrauber zur Aufnahme von Schraubwerkzeugen.

Derartige Impulsschrauber sind mit einem von Druckluft ge speisten Antriebsmotor ausgerüstet, der eine Abtriebswelle antreibt, die das Werkzeug, insbesondere das Schraubwerkzeug, trägt. Zur Sicherung einer bestimmten Qualität der Schraub verbindung wird das Drehmoment während des Schraubvorgangs ermittelt und mit einem der gewünschten Qualität der Schraub verbindung entsprechenden Sollwert verglichen. Sobald dieser Sollwert des Drehmoments erreicht wird, erfolgt die Abschal tung des Schraubers. Hierzu ist der Schrauber mit einer Ein richtung zur Drehmomenterfassung versehen. Im einzelnen ist im Gehäuse des Schraubers eine Meßelektronik untergebracht, mit der über elektrische Leitungen ein Dehnungsmeßstreifen auf der Abtriebswelle befestigt ist. Die digitalen Ausgangssignale der Meßelektronik können hierbei auf einem gehäusefesten optoelektronischen Empfänger, etwa einem Foto transistor, übertragen werden, dessen Ausgangssignale in ei ner Aufbereitungsschaltung aufbereitet und über Signalleitun gen zu einer extern angeordneten Meß- und Steuerelektronik übertragen werden. Dort erfolgt der Vergleich des ermittelten Drehmoments mit dem Sollwert, so daß bei Erreichen des Soll werts ein Signal zum Ausschalten eines in dem Druckluftzu fuhrkanal angeordneten Ventils gegeben wird.

Derartige drehmomentgesteuerte Impulsschrauber haben sich in der Praxis bewährt. Allerdings kann es bei Fehlen des Impuls schraubers selbst oder bei einem Fressen der Schraubverbin dung erfolgen, daß der Sollwert des Drehmoments bereits nach einer geringen Anzahl von Impulsen erreicht wird, mithin der Schrauber abgeschaltet und der den Schrauber betätigenden Person das Erreichen des vorgegebenen Drehmoments angezeigt wird. Gleichwohl entspricht die erzielte Schraubverbindung nicht der gewünschten Qualität.

Aufgabe der Erfindung ist es, insbesondere bei Impulsschrau bern eine Verfeinerung der Bestimmung der Qualität einer Schraubverbindung zu erreichen, die zusätzlich zur Drehmomen terfassung bzw. dem drehmomentabhängigen Abschalten des Werk zeugs ein weiteres Kriterium zur Beurteilung der Qualität der Schraubverbindung gibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnen den Teil des Anspruches 1 enthaltenen Merkmale gelöst, wobei zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung durch die in den Unteransprüchen enthaltenen Merkmale gekennzeichnet sind.

Nach Maßgabe der Erfindung wird zusätzlich zur Drehmomenter fassung auch die Anzahl der Impulse oder Drehwinkel bis zum drehmomentgesteuerten Erreichen der Schraubverbindung vorge nommen, so daß über die Anzahl der Impulse oder Drehwinkel ein weiteres Beurteilungskriterium für die Qualität der Schraubverbindung zur Verfügung steht. Falls beispielsweise für eine bestimmte Qualität einer Schraubverbindung eine An zahl von Impulsen von 15-20 vorgeben wird und der Schrauber nach Erreichen des Sollwerts des Drehmoments abgeschaltet wird, ergibt sich durch die Zählung der Impulse oder Drehwin kel eine weitere Anzeige dahingehend, ob für diesen Schraub vorgang die Anzahl der Impulse oder Drehwinkel innerhalb des vorgegebenen Fensters für die Impulse oder Drehwinkel liegt. Hat der Schrauber bis zum Erreichen des Sollwerts des Drehmo ments nur drei Impulse ausgeführt, so ergibt sich trotz Er reichen des vorgegebenen Drehmoments eine Anzeige, daß man gels Erreichen der vorgegebenen Impuls- oder Drehwinkelzahl nicht die gewünschte Qualität der Schraubverbindung erreicht ist, was auf einen Fehler des Schraubers selbst oder der Schraubverbindungen beruhen kann, beispielsweise bei einem Fressen der Schraubverbindung.

Vorzugsweise erfolgt die Anzeige, ob die gezählten Impulse innerhalb des Fensters liegen oder die Grenzwerte des Fen sters unter- bzw. überschritten sind, durch eine optische An zeige entweder am Schrauber selbst oder extern an der Meß- oder Steuerelektronik. Die Anzeige am Gerät hat den Vorteil, daß die Bedienungsperson sofort die Qualität der Schraubver bindung beurteilen kann.

Um eine absolut zuverlässige Zählung der Impulse und Drehwin kel zu erreichen, ist es zweckmäßig, wenn die Zählung ab ei nem bestimmten vorgegebenen Schwellwert des Drehmoments bei Beginn des Schraubvorgangs erfolgt. Geeignet für die Impuls zählung ist insbesondere die Zählung der Drehmomentspitzen des Schraubers.

Zweckmäßigerweise ist der Impulszähler im Schrauber angeord net und über Signalleitungen mit einer Meß- und Steuerungs elektronik verbunden. In der Meß- und Steuerungselektronik kann zusätzlich zum erreichten Drehmoment der Schraubverbin dung auch die Anzahl der notwendigen Impulse gezählt und da mit dokumentiert werden.

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Er findung rein schematisch anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigen:

Fig. 1 einen an eine Meß- und Steuerelektronik ange schlossenen Impulsschrauber sowie,

Fig. 2 ein Diagramm der ermittelten Drehmomente eines Impulsschraubers über die Zeit.

In der Figur ist mit 1 ein Impulsschrauber bezeichnet, der in konventioneller Weise einen Antriebsmotor beinhaltet, welcher von Druckluft gespeist ist und eine mit 2 bezeichnete Ab triebswelle impulsartig antreibt. Die Abtriebswelle 2 kann ein Schraubwerkzeug tragen, wobei im dargestellten Ausfüh rungsbeispiel das Ende der Abtriebswelle 2 als Mehrkant zum Eingriffin eine Imbusschraube oder zum Eingriff in eine Schraubnuß ausgebildet ist. Der Impulsschrauber 1 beinhaltet ferner eine Vorrichtung zur Drehmomenterfassung, die für der artige Geräte konventionell ist und somit nicht beschrieben werden muß. Die durch die Einrichtung zur Drehmomenterfassung ermittelten Drehmomentsignale werden über Signalleitungen 3 zu einer im dargestellten Ausführungsbeispiel externen Meß- und Steuerelektronik 4 gegeben, wo die Auswertung der Signale erfolgt. Im besonderen wird das ermittelte Drehmoment mit ei nem für eine bestimmte Qualität einer Schraubverbindung fest vorgegebenen Drehmoment verglichen. Sobald dieses Drehmoment erreicht wird, schaltet die Meß- und Steuerelektronik ein in der Druckluftleitung 5 angeordnetes Ventil 6 ab, so daß die Druckluftzufuhr zum Impulsschrauber 1 gesperrt und mithin der Impulsschrauber abgeschaltet wird.

Um die Qualität einer Schraubverbindung noch besser beurtei len zu können, erfolgt beim dargestellten Werkzeug eine Im pulszählung, wozu zweckmäßigerweise im Schrauber 1 ein an sich bekannter Impulszähler angeordnet ist. Die vom Im pulsgeber ermittelten Zählsignale werden über entsprechende Signalleitungen zur Meß- und Steuerelektronik 4 geführt, wo ein Vergleich mit einem vorgegebenen Fenster für die Impulse stattfindet. Vorzugsweise optisch wird dann angezeigt, ob die gezählten Impulse innerhalb oder außerhalb des Fensters lie gen. Selbstverständlich kann anstelle einer optischen Anzeige auch eine andere, etwa akustische Anzeige gegeben werden, die in Verbindung mit der Anzeige des Drehmoments der das Werk zeug betätigenden Person ein zusätzliches Kriterium für die Beurteilung der Schraubverbindung gibt.

Anstelle einer Impulszählung kann auch eine Drehwinkelzählung erfolgen, die gegenüber der Impulszählung eine weitergehende Verfeinerung ergibt, jedoch im Falle eines Impulsschraubers eines zusätzlichen Prozeßrechners bedarf, um die tatsächli chen Drehwinkelschritte im Vergleich zu dem vorhergehenden Drehwinkel durch Differenzmessung zu bestimmen.

Um eine zuverlässige Impuls- oder Drehwinkelzählung zu errei chen, die für eine exakte Beurteilung der Qualität einer Schraubverbindung maßgeblich ist, erfolgt die Zählung zweck mäßigerweise erst ab Erreichen eines vorgegebenen Schwell werts des Drehmoments zu Beginn der Schraubverbindung. Ab Er reichen dieses Schwellwerts werden die Impulse gezählt, was in geeigneter Weise durch Zählung der auftretenden Dreh momentspitzen erfolgt. Sobald das vorgegebene Drehmoment der Schraubverbindung erreicht wird, erfolgt das Abschalten des Schraubers und damit auch die Beendigung der Puls- oder Dreh winkelzählung. Der nunmehr erreichte Wert ist für die zusätz liche Bestimmung der Qualität der Schraubverbindung maßgeb lich.

Die Anzeige der Impulszählung, insbesondere die Anzeige, ob die Zählung innerhalb oder außerhalb des vorgegebenen Fen sters für die Impuls- oder Drehwinkelzählung liegt, kann ex tern erfolgen, so daß in einem Rechner für jede Schraubver bindung die erreichte Impuls- oder Drehwinkelzählung zum Zwecke der Dokumentierung erfaßt wird. Es ist aber auch mög lich, die Anzeige am Gerät, also am Schrauber selbst vorzuse hen, so daß der Bedienungsmann sofort die Qualität der Schraubverbindung über die Impulszählung zusätzlich zum er reichten Drehmoment beurteilen kann.

Fig. 2 zeigt links eine weiche Schraubverbindung, bei der die Drehmomentzuwächse gering sind, wohingegen rechts eine harte Schraubverbindung mit hohem Drehmoment gezeigt wird, wobei dort die Drehmomentzuwächse über die Zeit gesehen vergleichs weise groß sind. Mit Md ist der Schwellwert für das Drehmo ment bezeichnet, ab dem die einzelnen Drehmomentspitzen ge zählt werden, die in Fig. 2 mit S bezeichnet sind.

Claims

1. Impulswerkzeug, insbesondere Impulsschrauber, mit einem in einem Gehäuse angeordneten, eine Abtriebswelle für ein Schraubwerkzeug antreibenden Antriebsmotor und ei ner Einrichtung zur Drehmomenterfassung, deren Signale von einer Meß- und Steuereinheit ausgewertet werden, die den Schrauber bei Erreichen eines zur Sicherstel lung einer bestimmten Schraubqualität vorgegebenen Drehmoments abschaltet, dadurch gekennzeichnet, daß zu sätzlich zur Drehmomenterfassung eine Impuls- oder Drehwinkelzählung des Schraubers (1) erfolgt und die bis zur Beendigung des Schraubvorgangs gezählten Im pulse oder Drehwinkel zusätzlich zur Bestimmung der Qualität der Schraubverbindung herangezogen werden.

2. Schrauber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gezählten Impulse oder Drehwinkel mit einem für die Schraubverbindung vorgegebenen Impuls- oder Drehmoment fenster verglichen und das Unter- oder Überschreiten der Fenstergrenzwerte vorzugsweise optisch angezeigt wird.

3. Schrauber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeige am Schrauber selbst oder extern an der Meß- und Steuerelektronik erfolgt.

4. Schrauber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Puls- oder Drehwinkelzäh lung ab einem vorbestimmten Schwellwert des Drehmoments erfolgt.

5. Schrauber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Impulszählung durch Zäh lung der Drehmomentspitzen der Schraubers (1) erfolgt.

6. Schrauber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß eine Einheit zur Impuls und/oder Drehwinkelzählung im Schrauber (1) angeordnet ist und durch Signalleitungen (3) mit einer extern an geordneten Meß- und Steuerelektronik (4) verbunden ist.