DE4310936A1

DE4310936A1 - Einrichtung zum Kompensieren des Überschwingens oder Überschießens bei einem kraftbetriebenen Werkzeug

Info

Publication number: DE4310936A1
Application number: DE4310936A
Authority: DE
Inventors: Hugh L Whitehouse
Original assignee: Stanley Works
Current assignee: Stanley Works
Priority date: 1992-04-03
Filing date: 1993-04-02
Publication date: 1993-10-07
Also published as: US5315501A; GB2265728A; GB2265728B; JPH07164344A; GB9307010D0; JP2957838B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft sich drehende kraftbetrie bene Werkzeuge und insbesondere ein Steuer- und Regelsystem sowie ein Verfahren zum Kompensieren von Drehmomentüberschwin gen oder -überschießen in solchen Werkzeugen.

Ein Anwendungsgebiet der Erfindung besteht im Festziehen von mit Gewinde versehenen Befestigungselementen, obwohl die Prin zipien der vorliegenden Erfindung in verschiedener Hinsicht Anwendung finden können. Bei einem typischen kraftbetriebenen Werkzeugsystem, auf das sich die vorliegende Erfindung be zieht, weist das Befestigungswerkzeug einen Drehmoment-Meß wertwandler auf, der mit einer Mikroprozessor-Meßeinheit- Kombination verbunden ist. In einem solchen gesteuerten oder geregelten Werkzeug wird ein analoges Drehmomentsignal vom Drehmoment-Meßwertwandler im Werkzeug der Mikroprozessor- Meßeinheit zugeführt, in der ein Zieldrehmoment eingestellt worden ist. Wird das Zieldrehmoment erreicht, so wird ein Steuersignal von der Meßeinheit ausgesandt, um das Werkzeug abzuschalten. Bei einem fluidbetriebenen Werkzeug kann der Abschaltemechanismus ein solenoidbetriebenes Ventil im Werk zeug sein. In einem elektrischen Werkzeug kann das Abschalten durch einen elektronischen Schalter erreicht werden. Bei einer Gewinderverbindung, die für großes Drehmoment ausgelegt ist, kann Trägheit in den sich in ihrer Geschwindigkeit verlangsa menden Hochgeschwindigkeitselementen im Werkzeug möglicher weise das Enddrehmoment des Werkzeugs wesentlich über das An haltedrehmoment des Werkzeugs treiben, und ein Abschalte- oder Bremsmechanismus kann nicht schnell genug reagieren, um ein Überschwingen oder Überschießen des Drehmoments über das am Meßgerät eingestellt Zieldrehmoment zu verhindern.

Eine Möglichkeit, das vorgenannte Problem zu korrigieren, ist es, den Einstellpunkt der Meßeinheit nach unten nachzustellen, so daß das Überschießen das Enddrehmoment bis auf den Wert des Zieldrehmoments bringt. Einige gegenwärtig erhältliche Steue rungen haben eingebaute Schaltungen, um diese Einstellung automatisch vorzunehmen, wobei tatsächlich nach einigen weni gen Arbeitsvorgängen ein Lernen des geeigneten eingestellten Kompensationspunktes stattfindet. Das Problem bei diesem Lösungsversuch besteht darin, daß die Drehmomentrate bei Befe stigungsvorgängen selten gleichförmig ist, so daß die Größe des Überschießens variiert. Eine Steuerung, die von vorherigen Betätigungsvorgängen mit hohen Drehmomentraten gelernt hat, den Einstellpunkt zu verringern, wird ein niedriges Enddreh moment ergeben, wenn die Drehmomentrate des nächsten Arbeits vorganges plötzlich niedrig ist.

Es wäre daher im höchstens Ausmaß wünschenswert, ein System und ein Verfahren zum Kompensieren von Drehmomentüberschießen zu schaffen, das der Steuerung den dynamischen Charakter des verwendeten kraftbetriebenen Werkzeugs lehrt, insbesondere die Kurve zu finden, d. h. eine mechanische Funktion, die die Dreh momentrate bei dem speziellen Befestigungsvorgang zum Über schießen im Werkzeug in Beziehung setzt. Dann wird eine Über wachung oder Beobachtung der Drehmomentrate eines Arbeitsvor ganges bewirkt, während das Werkzeug tatsächlich den Vorgang durchführt, so daß der Drehmomenteinstellpunkt in genau dem richtigen Ausmaß abgesenkt werden kann, um das Überschießen zu kompensieren, das mit der Drehmomentrate verknüpft ist.

Es ist daher eine Hauptaufgabe der Erfindung die Schaffung eines neuen und verbesserten Systems und Verfahrens zum Kompensieren von Drehmomentüberschießen in kraftbetriebenen Drehwerkzeugen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines solchen Systems und eines solchen Verfahrens, die es dem Werkzeug ermöglicht, von tatsächlichen Befestigungsvorgängen zu lernen und automatisch sich einzustellen, so daß das Werk zeug selbst den Befestigungsvorgang beobachtet, während dieser geschieht, und Korrekturen zum Kompensieren des Drehmoment überschießens während eines Befestigungsvorganges macht.

Eine speziellere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaf fung eines solchen Systems und Verfahrens, das das Drehmoment überschießen in einer Weise kompensiert, die zufällige Ereig nisse bei kraftbetriebenen Befestigungsvorgängen berücksich tigen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines solchen Systems und Verfahrens, das an existierende Anordnungen von kraftbetriebenen Werkzeugen leicht angepaßt werden kann.

Durch die Erfindung wird ein System und ein Verfahren zum Kom pensieren des Drehmomentüberschießens bei einem kraftbetrie benen Drehwerkzeug geschaffen, bei dem das Werkzeug an einem eingestellten Drehmomentwert abgeschaltet wird, der gleich dem Zielwert des Drehmoments oder kleiner als dieser ist in Abhän gigkeit von der Größe des Drehmomentüberschießens, wobei der eingestellte Drehmomentwert in der folgenden Weise eingestellt wird.

Wird das Werkzeug betrieben, um einen Befestigungsvorgang aus zuführen, so wird die Beziehung zwischen der Drehmomentrate bei dem Befestigungsvorgang und dem Überschießen im Werkzeug bestimmt, die Drehmomentrate beim Vorgang wird überwacht, wäh rend das Werkzeug den Vorgang einstellt, um das Drehmoment überschießen zu kompensieren, das von der vorhergehenden Be ziehung bestimmt worden ist. Die Beziehung zwischen der Dreh momentrate beim Befestigungsvorgang und Überschießen im Werk zeug folgt dem mathematischen Ausdruck Y=K/X, wobei Y das Drehmomentüberschießen, X die Verzögerungszeit, die zum Fest ziehen des Befestigungselements erforderlich ist, und K eine Konstante ist, die durch Verwendung der gemessenen Verzöge rungszeit und des Drehmomentüberschießens während eines vor herigen Vorgangs mit hohem Drehmoment im vorstehenden Ausdruck bestimmt worden ist, wobei die Verzögerungszeit zwischen den selben ausgewählten Bruchteilwerten des Zieldrehmoments gemes sen wird. Während eines nachfolgenden Befestigungsvorgangs wird die Verzögerung zwischen denselben ausgewählten Bruch teilen des Zieldrehmoments gemessen, das Überschießen wird aus dem vorgehenden mathematischen Ausdruck unter Verwendung des vorher bestimmten Wertes von K bestimmt, und der Drehmoment einstellpunkt wird angepaßt, um den berechneten Wert des Über schießens zu kompensieren. Das Vorstehende wird von Vorgang zu Vorgang in einer Weise ausgeführt, die einen laufenden Durch schnitt der Konstante K entwickelt. Obwohl die Verwendung von Drehmoment-Zeit-Raten aus Gründen der Einfachheit und Wirt schaftlichkeit bevorzugt wird, schließt die Erfindung auch den Gedanken ein, eine Drehmoment-Winkel-Rate zu verwenden.

Die vorstehenden und zusätzlichen Vorteile und kennzeichnenden Merkmale der Erfindung werden im folgenden anhand von vorteil haften Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 in einer schematischen Darstellung ein fluidbetätig tes kraftbetriebenes Werkzeug und eine Drehmoment überwachungsanordnung, die System und Verfahren der Erfindung zum Kompensieren von Drehmomentüberschie ßen verwenden;

Fig. 2 eine grafische Darstellung eines typischen Dreh moments gegen den Drehwinkel beim Festdrehen eines mit Gewinde versehenen Befestigungselements;

Fig. 3 in einer grafischen Darstellung die inverse Bezie hung zwischen Drehmomentüberschießen und Verzöge rungsrate, die durch Drehmomentaufbau bewirkt wird und die erfindungsgemäß benutzt wird;

Fig. 4 ein Strukturdiagramm eines Programms zur Durchfüh rung der Erfindung;

Fig. 5A und 5B Programmfließdiagramme, die die Erfindung darstel len;

Fig. 6 ein schematisches Diagramm eines elektrisch betrie benen Werkzeuges und einer Steuereinheit, die System und Verfahren der Erfindung zum Kompensieren von Drehmomentüberschießen verwenden; und

Fig. 7 eine schematische Darstellung, die Werkzeug und Steuereinrichtung von Fig. 6 weiter erläutern.

Fig. 1 zeigt ein fluidbetriebenes kraftbetriebenes Werkzeug und eine Drehmomentüberwachungsanordnung, die System und Ver fahren der Erfindung zum Kompensieren von Drehmomentüberschie ßen verwenden. Die vorliegende Erfindung ist ebenso auf elek trische Werkzeuge anwendbar, wie dies weiter unten noch deut licher beschrieben wird. Das kraftbetriebene Werkzeug 10 ist als kraftbetriebenes Drehwerkzeug für die Verbindung zum Fest schrauben von Schrauben, Muttern und anderen mit Gewinde ver sehenen Befestigungselementen gezeigt. Typischerweise weist ein Befestigungsluftwerkzeug einen Handgriff 13, einen Steuer schalter 14, einen Hochgeschwindigkeitsmotor 16 mit vielen Flügeln, ein Untersetzungsgetriebe 18 zum Verringern der Geschwindigkeit und zum Erhöhen des Drehmoments und einen Aus gangsantrieb 20 auf, der mit einem Befestigungselement verbun den werden soll. Arbeitsfluid wie z. B. Druckluft wird von einer (nicht gezeigten) geeigneten Quelle dem Motor 16 durch eine Zuführungsleitung 22 zugeführt, in der ein Filter 24, Regelventil 26 und ein Schmierelement 28 in dem Fachmann wohl bekannter Weise verbunden sind. Der Ausgangsantrieb 20 ist mit einem Vorsprung 30 für Verbindung mit der Hülse eines Dreh moment-Meßwertwandlers 32 versehen, der wiederum mit einem Vorsprung 34 für Verbindung mit der Hülse 36 verbunden ist, die an ein Befestigungselement zum Festziehen desselben angelegt werden soll. Anders gesagt wird die Hülse 36 direkt durch den Werkzeugausgangsantrieb 20 durch direkte Kopplung angetrieben, die durch den Wandler 32 geschaffen wird.

Fig. 1 stellt auch eine typische Befestigungstätigkeit dar, bei der Bleche 40, 42 eines Werkstücks durch ein Befestigungs element 44 verbunden werden, das einen Gewindebolzen 46 und eine Mutter 48 aufweist, wobei die letztere in bekannter Weise in die Hülse 36 hineinpaßt. Der Ausgang des Wandlers 32 ist durch eine Leitung 50 mit dem Eingang einer Mikroprozessor- Meßeinheit-Kombination 52 verbunden, die weiter unten detail lierter beschrieben werden wird. Das Werkzeug 10 weist auch ein solenoidbetriebenes Absperrventil 54 in bekannter Weise auf, und der Ausgang der Mikroprozessor-Kombination 52 ist über eine Leitung 56 mit dem Ventil 54 verbunden, um dasselbe in noch zu beschreibender Weise zu steuern. Der Fachmann wird erkennen, daß das in Fig. 1 gezeigte Werkzeug auch ein elek trisch angetriebenes Werkzeug mit einem elektronischen Abschaltschalter sein könnte, der im Werkzeug oder in einer Entfernung von demselben angeordnet ist, und zwar anstelle des solenoidbetriebenen Absperrventils. Der Fachmann wird weiter erkennen, daß der Wandler in das Werkzeug eingebaut werden könnte, daß das Werkzeug feststehen könnte anstatt in der Hand gehalten zu werden, und daß solche feststehenden Werkzeuge einzeln oder in Vielfachanordnungen aufgestellt sein könnten.

Beim Betrieb der Anordnung von Fig. 1 zum Befestigen eines Befestigungselementes wie z. B. des mit 44 bezeichneten, wird ein analoges Drehmomentsignal vom Wandler 32 an den Eingang der Mikroprozessor-Meßeinheit-Kombination 52 angelegt, in der ein Drehmomentzielwert eingestellt worden ist. Wird der Ziel wert erreicht, so wird ein Steuersignal von der Kombination 52 über die Leitung 56 zum Ventil 54 gesandt, das das Werkzeug 10 beim Zieldrehmoment abschaltet. Für eine detailliertere Beschreibung von Konstruktion und Betrieb eines fluidbetätig ten Werkzeugs, wie z. B. eines Werkzeugs mit solenoidbetätigter Abschaltung, wird auf US-PS 4 903 783 vom 27. Februar 1990 mit dem Titel "Solenoid gesteuertes Druckluftwerkzeug" verwiesen. Der Inhalt dieser Patentschrift wird hiermit auch zur Offenba rung der vorliegenden Patentanmeldung gemacht.

Bei einer Gewindeverbindung mit hohem Drehmoment kann Trägheit in den abgebremst werdenden Hochgeschwindigkeitselementen in Werkzeug 10 möglicherweise das endgültige Werkzeugdrehmoment weit über das Anhaltedrehmoment des Werkzeugs treiben, und das solenoidbetätigte Ventil 54 kann nicht schnell genug reagie ren, noch ist seine natürliche innere Bremswirkung ausrei chend, um ein Überschießen des Drehmoments bis oberhalb des Zieldrehmoments zu verhindern, das in der Meßeinheit 52 einge stellt ist. Eine Möglichkeit, dieses Problem zu korrigieren, besteht darin, den Umfang des Überschießens zu messen und den Einstellpunkt der Meßeinheit nach unten zu verstellen, so daß das Überschießen das Enddrehmoment erhöht bis zum Zieldrehmo ment. Einige Steuerungen führen diese Einstellung automatisch durch, wobei praktisch der richtige Kompensationseinstellpunkt nach einigen wenigen Vorgängen gelernt wird. Wie dies bereits erwähnt wurde, ist die Drehmomentrate bei Befestigungsvorgän gen selten gleichförmig mit dem Ergebnis, daß die Größe des Überschießens variiert, so daß eine Steuerung, die gelernt hat, den eingestellten Wert von vorherigen Vorgängen mit hohen Drehmomenten zu erniedrigen, ein unakzeptierbares niedriges Enddrehmoment ergeben wird, wenn die Drehmomentrate beim nächsten Vorgang plötzlich niedrig ist.

Die Drehmomentrate eines Befestigungsvorgangs ist definiert als die Anzahl von Drehmomenteinheiten, die pro Umdrehung anwächst, z. B. 30 Newtonmeter (Nm) anwachsen pro Umdrehung, oder einfach 30 Nm/Rev, wobei Rev (= Revolution) die Umdrehung bezeichnet. In Fig. 2 ist eine typische Funktion 60 des Dreh moments gegen den Winkel dargestellt, die beim Festschrauben eines mit Gewinde versehenden Befestigungselements auftritt, die eine nicht lineare Drehmomentrate 62 während des Anziehens (pull-up) zeigt, der eine lineare Drehmomentrate 64 folgt. Insbesondere hat ein freilaufender Bolzen keine Drehmoment rate, und wenn der Kopf des Bolzens das Werkstück erreicht, kann sich das Drehmoment um 25 Nm erhöhen, z. B. in einer 90°-Drehung oder 1/4 einer Umdrehung wie in Fig. 2. Die Dreh momentrate des Vorganges würde dann 100 Nm pro Umdrehung sein. In der Praxis ist die Drehmomentrate jedoch selten konstant, insbesondere beim Beginn eines Vorganges, bei der die Kompo nenten zuerst zusammengezogen werden. Beim Beispiel der Fig. 5 kann das Drehmoment 5 Nm in den ersten 30°, 15 Nm in den nächsten 30° und 25 Nm in den letzten 30° erreicht haben. Die Drehmomentrate würde dann in den innerhalb der ersten 30° 60 Nm pro Umdrehung, in den zweiten 30°, in denen das Drehmoment vom 5 auf 15 Nm angewachsen ist, 120 Nm pro Umdrehung betra gen, während in den letzten 30°, wo sich das Drehmoment von 15 auf 25 Nm erhöht, die Drehmomentrate immer noch 120 Nm pro Umdrehung wäre. Eine Möglichkeit die Drehmomentrate eines Vorgangs zu klassifizieren, besteht darin, die sich ändernde Drehmomentrate zu ignorieren. Eine andere Art, die Drehmoment rate eines Vorgangs zu klassifizieren besteht darin, den Dreh winkel, bis die Hälfte des Enddrehmoments erreicht ist, zu vernachlässigen, und dann die Drehmomentrate für den Punkt auf halbem Wege zum Enddrehmoment zu messen. Dieses Verfahren eli miniert den Teil des Befestigungszyklus mit den größten Verän derungen, kann jedoch irreführend sein, wenn man versucht, Werkzeuge bei bestimmten Vorgängen anzuwenden. Befestigungs vorgänge haben normalerweise eine anwachsende Drehmomentrate während des ursprünglichen Anziehens, was durch elastische und plastische Deformierung der zusammengeklammerten Teile mit niedriger Drehmomentrate bewirkt wird. Sind diese Unregelmä ßigkeiten geglättet, so wird die Drehmomentrate steiler und linear, was die lineare Elastizität des Befestigungselementes selbst wiederspiegelt, wobei teilweise sogar ein lineares Nachgeben der zusammengeklammerten Teile eingeschlossen ist.

Wenn für das Anziehen nur ein kleiner Prozentsatz des Ziel drehmoments benötigt wird und anschließend ein steiles line ares Anwachsen stattfindet, wird ein Vorgang als ein harter Vorgang klassifiziert. Nimmt das Anziehen mit niedriger Dreh momentrate einen beträchtlichen Prozentsatz des Zieldrehmo ments in Anspruch, so wird ein Vorgang als ein sanfter Vorgang klassifiziert. Ein Vorgang kann sehr hart oder sehr weich sein oder eine irgendwo dazwischen liegende Drehmomentrate aufwei sen. Vorgänge, die linear von ungefähr 5% des Zieldrehmoments zu 100% des Zieldrehmoments in 30° variieren, stellen die praktische Grenze der Vorgangshärte dar, die bei Befestigungs vorgängen mit Gewinden auftreten.

Bei den meisten Vorgängen mit hoher Drehmomentrate gibt es einen anfänglichen nichtlinearen Zeitraum mit niedrigerer Rate, während der die zusammengeklammerten Teile elastische und plastische Verformung erfahren, worauf dann ein steiles lineares Anwachsen zu den gewünschten Größen stattfindet, ähnlich wie dies durch Kurve 60 in Fig. 2 dargestellt ist. Es ist erfindungsgemäß festgestellt worden, daß bei einem gege benen Werkzeug bei einem gegebenen Einlaßdruck die Drehmo ment-Winkel-Steigung zum Überschießen in Korrelation gesetzt werden kann. D. h., daß eine Drehmomentrate von 10 Nm/rev. ein 5%iges Überschießen bewirken kann und 20 Nm/rev. 15% bewir ken kann. Überschießen kann bei harten Vorgängen bedeutend, bei sanften Vorgängen vernachlässigbar sein.

Bei der Drehmoment-Winkel-Analyse wird normalerweise ein Win kelkodierer in einem Werkzeug verwendet. Es gibt jedoch keinen Grund, warum nicht die Beziehung zwischen Drehmoment und Zeit verwendet werden kann, wodurch die Notwendigkeit für einen Kodierer wegfällt. Bei diesem Versuch, an die Sache heranzu gehen, würde man mit dem Messen von Zeit bei irgendeinem nie drigen Drehmoment im linearen Teil der Drehmoment-Winkel-Rate beginnen, z. B. bei 25% des Zieldrehmoments, das auf der Meßeinheit eingestellt ist. Dann würde man z. B. bei 75% des Zieldrehmoments aufhören zu messen und die gemessene Zeit mit der Größe des Überschießens vergleichen. Wenn die genaue Zeit (in Millisekunden), die von 25% bis zu 75% beim nächsten Befestigungselement detektiert wird, so wird der Einstellpunkt schnell abgesenkt, um das Werkzeug bei einem niedrigen Drehmo ment abzuschalten, und man erlaubt es dem Überschießen, das Werkzeug und das Befestigungselement bis zum Zieldrehmoment weiterzubewegen. Ein entscheidender Punkt, der dabei auftritt, besteht darin, was man tun soll, wenn die Zeit kürzer oder länger ist.

Die vorliegende Erfindung verwendet die Beziehung, die aus Be rechnungen und Beobachtungen bestimmt wurde, daß das Über schießen umgekehrt proportional zur Rate der Verzögerung ist, die durch Aufbau von Drehmoment bewirkt wird. Je kürzer die Verzögerungszeit ist, um so höher ist die mittlere Verschie bung, d. h. das Überschießen. Dies folgt dem einfachen quadra tischen Ausdruck von Y = K/X oder K = XY, wo Y das Überschie ßen, X die Verzögerungszeit, die zum Festziehen des Befesti gungselements benötigt wird, und K eine Konstante ist. In Fig. 3 zeigt die Kurve 68 mittlere Verschiebung oder Überschießen als eine Funktion der Anzahl der Werkzeugrotorumdrehungen, die notwendig sind, um das Befestigungselement festzuziehen. Wie dies bereits bemerkt wurde, kann die Größe der Winkelumdrehun gen des Rotors im linearen Teil der Drehmomentratenkurve durch die Zeit ersetzt werden. Fig. 3 zeigt, daß dann, wenn es nur wenige Rotorumdrehungen von lose bis fest gibt, die mittlere Verschiebung oder das Überschießen hoch ist. Kleine Unter schiede in der Drehmomentrate bei harten Vorgängen bewirken große Unterschiede in mittlerer Verschiebung oder Überschie ßen.

Die Konstante K im Ausdruck Y = K/X wird bestimmt, indem die gemessene Verzögerungszeit und das Überschießen des Drehmo ments während eines vorherigen Vorgangs mit hoher Drehmoment rate im Ausdruck verwendet wird, wobei die Verzögerungszeit zwischen ausgewählten Bruchteilwerten des Zieldrehmoments gemessen wird. Wird dies z. B. für die Zeit von 25% bis 75% des Zielwertes und das Überschießen angewendet, das bereits beim Durchführen eines Vorgangs mit hoher Drehmomentrate gefunden worden ist, und werden die beiden Größen multipli ziert, so erhält man im obigen Ausdruck K. Bei einem nachfol genden Vorgang kann man wiederum die Zeit von 25 bis 75% des Zieldrehmoments feststellen und sie durch K dividieren, um das zu kompensierende Überschießen zu finden. Da es immer zufälli ge Elemente bei dem Befestigen mit kraftbetriebenen Werkzeugen gibt, muß eine gewisse Mittelwertbildung von K stattfinden. Da außerdem das Überschießen sehr klein wird, wenn die Verzöge rungszeit anwächst, ist es zusätzlich notwendig, alle Zeit werte oberhalb eines gewissen Wertes zu ignorieren.

Das Verfahren dieser Erfindung kann kurz wie folgt zusammen gefaßt werden. Während das Werkzeug 10 betätigt wird, um einen Befestigungsvorgang auszuführen, insbesondere einen harten Vorgang, wird die Beziehung zwischen der Drehmomentrate beim Befestigungsvorgang und dem Überschießen im Werkzeug bestimmt. Die Drehmomentrate im Vorgang wird beobachtet, während das Werkzeug das Anziehen durchführt, und der Drehmomenteinstell punkt wird nachgestellt, während das Werkzeug den Befesti gungsvorgang ausführt, um das Drehmomentüberschießen zu be stimmen, das aus der vorgenannten Beziehung zwischen Drehmo mentrate und Überschießen bestimmt worden ist. Die Beziehung zwischen Drehmomentrate beim Befestigungsvorgang und Über schießen im Werkzeug folgt dem mathematischen vorher beschrie benen Ausdruck Y = K/X. Die Konstante K wird unter Verwendung der gemessenen Verzögerungszeit X und des Drehmomentüberschie ßens Y während eines Vorgangs mit hoher Drehmomentrate im Aus druck bestimmt, wobei die Verzögerungszeit zwischen gemessenen Bruchteilwerten des Zieldrehmoments gemessen wird. Während eines nachfolgenden Befestigungsvorgangs wird die Verzöge rungszeit zwischen denselben ausgewählten Bruchteilwerten des Zieldrehmoments gemessen, das Überschießen wird aus dem vorstehenden mathematischen Ausdruck unter Verwendung des vorher bestimmten Wertes von K berechnet, und der Drehmoment einstellpunkt wird angepaßt, um den berechneten Wert des Über schießens zu kompensieren. Das Vorstehende wird von Vorgang zu Vorgang in einer Weise durchgeführt, die einen laufenden Durchschnittswert der Konstanten K ergibt.

Vorteilhafterweise wird die Kompensation des Überschießens erfindungsgemäß durch die verhältnismäßig einfache Anordnung der Fig. 1 erreicht, die nur den Drehmomentwandler 32, d. h. den Meßwertwandler 32 für das Drehmoment, und die program mierte Mikroprozessor-Meßeinrichtung der Kombination 52 benötigt. Das System dieser Erfindung ist in Fig. 4 darge stellt, die ein Strukturbild der hauptsächlichen Module in einem Teil eines typischen Programms im Mikroprozessor der Kombination 52 zum Durchführen der Erfindung zeigt. Das momen tane Drehmoment, das vom Wandler oder Meßwertwandler 32 erhalten wird, wird an einen Eingang jedes der Programmodule 70 und 72 angelegt, die die Zeit bestimmen, bei dem die ausgewählten Bruchteilwerte des Zieldrehmoments auftreten, z. B. 25 und 75% beim vorliegenden Beispiel. In dieser Verbin dung legt ein anderes Modul 74, das das in der Meßeinrichtung eingestellte Zieldrehmoment enthält, dieses Zieldrehmoment an einen anderen Eingang der Module 70 und 72. Die Ausgänge der Module 70 und 72 werden an die Eingänge eines Moduls 76 ange legt, das die Verzögerungszeit zwischen den ausgewählten Bruchteilwerten des Zieldrehmoments berechnet, d. h. die Größe X in der Beziehung K = XY.

Das vom Wandler 32 erhaltene momentane Drehmoment wird auch an den Eingang eines Moduls 80 angelegt, der das Enddrehmoment oder Spitzendrehmoment während des Befestigungsvorgangs be stimmt, und dies wird dann als ein Eingang an ein Modul 82 angelegt, das auch einen Eingang vom Zieldrehmoment-Modul 74 empfängt, wobei das Modul 82 das Überschießen des Drehmoments bestimmt, d. h. die Größe Y in der Beziehung K = XY.

Die Ausgänge der Module 76 und 82 werden an die Eingänge eines Moduls 90 angelegt, das die Konstante K entsprechend der Beziehung K = XY bestimmt. Der Wert von K wird dann verwendet, um das Überschießen bei nachfolgenden Vorgängen zu bestimmen, um den eingestellten Drehmomentwert nachzuregeln, wie dies vorher beschrieben worden ist. Insbesondere wird das Ausgangs modul 90, d. h. der Wert von K als ein Eingang an ein Modul 92 angelegt, das das Überschießen entsprechend der Beziehung Y = K/X berechnet. Der andere Eingang zum Modul 92 ist die Verzögerungszeit X, die vom Modul 76 erhalten wird. Der Aus gang von Modul 92, d. h. der berechnete Wert des Überschießens Y, wird an den Eingang eines Moduls 94 angelegt, der den ein gestellten Drehmomentpunkt in der Meßeinrichtung einstellt, um eine Kompensation bezüglich des berechneten Wertes des Über schießens durchzuführen.

Wie dies vorher erwähnt wurde, ist es notwendig, alle Zeitab lesungen zu ignorieren, die über eine gewisse Anzahl von Millisekunden hinausgehen, da das Überschießen sehr klein wird, wenn die Zeit anwächst. Wenn das Überschießen klein wird, so wird es untergehen in den zufällig gestreuten Dreh momentwerten, die immer bei jedem Befestigen mit kraftbetrie benen Werkzeugen auftreten. Eine Drehmomentablesung 1% über dem Zielwert kann in einer Zeit von 25% bis 75% von 30 Millisekunden auftreten, und es kann auch bei einem Zeitinter vall von 25% bis 75% von 300 Millisekunden auftreten. Wird K bei 300 ms berechnet und der nächste Vorgang ergibt 30 ms von 25% bis 75% des Zieldrehmoments, würde die Meßeinrich tung 52 automatisch den Einstellpunkt reduzieren, um ein 10%iges Überschießen zu kompensieren (300 ms mal 1% = 3; 30 mx mal 10% = 3). Für praktische Zwecke verhindert man gemäß einer bevorzugten Arbeitsweise der Erfindung die Hebel wirkungen der Effekte des Streuens kleiner zufälliger Werte in bezug auf die K = XY-Kurve, indem alle Vorgänge weggelassen werden, die mehr als 30 ms ergeben.

Es folgt nun eine detailliertere Beschreibung des Verfahrens der Erfindung. Zuerst wird die Mikroprozessor-Meßeinheit 52 auf ihren Zieldrehmomentwert eingestellt, und das Werkzeug 10 wird für einen Befestigungsvorgang betrieben. Der nächste Schritt besteht in der Messung der Zeit, die zwischen ausge wählten Bruchteilwerten des Zieldrehmoments vergangen ist, z. B. zwischen 25 und 75% des Zieldrehmoments. Wie dies vorher beschrieben wurde, ist dies normalerweise im linearen Bereich der Drehmomentratenkurve, und es können andere Prozentberei che, z. B. 30 bis 50, 35 bis 60 usw. verwendet werden. Die ge messene Zeit wird als X₁ bezeichnet. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird, wenn diese gemessene Zeit oder irgendeine andere gemessene Zeit X größer als 30 ms ist, eine Kompensation des Überschießens nicht durchgeführt, und dieser Befestigungsvorgang wird von dem Verfahren ausgelassen.

Der nächste Schritt besteht darin, das Zieldrehmoment vom ge messenen Drehmoment abzuziehen, um das Überschießen zu finden, und diese Größe wird als Y₁ bezeichnet. Im folgenden Schritt werden die Verzögerungszeit X₁ und das Überschießen Y₁ mitein ander multipliziert, um den Wert der Konstanten K₁ zu erhal ten.

Als nächstes wird das Werkzeug 10 während eines zweiten Befe stigungsvorganges betrieben und es werden, während das Werk zeug läuft, die nächsten drei Schritte ausgeführt, um Über schießen zu kompensieren. Insbesondere wird erst die Verzö gerungszeit von 25 bis 75% des Zieldrehmoments gemessen und diese als X₂ bezeichnet. Als nächstes wird K₁ vom ersten Befestigungsvorgang durch die gemessene Zeit X₂ vom zweiten Vorgang dividiert, um einen Wert eines vorbestimmten Über schießens bei diesem Vorgang zu bestimmen. Dieser vorbestimmte Wert des Überschießens wird als Y_2p bezeichnet. Dieser Schritt ist mathematisch durch den Ausdruck Y_2p = K₁/X₂ definiert. Im letzten Schritt dieses Teils des Verfahrens wird zunächst das vorhergesagte Überschießen Y_2p zum Zieldrehmoment hinzugefügt. Diese Größe wird dann in das Quadrat des Zieldrehmoments divi diert oder geteilt. Das Ergebnis ist der neue Drehmomentein stellpunkt, d. h. der Einstellpunkt der Meßeinrichtung der Kombination 52 wird auf diesen Wert verringert. Insbesondere ist der neue Einstellpunkt S₂ definiert durch die Beziehung:

S₂ = ((Zielwert)/(Zielwert + Y_2p)) (Zielwert).

Der nächste Teil des Verfahrens betrifft das Herstellen eines laufenden Durchschnittswerts der Konstanten K. Um einen solchen Durchschnittswert von K zu erhalten, besteht der erste Schritt darin, das tatsächliche Überschießen Y_2a eines vorher gehenden Vorgangs zu berechnen. Insbesondere wird der gemes sene Drehmomentwert M₂ durch den eingestellten Drehmomentwert S₂ dividiert. Das Ergebnis wird dann mit dem Zieldrehmoment wert multipliziert, und vom Ergebnis wird das Zieldrehmoment subtrahiert. Dies ergibt das tatsächliche Überschießen Y_2a eines vorhergehenden Vorgangs. Zusammengefaßt ist dies:

Y_2a = (M₂/S₂) (Zielwert) - Zielwert.

Als nächstes wird das tatsächliche Überschießen des vorher gehenden Vorgangs mit der gemessenen Zeit des vorherigen Vorgangs multipliziert, um den nächsten Wert K zu finden. Anders gesagt wird Y_2a mit X₂ multipliziert, um K₂ zu finden. Als nächstes wird K₂ von K₁ subtrahiert und 15% dieser Diffe renz werden zu K₁ addiert, um den neuen Wert von K zu erhal ten, d. h. K_2a. Zusammengefaßt ist dies:

K_2a = (K₂ - K₁) (0,15) + K₁.

Die nächsten sechs Schritte sind eine Wiederholung der vorher gehenden sechs Schritte, um einen laufenden Durchschnitt für K darzustellen. Insbesondere wird das Werkzeug 10 in einem dritten Vorgang betrieben, und es wird die Zeit, die von 25% bis 75% des Zieldrehmoments verstrichen ist, gemessen und als X₃ bezeichnet. Als nächstes wird der vorher bestimmte Wert K_2a durch X₃ dividiert, um ein vorhergesagtes Überschießen Y_3p zu finden. Zusammengefaßt ist dies Y_3p = K_2a/X₃. Als nächstes wird ein neuer Drehmomenteinstellwert S₃ wie vorher aus der Beziehung erhalten:

S₃ = ((Zielwert)/(Zielwert + Y_3p)) (Zielwert).

Der Einstellpunkt auf der Mikroprozessor-Meßeinheit 52 wird auf diesen Wert reduziert. Der nächste Schritt besteht darin, wie zuvor das tatsächliche Überschießen Y_3a in einem vorheri gen Vorgang unter Benutzung der Beziehung:

Y_3a = (M₃/S₃) (Zielwert) - (Zielwert)

zu berechnen.

Der nächste Wert von K wird wie vorher durch Multiplizieren des tatsächlichen Überschießens bei vorherigen Vorgang mit der gemessenen Zeit des vorherigen Vorgangs erhalten, d. h. (Y_3a)(X₃) = K₃. Schließlich wird der neue Wert von K wie zuvor bestimmt durch die Beziehung:

K_3a = (K₃ - K_2a) (0,15) + K_2a.

Das Vorstehende wird weiter in den Fig. 5A und 5B dargestellt, die ein Fließschema eines Programms zum Ausführen der Erfin dung zeigen. Die ersten fünf Programmschritte stellen ver schiedene während des Verfahrens benutzte Parameter ein. Ins besondere wird das Zieldrehmoment T_o wie bei 100 angedeutet eingestellt, und Schritt 102 setzt die Zeit X_o, über die alle Ablesungen ignoriert werden, d. h. den 30-ms-Zeitgrenzwert, der in der vorhergehenden Beschreibung erwähnt wurde. Anschließend wird der Prozentsatz des Überschießens, der in Block 104 mit J bezeichnet ist, für die Verwendung beim laufenden Durch schnittsbilden von K eingestellt. Dies war der 15%-Faktor, der im vorherigen Beispiel erwähnt wurde. Die übrigen anfäng lichen Programmschritte 106 und 108 stellen die ausgewählten Bruchteilwerte des Zieldrehmoments ein, die als T₁ und T₂ bezeichnet sind, zwischen denen die abgelaufene Zeit gemessen wird, d. h. die 25% und 75% des Zieldrehmoments, die bei der vorstehenden Beschreibung verwendet worden sind.

Programmschritt 110 stellt den Start eines Zyklus des Pro gramms während eines Befestigungsvorgangs dar, und der erste Schritt, der mit 112 bezeichnet ist, besteht darin, die abgelaufene Zeit, die mit X₁ bezeichnet ist, zwischen den gemessenen Bruchteilwerten des Zieldrehmoments T₁ und T₂ zu messen. Die gemessene abgelaufene Zeit X₁ wird dann mit Grenzwert X_o im Programmschritt 114 verglichen. Ist die gemessene abgelaufene Zeit X₁ größer als der Grenzwert X_o, d. h. größer als 30 ms gemäß dem vorgehenden Beispiel, dann wird keine Kompensation des Überschießens durchgeführt und das Werkzeug wird ganz einfach abgeschaltet beim Zieldrehmoment T_o, wie dies durch den Programmschritt 116 angedeutet ist. Dann kehrt das Programm einfach zum Anfangspunkt 110 zurück. Ist andererseits die gemessene abgelaufene Zeit X₁ kleiner als der Grenzwert X_o, wie dies während des Schritts 114 bestimmt wurde, dann schreitet das Programm fort, um das Überschießen zu kontrollieren, wie dies beim Programmschritt 118 darge stellt ist. Insbesondere erhält man im Programmschritt 120 das vorhergesagte Überschießen Y unter Verwendung der Beziehung Y = K/X, wie es vorher beschrieben wurde, wobei der Wert der Konstante K aus dem vorherigen Vorgang bekannt sein würde. Durch den Programmschritt 122 erhält man den neuen Drehmoment einstellpunkt S, bei dem das Werkzeug gemäß der Beziehung

S = (T_o)²/(T_o+Y),

abgeschaltet wird, wie dies vorher beschrieben wurde, wobei T das Zieldrehmoment ist, das während des Programmschritts 100 eingestellt worden ist, und Y das vorhergesagte Überschießen vom Programmschritt 120 ist. Das Werkzeug wird abgeschaltet, wenn das Drehmoment den Einstellpunkt S überschreitet, wie dies im Programmschritt 124 angedeutet ist.

Der restliche Teil des Programms stellt einen neuen Wert für die Konstante K zum Bilden des laufenden Durchschnitts von K her. Dies wird getan, nachdem das Werkzeug abgeschaltet ist, wie dies durch den Schritt 126 angedeutet ist. Zunächst wird durch den Schritt 128 der gemessene Drehmomentspitzenwert M des vorherigen Vorgangs gemessen, wobei dieser Wert gemessen und gespeichert wird, bevor das Werkzeug abgeschaltet worden ist. Als nächstes wird im Schritt 130 das tatsächliche Über schießen Y vom vorherigen Vorgang entsprechend der Beziehung

Y₁ = (M/S)T_o-T_o

bestimmt, wobei M das gemessene Drehmoment vom Schritt 128, S das eingestellte Drehmoment vom Schritt 122 und T_o der ein gestellte Zieldrehmomentwert während des Schritts 100 ist. Der folgende Schritt 132 findet den nächsten Wert von K, indem das tatsächliche Überschießen des vorherigen Vorgangs mit der ge messenen Zeit zwischen ausgewählten Bruchteilwerten des Ziel drehmoments während des vorherigen Vorgangs wie oben beschrie ben multipliziert wird. Insbesondere findet der Schritt 132 K₁, den nächsten Wert von K, entsprechend der Beziehung K₁ = (Y₁)(X₁), wobei Y₁ das tatsächliche Überschießen vom vorhe rigen Vorgang ist, das durch den Schritt 130 zur Verfügung gestellt wird, und X₁ die gemessene Zeit ist, die durch Schritt 112 zur Verfügung gestellt wird. Schließlich erhält man mit Schritt 134 den nächsten Wert von K, indem der vor herige Wert von K vom nächsten Wert von K, d. h. K₁ subtrahiert wird und indem der Prozentsatz des Überschießens auf diesen Unterschied angewendet wird und das Ergebnis zum vorherigen Wert von K addiert wird. Insbesondere wird im Schritt 134 K_N, der nächste Wert von K, entsprechend der Beziehung

K_N = ((K₁-K) J) + K

gefunden, wobei K₁ der nächste Wert von K vom Schritt 132, K der vorherige Wert von K und J der Prozentsatz des Überschie ßens ist, der durch den Schritt 104 eingestellt ist.

Nach Beendigung des Vorhergehenden kehrt das Programm zum Anfangspunkt 110 für einen nächsten Zyklus zurück.

Beispielsweise sei erwähnt, daß für ein typisches System die Mikroprozessor-Meßeinheit 52 kommerziell erhältlich ist von Stanley Air Tools, Cleveland, Ohio, USA unter der Bezeichnung T701 und T702 und einen Intel 8088 Mikroprozessor und Nach folger wie z. B. Intel 80286, 80386, 80486 usw. aufweist. Das Programm der Fig. 5A und 5B ist für die Ausführung auf dem beispielsweise erwähnten Mikroprozessor in Assembler-Sprache geschrieben.

Obwohl die vorliegende Ausführungsform der Erfindung aus Gründen der Einfachheit und Wirtschaftlichkeit Drehmoment- Zeit-Raten verwendet, schließt die Erfindung auch innerhalb ihres Erfindungsbereiches die Verwendung von Drehmoment- Winkel-Raten ein. In diesem Zusammenhang wird der Fachmann erkennen, daß der im vorstehenden im Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 5 verwendete Ausdruck "Drehmomentrate" sowohl Drehmo ment-Winkel-Raten als auch Drehmoment-Zeit-Raten beschreibt. Die Verwendung von Drehmoment-Winkel-Raten wird durch die Anwendung der Erfindung auf die vorher beschriebenen elek trischen Werkzeuge dargestellt. Insbesondere weist ein elek trisches Werkzeug, das durch einen bürstenlosen Gleichstrom motor betrieben wird, einen Koordinaten-Wandler (resolver) auf der Rückseite des Motors, der ein Rückkopplungssignal an einen Servoverstärker abgibt, und einen elektronischen Schalter auf, der nacheinander Strom an die vielen Pole des Status abgibt, welche Pole den permanentmagnetischen Rotor stoßen und ziehen, so daß er sich dreht. Der Koordinaten-Wandler erlaubt es dem Servoverstärker, ein RPM-Programm (Umdrehungsprogramm) auszu führen, das es in optimaler Weise aufweist, indem das Schalten dazu verwendet wird, die eingestellte Umdrehungszahl zu errei chen und aufrechtzuerhalten. Solche Gleichstrommotoren mit Permanentmagnet-Rotor und geschalteten Polen, die manchmal gepulste Gleichstrommotoren oder bürstenlose Gleichstrommoto ren oder EC-Motoren genannt werden, werden in weitem Umfang in Geräten zum Setzen und Anziehen von Muttern mit Vielfachspin deln und in einigen wenigen Fabrikaten von tragbaren Werkzeu gen verwendet. Der Koordinaten-Wandler, ein integraler Teil des Antriebssystems, wird auch als Kodierer verwendet, der eine Ausgangsspindel-Winkelinformation derjenigen Auflösung liefert, die das Getriebe liefert. Da die Winkelinformation ohne weiteres bei solchen Motoren zur Verfügung steht, ist System und Verfahren dieser Erfindung ohne weiteres auf solche elektrischen Werkzeuge anwendbar.

Bei der vorgehenden Beschreibung der Fig. 1 bis 5 ist der Winkel mit der Zeit gleichgesetzt. Demgemäß ist X die Verzöge rungszeit oder der Verzögerungswinkel, der erforderlich ist, um das Befestigungselement festzuziehen, und K ist eine Konstante, die unter Benutzung der gemessenen Verzögerungszeit oder des Verzögerungswinkels und des Drehmomentüberschießens während eines vorherigen Vorgangs mit hoher Drehmomentrate bestimmt worden ist. Die Verzögerungszeit oder der Verzöge rungswinkel wird zwischen ausgewählten Bruchteilwerten des Zieldrehmoments gemessen. Es würden daher in dem Fließdiagramm der Fig. 5a und 5B in den Blöcken 102, 106, 108, 112 die Größe "Zeit" durch die Größe "Winkel" ersetzt werden müssen.

Ein elektrisches Werkzeug, bei dem die vorliegende Erfindung anwendbar ist, ist in den Fig. 6 und 7 dargestellt. Ein gepulstes elektrisches Gleichstromwerkzeug 140 ist mit einer Steuerungs-Meßeinheitskombination 142 verbunden, die einen Servoverstärker 144, einen Drehmoment-Winkel-Kontroller 146 und eine Meßeinheit 148 aufweist. Ein Drehmoment-Winkel-Meß wertwandler 150 ist im Werkzeug 140 eingebaut. Wie das in Fig. 1 gezeigte Werkzeug 10 hat das Werkzeug 140 einen von Hand betätigbaren Ein-Aus-Schalter 150 und eine Ausgangsantriebs welle 154. In der detaillierteren Darstellung von Fig. 7 ist das Werkzeug 140′ mit der Steuer-Meßeinheit 142′ durch ein Motorkabel 160 und ein Wandlerkabel 162 verbunden. Die Anord nung kann falls gewünscht einen Kasten 164 für externe Verbin dung und ein Hilfskabel 166 einschließen.

Es ist demgemäß ersichtlich, daß die Erfindung ihre Aufgaben löst. Durch die oben beschriebene Ausführungsform werden ein System und ein Verfahren geschaffen, um Drehmomentüberschie ßen zu kompensieren, die die Steuerung des kraftbetriebenen Werkzeuges lehren, den dynamischen Charakter des kraftbetrie benen drehenden Werkzeugs bei der Verwendung zu steuern, wobei insbesondere die mathematische Funktion gefunden wird, die die Drehmomentrate beim betreffenden Befestigungsvorgang und Überschießen im Werkzeug betrifft. Die Beobachtung und Über wachung der Drehmomentrate eines Vorgangs wird daher bewirkt, während das Werkzeug tatsächlich den Vorgang ausführt, so daß der eingestellte Drehmomentpunkt um exakt die richtige Menge verringert werden kann, um eine Kompensation für das Über schießen zu erhalten, das mit dieser Drehmomentrate verknüpft ist. System und Verfahren der Erfindung ermöglichen es dem Werkzeug, von tatsächlichen Befestigungsvorgängen zu lernen und sich automatisch einzustellen, so daß das Werkzeug selbst den Befestigungsvorgang beobachtet, während dieser passiert, und Korrekturen ausführt, um Drehmomentüberschießen während eines Befestigungsvorgangs zu kompensieren. Das offenbarte System und das offenbarte Verfahren berücksichtigen zufällige Ereignisse bei Befestigungsvorgängen mit kraftbetriebenen Werkzeugen, indem ein laufender Durchschnitt der Konstante K gebildet wird. Da nur die Drehmomentmeßwertwandler-Meßein heit-Mikroprozessoranordnung erforderlich ist, ist System und Verfahren der Erfindung verhältnismäßig einfach im Aufbau und kann ohne weiteres an bereits existierende kraftbetriebene Werkzeuganordnungen angepaßt werden. Obwohl die Verwendung von Drehmoment-Zeit-Raten aus Gründen von Einfachheit und Wirt schaftlichkeit bevorzugt wird, ist die Verwendung von Drehmo ment-Winkel-Raten im Bereich der Erfindung mit erfaßt.

Obwohl offenbarte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben worden sind, so geschah dies nur zum Zwecke der Illustration und nicht der Einschränkung.

Claims

1. Verfahren zum Kompensieren des Drehmomentüberschießens oder -überschwingens in einem kraftgetriebenen Drehwerk zeug, bei dem das Werkzeug bei einem Zieldrehmoment abgeschaltet werden soll und tatsächlich bei einem einge stellten Drehmomentwert abgestellt wird, der gleich dem Zieldrehmoment ist oder geringer ist als derselbe in Abhängigkeit von der Größe des Drehmomentüberschießens, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren die Schritte aufweist:

a) das Werkzeug zum Durchführen eines Befestigungs vorgangs zu betätigen,
b) die Beziehung zwischen Drehmomentrate im Befesti gungsvorgang und Überschießen des Werkzeugs zu bestimmen, während das Werkzeug den Vorgang aus führt;
c) die Drehmomentrate im Vorgang zu überwachen, während das Werkzeug den Vorgang ausführt; und
d) den eingestellten Drehmomentwert zu ändern, während das Werkzeug den Vorgang ausführt, um Überschießen zu kompensieren, das mit der Drehmomentrate ver knüpft ist, und zwar entsprechend der Beziehung zwischen Drehmomentrate und Überschießen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beziehung zwischen Drehmomentrate beim Befestigungsvorgang und Überschießen im Werkzeug den mathematischen Ausdruck Y=K/X folgt, wobei Y das Überschießen, X die Verzögerungs zeit, die zum Festziehen des Befestigungselementes erfor derlich ist, und K eine Konstante ist, die durch Verwen dung der gemessenen Verzögerungszeit und des Drehmoment überschießens während eines vorhergehenden Vorgangs mit hoher Drehmomentrate im Ausdruck bestimmt ist, wobei die Verzögerungszeit zwischen gemessenen Bruchteilwerten des Zieldrehmoments gemessen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß während eines nachfolgenden Befestigungsvorgangs die Verzögerungszeit zwischen denselben ausgewählten Bruch teilwerten des Zieldrehmoments gemessen wird, wobei das Überschießen aus dem vorgenannten mathematischen Ausdruck und der Verwendung des vorherbestimmten Wertes von K berechnet wird, und daß der Drehmomenteinstellpunkt nachgestellt wird, um den berechneten Wert des Überschie ßens zu kompensieren.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beziehung zwischen Drehmomentrate beim Befestigungsvorgang und Überschießen im Werkzeug dem mathematischen Ausdruck Y=K/X folgt, wobei Y das Überschießen, X der Verzögerungs winkel, der zum Festziehen des Befestigungselements erforderlich ist, und K eine Konstante ist, die unter Verwendung des gemessenen Verzögerungswinkels und des Drehmomentüberschießens während eines vorhergehenden Vorgangs mit hoher Drehmomentrate in dem Ausdruck bestimmt ist, wobei der Verzögerungswinkel zwischen ausgewählten Bruchteilswerten des Zieldrehmoments gemessen wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß während eines nachfolgenden Befestigungsvorganges der Verzögerungswinkel zwischen denselben ausgewählten Bruch teilswerten des Zieldrehmoments gemessen wird, daß das Überschießen aus dem vorstehenden mathematischen Ausdruck unter Verwendung des vorherbestimmten Wertes von K berech net wird, und daß der Drehmomenteinstellpunkt zum Kompen sieren des berechneten Wertes des Überschießens einge stellt wird.

6. Verfahren zum Kompensieren des Drehmomentüberschießens in einem kraftbetriebenen Drehwerkzeug, bei dem das Werkzeug bei einem Zieldrehmoment abgestellt werden soll und tatsächlich an einem eingestellten Drehmomentwert abgeschal tet ist, der gleich ist dem Zieldrehmoment oder geringer ist als dasselbe in Abhängigkeit von der Größe des Drehmo mentüberschießens, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfah ren die Schritte aufweist:

a) das Werkzeug zur Durchführung eines Befestigungs vorgangs mit hoher Drehmomentrate zu betätigen,
b) die Zeitdauer zwischen ausgewählten Bruchteilen des Zieldrehmoments zu messen, die während des Teils des Befestigungsvorgangs auftreten, in dem die Drehmo mentrate linear ist, um einen Verzögerungszeitwert für das Befestigungselement zu erhalten,
c) das Drehmomentüberschießen bei dem Vorgang zu messen;
d) den Wert von K aus dem Ausdruck K=XY zu bestimmen, wobei Y das Drehmomentüberschießen und X die Verzö gerungszeit ist, die zum Festziehen des Befesti gungselements erforderlich ist,
e) das Werkzeug zum Durchführen des nächsten Befesti gungsvorgangs zu betätigen,
f) die Zeitdauer zwischen denselben ausgewählten Bruch teilen des Zieldrehmoments zu messen, um eine Ver zögerungszeit für den nächsten Befestigungsvorgang zu erhalten;
g) das Drehmomentüberschießen für den nächsten Befe stigungsvorgang aus dem Ausdruck Y=K/X unter Verwen dung des vorherbestimmten Wertes von K und des während des nächsten Befestigungsvorgangs gemessenen Wertes von X zu bestimmen und
h) den eingestellten Drehmomentwert einzustellen, um den berechneten Wert des Überschießens zu kompen sieren.

7. Verfahren zum Kompensieren des Drehmomentüberschießens in einem kraftbetriebenen Drehwerkzeug, bei dem das Werkzeug bei einem Zieldrehmoment abgeschaltet werden soll und tatsächlich bei einem eingestellten Drehmoment abgestellt wird, das gleich dem Zieldrehmoment ist oder niedriger ist als dasselbe in Abhängigkeit von der Größe des Drehmoment überschießens, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren die Schritte aufweist:

a) das Werkzeug zur Durchführung eines ersten Befe stigungsvorgangs zu betätigen,
b) die Zeitdauer zwischen ausgewählten Bruchteilen des Zieldrehmoments zu messen, die während des Teils des Befestigungsvorgangs auftreten, bei denen die Dreh momentrate linear ist, um einen Verzögerungszeitwert für ein Befestigungselement zu erhalten,
c) das Drehmomentüberschießen durch Abziehen des gemes senen Drehmoments am Ende des Befestigungsvorgangs vom Zieldrehmoment zu bestimmen,
d) den Wert von K aus dem Ausdruck K=XY zu bestimmen, wobei Y das Drehmomentüberschießen und X die Verzö gerungszeit ist, die zum Festziehen des Befesti gungselements erforderlich ist,
e) das Werkzeug zur Durchführung eines weiteren Befe stigungsvorgangs zu betätigen,
f) die Zeitdauer zwischen denselben ausgewählten Bruch teilen des Zieldrehmoments zu messen, um eine Verzögerungszeit für den zweiten Befestigungsvorgang zu erhalten,
g) das Drehmomentüberschießen für den zweiten Befesti gungsvorgang aus dem Ausdruck Y=K/X und der Verwen dung des Wertes von K, der während des ersten Befe stigungsvorgangs bestimmt ist, und der Verzögerungs zeit zu bestimmen, die während des zweiten Befesti gungsvorgangs erhalten wurde,
h) einen neuen Drehmomenteinstellwert entsprechend der Beziehung
S = ((Zielwert)/(Zielwert + Y))(Zielwert)
zu bestimmen, wobei S der neue Einstellpunkt, Ziel wert des Zieldrehmoment und Y das Drehmomentüber schießen ist, das für den zweiten Befestigungsvor gang bestimmt wurde, und
i) einen laufenden Durchschnitt der Konstante K zu bilden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zum Bilden eines laufenden Durchschnitts der Konstanten K aufweist:

a) das tatsächliche Überschießen eines vorhergehenden Befestigungsvorgangs zu berechnen,
b) den nächsten Wert der Konstante K zu berechnen, und
c) den nächsten Wert von K vom vorherigen Wert von K abzuziehen und einen Bruchteil des Unterschiedes zum vorherigen Wert von K zu addieren, um einen neuen Wert von K zu erhalten.

9. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem der Schritt, einen laufenden Durchschnitt der Konstanten K zu bilden, die Schritte aufweist:

a) das tatsächliche Überschießen eines vorherigen Befestigungsvorgangs Y_a entsprechend der Beziehung
Y_a = (M/S) (Zielwert) - Zielwert
zu berechnen, wo bei M das gemessene Drehmoment am Ende des Befestigungsvorgangs, S der eingestellte Drehmomentwert und "Zielwert" das Zieldrehmoment ist;
b) den nächsten Wert der Konstanten K entsprechend der Beziehung K₁ = Y_aX zu berechnen, wobei K₁ der nächste Wert von K, Y_a das berechnete tatsächliche Überschießen bei einem vorhergehenden Befesti gungsvorgang und X die gemessene Verzögerungszeit beim vorherigen Befestigungsvorgang ist, und
c) den nächsten Wert von K vom vorherigen Wert K abzuziehen und ungefähr 15% des Unterschiedes zum vorherigen Wert von K zu addieren, um einen neuen Wert von K zu erhalten.

10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Schritte der Messung der Zeitdauer zwischen ausgewählten Bruchteilen des Zieldrehmoments es ein schließt, zu bestimmen, ob die gemessene Zeitdauer größer als ein vorbestimmter Wert ist und, falls dies der Fall ist, eine Kompensation des Überschießens zu vermeiden.

11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es darüber hinaus die Schritte aufweist:

a) das Werkzeug zur Durchführung eines dritten Befesti gungsvorgangs zu betreiben,
b) die Zeitdauer zwischen denselben ausgewählten Bruch teilen des Zieldrehmoments zu messen, um eine Verzö gerungszeit für den dritten Befestigungsvorgang zu erhalten,
c) das Drehmomentüberschießen für den dritten Befesti gungsvorgang aus dem Ausdruck Y=K/X unter Verwendung des neuen Wertes von K und der Verzögerungszeit zu bestimmen, die während des dritten Befestigungs vorgangs erhalten worden sind, und
d) den neuen Drehmomenteinstellwert entsprechend der Beziehung
S = ((Zielwert)/(Zielwert) +Y)(Zielwert)
zu bestimmen, wobei S der neue Einstellpunkt, "Ziel wert" das Zieldrehmoment und Y das Drehmomentüber schießen sind, die beim dritten Befestigungsvorgang bestimmt worden sind.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß darüber hinaus ein neuer Wert der Konstanten K durch die Schritte erhalten wird

a) das tatsächliche Überschießen bei einem vorherge henden Befestigungsvorgang zu berechnen,
b) den nächsten Wert der Konstanten K zu bestimmen, und
c) den nächsten Wert von K vom vorherigen Wert von K zu subtrahieren und einen Teil des Unterschiedes zum vorherigen Wert K zu addieren, um einen neuen Wert von K zu erhalten.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt zum Erhalten eines neuen Wertes der Konstanten K die Schritte aufweist

a) das tatsächliche Überschießen bei einem vorhergehen den Befestigungsvorgang Y_a entsprechend der Bezie hung
Y_a = (M/S) (Zielwert) - Zielwert
zu berechnen, wobei M das gemessene Drehmoment am Ende des Befestigungsvorganges, S der eingestellte Drehmomentwert und "Zielwert" das Zieldrehmoment ist,
b) den nächsten Wert der Konstanten K gemäß der Bezie hung K₁ = Y_aX zu berechnen, wobei K₁ der nächste Wert von K, Y_a das berechnete tatsächliche Über schießen bei einem vorhergehenden Befestigungsvor gang und X die gemessene Verzögerungszeit beim vor herigen Befestigungsvorgang ist, und
c) den nächsten Wert von K vom vorherigen Wert von K zu subtrahieren und ungefähr 15% des Unterschieds zum vorherigen Wert von K zu addieren, um einen neuen Wert von K zu erhalten.

14. Verfahren zum Kompensieren des Drehmomentüberschießens in einem kraftbetriebenen Werkzeug, bei dem das Werkzeug bei einem Zieldrehmoment abgeschaltet werden soll und tatsäch lich bei einem Drehmomenteinstellwert abgeschaltet wird, der gleich dem Zieldrehmoment ist oder kleiner ist als dieser Wert in Abhängigkeit von der Größe des Drehmoment überschießens, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren die Schritte aufweist

a) das Werkzeug zum Durchführen eines Befestigungsvor gangs mit hoher Drehmomentrate zu betätigen,
b) Drehmomentwinkel zwischen ausgewählten Bruchteilen des Zieldrehmoments zu messen, die während des Teils des Befestigungsvorgangs auftreten, wenn die Dreh momentrate linear ist, um einen Verzögerungswinkel wert für ein Befestigungselement zu erhalten,
c) das Drehmomentüberschießen bei dem Vorgang zu messen,
d) den Wert von K aus dem Ausdruck K=XY zu berechnen, wobei Y das Drehmomentüberschießen und X der Verzö gerungswinkel ist, der erforderlich ist, um das Be festigungselement festzuziehen,
e) das Werkzeug zum Durchführen eines nächsten Befesti gungsvorgangs zu betätigen,
f) den Drehmomentwinkel zwischen denselben ausgewählten Bruchteilen des Zieldrehmoments zu messen, um einen Verzögerungswinkel für den nächsten Befestigungsvor gang zu erhalten,
g) das Drehmomentüberschießen für den nächsten Befesti gungsvorgang aus dem Ausdruck Y=K/X zu bestimmen, wobei der vorher bestimmte Wert von K und der während des nächsten Befestigungsvorgangs gemessene Wert von X verwendet werden,
h) den eingestellten Drehmomentwert einzustellen, um den berechneten Wert des Überschießens zu kompen sieren.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 3, 5, 6, 7 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß weiter der Wert von K von Vorgang zu Vorgang bestimmt wird, um eine laufende Durch schnittsbildung von K durchzuführen.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 3, 5, 6, 7 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug fluidbetätigt ist.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1, 3, 5, 6, 7 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug elektrisch betätigt ist.

18. System zum Kompensieren des Drehmomentüberschießens in einem kraftbetriebenen Drehwerkzeug, das Steuermittel ein schließt, um normalerweise das Werkzeug bei einem Ziel drehmoment abzuschalten und es tatsächlich abzuschalten bei einem eingestellten Drehmoment, das gleich dem Ziel drehmoment ist oder kleiner ist als dasselbe in Abhängig keit von der Größe des Drehmomentüberschießens, dadurch gekennzeichnet, daß das System aufweist

a) Drehmomentmeßmittel (32), die arbeitsmäßig mit dem Werkzeug (36) zusammenwirken, um ein Ausgangssignal zu erhalten, das das Drehmoment des Werkzeugs (36) anzeigt,
b) Prozessormittel (52), von denen ein Eingang operativ mit dem Drehmomentmeßmittel (32) verbunden ist und von dem ein Ausgang operativ mit dem Steuermittel verbunden ist, und
c) wobei das Prozessormittel (52) Mittel zum Berechnen der Verzögerungszeit zwischen ausgewählten Bruch teilwerten des Zieldrehmoments und Mittel aufweist, die arbeitsmäßig mit den Mitteln zum Berechnen der Verzögerungszeit und mit den Mitteln zum Berechnen des Überschießens zum Berechnen der Konstanten K in der Beziehung K=XY verbunden sind, wobei Y das be rechnete Überschießen und X die berechnete Verzöge rungszeit sind, wobei Mittel mit den Mitteln zum Berechnen von K und mit den Mitteln zum Berechnen der Verzögerungszeit zum Berechnen des Überschießens gemäß der Beziehung Y=K/X verbunden sind, so daß der Ausgang der Mittel zum Berechnen des Überschießens verwendet wird für das Einstellen des eingestellten Drehmoments über die Steuermittel, um den berechne ten Wert des Drehmomentüberschießens zu kompensie ren.

19. System nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Werkzeug fluidbetätigt ist.