DE69929510T2 - Verfahren zum Messen und/oder Ansteuern bei einer Schraubvorrichtung mit einem hydropneumatischen Impulsschrauber - Google Patents

Verfahren zum Messen und/oder Ansteuern bei einer Schraubvorrichtung mit einem hydropneumatischen Impulsschrauber Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft hydropneumatische Schrauber von der Art mit Klopfen bzw. mit Impuls. Der Begriff „Impuls" bezeichnet im vorliegenden Zusammenhang den Betrieb der Schrauber, deren Antriebswelle nicht mit konstanter Geschwindigkeit dreht, sondern in schnell aufeinanderfolgenden Winkelschritten, was auf das zu spannende Objekt (Schraube, Mutter, Bolzen etc.) ruckartige Spannmomente ausübt.
  • Derartige Werkzeuge werden in den Montagewerkstätten verwendet, um – am häufigsten manuell – jede Art von Montageoperationen auszuführen.
  • Es sind verschiedene Arten von Schraubern, z.B. aus den Veröffentlichungen EP-A-0 911 119, DE-A-4 243 069 und DE-A-4 429 282 bekannt.
  • Die Impulsschrauber sind Geräte, welche kürzlich auf dem Markt aufgetreten sind. Obwohl sie beträchtliche Vorteile bieten, insbesondere durch das Nichtvorhandensein einer Reaktion auf die Hand des Bedieners während dem Spannen und durch die Verkürzung der zum Spannen einer Montage notwendigen Zeit, weisen sie einen beträchtlichen Nachteil auf. Bis heute ist es tatsächlich nicht möglich gewesen, das Spannmoment mit Präzision zu messen, welches in der Montage bzw. Verbindung nach der Spannoperation vorhanden ist. Nun ist jedoch diese Angabe häufig unverzichtbar, um die Qualität eines fertiggestellten Produkts oder die Sicherheitskriterien sicherzustellen, welchen ein fertiggestelltes Produkt genügen muss.
  • Ein Beispiel, unter vielzähligen anderen, einer Verbindung, welche die exakte Kenntnis des Spannmoments erfordert, ist die Befestigung eines Stiels eines Sicherheitsgurts am Boden eines Kraftfahrzeugs. Aufgrund der Schwierigkeiten, welche man beim Messen des Spannmoments von Impulsschraubern antrifft, wird eine derartige Operation derzeit weiterhin mit Hilfe von klassischen Schraubern mit kontinuierlicher Drehung ausgeführt, deren Funktionsweise langsamer ist, bei der jedoch das letztendlich erhaltene Spannmoment ordnungsgemäß überprüft werden kann.
  • Außerdem ist es aus Gründen der Spezifität der Funktionsweise von Impulsschraubern nicht möglich gewesen, sie mit Apparaten zum Messen des Moments zu kombinieren, welche gegenwärtig mit Schraubern mit kontinuierlicher Drehung verwendet werden.
  • Daraus ergibt sich, dass man zögert, die Impulsschrauber zu verwenden, obwohl sie sehr schnell sind, wenn die Montage bzw. Verbindung präzisen Qualitätskriterien und Sicherheitskriterien genügen muss, wobei die fehlende Kenntnis des angelegten Spannmoments das Risiko birgt, in einer Verbindung, welche man annimmt, auf den nominalen Wert gespannt zu haben, entweder zu einem Fehlen einer ausreichenden Spannung oder zu einem Überschuss an Spannung zu führen, der als Konsequenz ein Überschreiten der elastischen Grenze, einer Schraube zum Beispiel, hat.
  • Um die Phänomene zu verstehen, welche während dem Betrieb eines Impulsschraubers von der oben beschriebenen Art ablaufen, hat die Anmelderin in einem Versuchsaufbau die Aufstellung von mehreren Kurven vorgenommen, von denen die Diagramme der 2 bis 6 der beigefügten Zeichnungen Darstellungen sind.
  • Die 1A der beigefügten Zeichnungen zeigt in einer Schnittansicht den Versuchsaufbau, welcher durch die Anmelderin während dieser Untersuchungen verwendet wurde.
  • Dieser Versuchsaufbau umfasst zwei Teile P1 und P2, welche mit Hilfe einer Schraube V gegeneinander zu spannen sind. Das Teil P1 war z.B. eine Platte aus einem relativ wenig steifen Kunststoffmaterial, und das Teil P2 war ein Metallblech. Die Schraube wurde durch ein glattes Loch T1 des Teils P1 hindurchgeführt und in ein mit einem Gewinde versehenes Loch T2 des anderen Teils eingeschraubt. Außerdem wurde unter den Kopf der Schraube V ein Spannungssensor C gesetzt, welcher die durch den Kopf der Schraube V auf die Fläche des Teils P1 ausgeübte Spannung während der verschiedenen Phasen der Spannoperation mit Hilfe eines Impulsschraubers gemessen hat. Der Verlauf der Spannung in Abhängigkeit von der Zeit, welcher durch den Sensor C aufgestellt wird, ist durch die Kurven A der 2 und 3 gezeigt.
  • Außerdem hat man einen Spannmomenten-Sensor verwendet, welcher zwischen den Schrauber und die Schraube zwischengesetzt ist, um die Kurven des Moments B in Abhängigkeit von der Zeit der 2 und 3 zu zeichnen, um das Verhalten des an den Kopf der Schraube V angelegten Moments zu untersuchen.
  • Die 2 zeigt somit diese Kurven für einen Impulsschrauber mit automatischer Abschaltung seiner pneumatischen Versorgung, wobei diese Abschaltung eintritt, wenn der Wert des durch den Bediener ausgewählten Spannmoments während einer Spannoperation erreicht wird, und die 3 stellt analoge Kurven dar, jedoch für einen Impulsschrauber ohne automatische Abschaltung der pneumatischen Versorgung.
  • Man wird ebenso bemerken, dass im Verhältnis zu der 2 die Polaritäten der in der 3 dargestellten Messsignale umgekehrt sind, was lediglich eine einfache Frage eines Anschlusses der Sensoren ist und die allgemeine Form der aufgestellten Kurven nicht grundsätzlich verändert.
  • Unter zunächst einem Untersuchen der 2 stellt man fest, dass am Beginn des Spannprozesses die Schraube V in Drehung über eine Zeitdauer t0 angetrieben wird, ohne dass schon irgendein Moment entgegengesetzt wird, das sich dem Schrauber bemerkbar widersetzt. Dieser wird somit die Schraube schrittweise anspannen, bis diese beginnt, einen Widerstand gegen ihre eigene Drehung entgegenzusetzen. Die zwei Teile P1 und P2 werden somit gegeneinander ohne Spannung angelegt.
  • Nach der Beendigung der Zeitdauer t0 sieht man jedoch, dass die Spannung in der Verbindung beginnt, in Phasen über aufeinanderfolgende Zyklen t1 bis tn-1 anzusteigen, was ebenso vielen Impulsschritten des Schraubers entspricht.
  • Man sieht ebenso, dass bei jedem Schlag des Schraubers das Spannmoment abrupt ansteigt, wobei die für das Spannmoment repräsentative Kurve B somit mehrere „Peaks" aufweist, deren Spitzen im Allgemeinen immer höher sind. Dies erklärt sich durch die Tatsache, dass die Verbindung mehr und mehr unter Spannung ist und dass die Schraube V immer mehr Widerstand gegen ihre eigene Drehung entgegensetzt. Wenn ein Peak des Moments zum ersten Mal den Wert erreicht, auf welchen der Schrauber geregelt ist, schaltet dieser seine pneumatische Versorgung ab (in der 2 am Ende des Zyklus tn-1). Dann sinkt der Wert des angelegten Moments auf null ab, wohingegen die Spannung in der Verbindung ihren maximalen Wert erreicht, was prinzipiell bedeutet, dass alle Spiele der Verbindung und alle Verformungen der Teile P1 und P2 eingeholt worden sind.
  • Der in der 2 dargestellte Versuch zeigt eine annähernd regelmäßige Steigerung der Peaks, welche das am Beginn jedes Impulszyklus angelegte Spannmoment darstellen. Es zeigt sich jedoch, dass eine derartige regelmäßige Steigerung nicht und bei weitem nicht der allgemeine Fall ist, wobei sich die höchste Spitze der Peaks einstellen kann, obwohl die nominale, gewünschte Spannung in der Verbindung noch nicht erreicht worden ist. Das in der 3 dargestellte Diagramm zeigt die Spannungskurven und Momentenkurven eines derartigen Falls.
  • Hier entspricht der Beginn der Spannung (Periode t0) ebenso einer allgemein konstanten Form (Kurve A) der Spannung, während die Teile P1 und P2 in Anlage gegeneinander gebracht werden. Sodann steigt während der Impulszyklen t1 bis tn-1 die Spannung regelmäßig in Phasen in der Verbindung bis zum Erreichen eines konstanten Werts an, was die Beendigung der Spannung der Verbindung widerspiegelt. Man sieht jedoch, dass in diesem Fall die Spitzen der Peaks der Kurve B, welche repräsentativ für das angelegte Spannmoment bei jedem Schlag des Schraubers ist, beträchtlich und unregelmäßig von einem Zyklus zum nachfolgenden Zyklus variieren, so dass es ab der Information des Spitzenwerts, der durch den Momentensensor geliefert wird, unmöglich ist, abzuleiten, ob die Verbindung auf den richtigen Spannungswert gespannt worden ist oder nicht. Man sieht insbesondere, dass der Peak am Beginn des Zyklus tn-2 viel höher ist als derjenige der Zyklen tn-1 und tn, während die Kurve A zeigt, dass sich die definitive Spannung in der Verbindung nur am Ende der Periode tn einstellt.
  • Dieses Phänomen einer Unregelmäßigkeit des an der Schraube V angelegten Moments entstammt aus mehreren, schwierig zu beherrschenden und beträchtlich variierenden Faktoren, insbesondere in Abhängigkeit des Oberflächenzustands der Teile der Verbindung (Vorhandensein von Fett oder Verschmutzungen auf den Teilen), der Anzahl von übereinandergesetzten Komponenten der Verbindung, von mehr oder weniger komprimierbaren Materialien der Teile etc. Man wird feststellen, dass die Unregelmäßigkeiten der Peaks sich ebenso bei einem Schrauber mit automatischer Versorgungsabschaltung wie bei einem Schrauber ohne diese Abschaltung einstellen können.
  • Aus diesen Feststellungen folgt, dass ein herkömmlicher, hydropneumatischer Impulsschrauber nicht verwendet werden kann, wenn es notwendig ist, mit Präzision einen vorbeschriebenen Wert einer Spannung in einer geschraubten Verbindung sicherzustellen.
  • Man wird ebenso feststellen, dass ein Spannungssensor, wie z.B. der Sensor C aus der 1A, offensichtlich in der Praxis nicht in einer Verbindung installiert werden kann (er könnte nicht mehr abgenommen werden), so dass die Information hinsichtlich der Spannung in der Realität nicht für eine passende Steuerung des Spannprozesses verfügbar ist.
  • Ausgehend von diesen Feststellungen hat die Anmelderin ihre Untersuchungen fortgeführt unter einem Zerlegen jedes Peaks über die Zeit der Diagramme, wie sie in den 2 und 3 dargestellt sind.
  • So stellt die 4 in einem Zeitmaßstab einer deutlich größeren Auflösung die Form eines der Peaks aus den Diagrammen der 2 und 3 dar, wobei ein derartiger Peak einem Schlag des Schraubers entspricht, wobei man verstehen wird, dass alle Peaks im Allgemeinen ein annähernd analoges Profil aufweisen.
  • Man sieht, dass jedem Peak eine Zeit eines Anhaltens (Phase P1) des Schraubers vorausgeht, während welcher das Moment im Wesentlichen null ist, gefolgt von einer Phase P2 eines abrupten Anstiegs zu einem absoluten Maximum M1 (welcher tatsächlich der einzige maximale Wert ist, welcher bei jedem Peak in den 2 und 3 sichtbar ist).
  • Dieser relativ beträchtliche Wert des Moments erklärt sich durch die Tatsache, dass ab dem vorausgehenden Impulszyklus die Schraube V provisorisch in Drehung blockiert bleibt und man, um sie „abzutrennen", ein relativ beträchtliches Widerstandsmoment bezwingen muss, bevor die Schraube erneut drehen kann. Während dieser Phase P2 eines „Abtrennens" verformt sich die Schraube tatsächlich in Torsion um ihre Achse, bis die Reibungskräfte an den Kontaktoberflächen abrupt überschritten werden. In der Realität bedeutet dies jedoch, dass der Austritt aus diesem maximalen Moment M1 nicht in der Zeit mit dem Aufbau einer Erhöhung einer Spannung in der Verbindung zusammenfällt.
  • Der Beginn der nachfolgenden Phase P3 zeigt, dass der Schrauber den Widerstand überwunden hat, welcher sich der Drehung der Schraube V entgegensetzt, wobei sich das gelieferte Moment somit zu einem Wert eines relativen Minimums M2 entwickelt, um unmittelbar wieder zu einem relativen Maximum M3 anzusteigen, wobei der Übergang einer Drehung der Schraube gegen Reibungskräfte entspricht, die an seinen Gewindegängen und denjenigen des Lochs T2 hervorgerufen werden. Folglich kommt die Schraube axial in diesem Loch voran, und die Verbindung wird auf einen neuen Wert einer Spannung (tatsächlich aufgebaut) gespannt. In dem dargestellten Fall erfolgt diese Spannung in zwei Schritten (relatives Minimum M4 und relatives Maximum M5), dies ist jedoch nicht systematisch für alle Fälle.
  • Die Phase P4 beginnt mit dem abrupten Lösen der durch den Schrauber gelieferten Kraft (der Vorschub wird beendet), derart, dass das angelegte Moment bis auf null abgesenkt wird.
  • Sodann beginnt ein neuer Impulszyklus durch die Erzeugung eines Spannmomentenprofils, welches im Allgemeinen die gleiche Form aufweisen kann wie diejenige des vorangegangenen Zyklus, jedoch mit unterschiedlichen Maximalwerten und Minimalwerten, gerade aufgrund all der oben aufgezählten Faktoren einer Unsicherheit.
  • So kann z.B. ein nachfolgender Zyklus eines Spannprozesses eine derartige Form aufweisen wie diejenige, die in der 5 dargestellt ist, in welcher die Richtungen der Veränderungen des Spannmoments in etwa analog sind, wohingegen jedoch die Werte der Rückkehrpunkte der Kurve allesamt verschieden sind. Das Moment M1a, welches zum „Ablösen" der Schraube durch das Anlegen einer Torsion auf diese notwendig ist, ist hier somit nur ein relatives Maximum, niedriger als das Moment eines absoluten Maximums M4a, welches die in der Verbindung aufgebaute Spannung während dem Impulszyklus erhöhen wird.
  • Man sieht somit, dass es extrem zufallsbedingt ist, in jedem Zyklus des Schraubers, als für die tatsächlich in der Verbindung durch diesen Betriebszyklus aufgebaute Spannung signifikativen Wert den absoluten Maximalwert des Moments zu nehmen und erst recht das Spannen anzuhalten, wenn in einem gegebenen Moment ein durch den Momentensensor gemessener Momentenwert dem Wert entspricht, auf welchen der Schrauber zuvor eingestellt worden ist.
  • Die Analyse der Kurven der 2 und 3 hat jedoch ebenso hervorgebracht, dass, wenn die Verbindung vollständig gespannt wird durch das Einholen aller Spiele und das Aufnehmen aller Verformungen der Teile P1 und P2, sich eine Veränderung der Form des Peaks des nunmehr angelegten Moments im Verhältnis zu derjenigen eines vorangegangenen Peaks einstellt.
  • Diese Veränderung (siehe 6) scheint in der Tatsache zu liegen, dass das durch den Schrauber angelegte Spannmoment es nur noch schafft, die Schraube in Torsion zu verformen, ohne sie mehr drehen zu können, derart, dass die Kurve nurmehr ein einziges Maximum Mn aufweist. In anderen Worten wächst in dieser Situation der Verbindung das Moment abrupt an, bis es dazu gelangt, die Schraube zu verformen, sodann fällt es wieder auf den Wert null am Ende des entsprechenden Impulszyklus ab.
  • Die vorliegende Erfindung schlägt vor, diese Kenntnisse hinsichtlich des Montageprozesses, welcher mit Hilfe eines hydropneumatischen Impulsschraubers realisiert wird, auszunutzen, und sie hat folglich als Aufgabe, ein Verfahren bereitzustellen, sei es zum Messen des aufgebauten Moments mit Hilfe eines zwischen den Schrauber und die Verbindung eingesetzten Sensors, sei es zum Steuern eines hydropneumatischen Impulsschraubers, welches es erlaubt, den Schrauber in dem Moment anzuhalten, in welchem die nominale, gewünschte Spannung in einer geschraubten Verbindung aufgebaut ist. Die Erfindung beabsichtigt des Weiteren, ein Gerät für die Umsetzung dieses Messverfahrens und/oder Steuerverfahrens bereitzustellen.
  • Sie hat somit als Gegenstand ein Verfahren zur Messung und/oder zur Steuerung eines Schraubgeräts, aufweisend:
    • – einen hydropneumatischen Impulsschrauber, welcher eine Antriebswelle aufweist, welche über einen Schraubansatz ein Spannmoment an Schraubmittel anlegen kann, über welche eine Verbindung gespannt werden muss, wobei der Schrauber ebenso einen Momentensensor aufweist, welcher der Antriebswelle hinzugefügt ist und welcher ein Messsignal liefert, das stellvertretend für das durch den Ansatz auf die Schraubmittel momentan übertragene Moment ist, wobei dieses Messsignal eine Aufeinanderfolge von Zyklen umfasst, die jeweils stellvertretend sind für die Entwicklung des Spannmoments während der aufeinanderfolgenden Schläge, die durch den Schrauber auf die Schraubmittel erfolgen, und
    • – Steuermittel zum Anhalten des Schraubers; wobei diese Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es besteht aus:
    • – dem Erfassen mindestens eines Maximums in jedem der Zyklen des Signals; und
    • – dem Anhalten des Schraubers, sobald ein Zyklus nur ein einziges Maximum aufweist.
  • Somit kann der Schraubvorgang angehalten werden, wenn es sicher ist, dass die Verbindung vollständig gespannt ist und kein Einholen eines Spiels oder einer elastischen Verformung in der Verbindung noch weiter möglich ist. Die Schrauboperation wird somit praktisch dazu führen, in der Verbindung den maximalen Spannungswert aufzubauen, den es möglich ist, zu erhalten, und zwar dies, ohne dass dieser Spannungswert verfügbar sein muss oder gemessen werden muss.
  • Gemäß einer ersten Variante des Verfahrens der Erfindung besteht es ebenso darin, in jedem der Zyklen vorangehend zu dem Zyklus, welcher nur ein einziges Maximum des Messsignals aufweist, mindestens ein anderes Maximum zu erfassen, den Wert dieses anderen Maximums im Verlaufe des nachfolgenden Zyklus dieses Signals zu speichern und den Wert anzuzeigen, wenn während dein laufenden Zyklus des Signals ein einziges Maximum erfasst wird.
  • Bei dieser Variante kann ein Bediener leicht den Stopp bzw. das Anhalten des Schraubers hervorrufen, unter einem Beobachten der Anzeige, durch manuelles Abschalten der Versorgung von diesem.
  • Jedoch wird gemäß einer anderen vorteilhaften Variante der Erfindung das Anhalten des Schraubers automatisch durch Abschaltung seiner Versorgung mittels eines Stoppsignals hervorgerufen, das nachfolgend auf die Erfassung eines einzigen Maximums während des laufenden Zyklus des Messsignals erzeugt wird.
  • Die Erfindung hat ebenso ein Schraubgerät zum Gegenstand, welches durch das Verfahren, wie es oben definiert ist, gesteuert wird, wobei dieses Gerät aufweist:
    einen hydropneumatischen Impulsschrauber, welcher eine Antriebswelle aufweist, welche über einen Schraubansatz ein Spannmoment an Schraubmittel anlegen kann, über welche eine Verbindung gespannt werden muss, wobei der Schrauber ebenso einen Momentensensor aufweist, welcher der Antriebswelle hinzugefügt ist und welcher ein Messsignal liefert, das stellvertretend ist für das momentane Moment, welches durch den Ansatz an die Schraubmittel übertragen wird, wobei dieses Messsignal eine Aufeinanderfolge von Zyklen aufweist, die jeweils stellvertretend sind für die Entwicklung des Spannmoments während der aufeinanderfolgenden Schläge, welche durch den Schrauber auf die Spannmittel erfolgen, und Steuermittel zum Anhalten des Schraubers,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel ebenso Analysemittel jedes der Zyklen des Messsignals aufweisen, wobei die Analysemittel angeordnet sind, um den Wert des an der Verbindung angelegten Moments zu liefern, sobald ein Zyklus des Messsignals nur ein einziges Maximum aufweist.
  • Gemäß anderen Merkmalen dieses Geräts:
    weisen die Steuermittel manuelle Abschaltungsmittel der Versorgung und Mittel zum Anzeigen des Wertes auf;
    weisen die Steuermittel Mittel auf, welche mit den Analysemitteln verbunden sind und fähig sind, das automatische Anhalten des Schraubers hervorzurufen.
  • Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden im Verlaufe der nachfolgenden Beschreibung offenbar werden, welche lediglich beispielhaft gegeben wird und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erfolgt, in welchen:
  • 1 ein sehr vereinfachtes Schema eines Impulsschraubers und seiner Steuerungseinrichtung ist, wobei diese letztere fähig ist, das Verfahren zur Messung und/oder zur Steuerung gemäß der Erfindung umzusetzen;
  • 1A eine Schnittansicht eines Versuchsaufbaus ist, der durch die Anmelderin verwendet wird;
  • 2 ein Diagramm in Abhängigkeit der Zeit ist, welches den Betrieb eines Impulsschraubers darstellt, dessen pneumatische Versorgung abgeschaltet wird, wenn der Schrauber ein Spannmoment gleich zu demjenigen liefert, welches durch den Bediener angezeigt wird;
  • 3 ein analoges Diagramm zu demjenigen der 2 ist, welches sich jedoch auf einen Schrauber bezieht, dessen pneumatische Versorgung angelegt bleibt, selbst wenn das gewünschte Spannmoment erreicht wurde;
  • 4 bis 6 in einem im Verhältnis zu den 2 und 3 sehr vergrößerten Zeitmaßstab die Form eines Teils einer der Kurven des Diagramms dieser Figuren für verschiedene Betriebsphasen des Schraubers darstellen;
  • 7 ein vereinfachtes Organigramm des Umsetzungsverfahrens gemäß der Erfindung in der in der 1 dargestellten Einrichtung zeigt.
  • Die 1 zeigt sehr schematisch einen Impulsschrauber 1, der mit einer elektronischen Einrichtung 2 ausgestattet ist, wobei die Gesamtheit zur Umsetzung des Verfahrens gemäß der Erfindung entworfen ist.
  • Der Schrauber 1 weist im Wesentlichen einen Körper 3 auf, der eine anatomische Form derart aufweist, dass er leicht mit der Hand gehandhabt werden kann. Dieser Körper 3 umschließt die an sich bekannten mechanischen Bauteile des Schraubers, von denen man nur die Antriebswelle 4 dargestellt sieht, einen Momentensensor der Spannung 5 und einen Kupplungsansatz 6, welcher dafür bestimmt ist, auf den Kopf einer Schraube, einer Mutter oder eines anderen, schraubbaren, analogen Bauteils während der Spannung einer Verbindung aufgesetzt zu werden. Ebenfalls schematisch dargestellt sind ein Anschluss 7 für eine pneumatische Versorgung des Schraubers und ein Betätigungsknopf 8. Die Struktur des Schraubers 1 selbst bildet keinen Teil der Erfindung, und sie wird nicht weiter beschrieben werden. Es reicht aus, anzumerken, dass der Impuls darin besteht, die Spannkraft während Drehzyklen des Ansatzes 6 um seine Achse anzulegen, wobei die Zyklen sehr schnell aufeinander folgen.
  • Schrauber dieser Art werden z.B. durch die Gesellschaft ATLAS COPCO S-10523, Schweden, oder durch die Gesellschaft DGD GmbH, Postfach 30, D 73461 WESTHAUSEN/WÜRTH, Deutschland, vertrieben.
  • Der Sensor 5 kann mit Hilfe von Dehnungsmessstreifen realisiert werden, die auf die Antriebswelle 4 des Schraubers gesetzt sind und welche auf geeignete Art und Weise verbunden sind, um eine elektrische Spannung an den Klemmen des Sensors zu liefern, die stellvertretend ist für das an dem Ansatz 6 angelegte Spannmoment.
  • Die Klemmen bzw. Anschlüsse des Sensors 5 sind mit der elektrischen Einrichtung 2 verbunden, welche einen analogen Filter 9 zum Bereinigen des Signals des Sensors, einen Verstärker 10 aufweist, der mit dem Filter 9 verbunden ist, gefolgt von einem Analog-/Digitalwandler 11, einem Digitalfilter 12, einem Behandlungsmodul 13 und einer Anzeige 14. Das Behandlungsmodul 13 weist einen Mikroprozessor (nicht dargestellt) auf, der fähig ist, ein Programm auszuführen, dessen wesentliche Schritte in der 7 dargestellt sind und welche im Folgenden beschrieben werden. Das Behandlungsmodul 13 kann gegebenenfalls ein Signal eines Abschaltens der pneumatischen Versorgung des Schraubers 1 erzeugen, wobei dieses Signal somit auf eine Leitung 15 übergeben werden kann.
  • Die 7 stellt ein Organigramm dar, welches in dem Behandlungsmodul 13 der 1 für das Umsetzen des Verfahrens gemäß der Erfindung ausgeführt werden kann. Dieses Organigramm läuft während jedem Spannvorgang ab. Somit wird das durch das Organigramm der 7 dargestellte Programme in E1 im Moment ausgelöst, in welchem ein neuer Spannvorgang beginnt. Die Operation E2 besteht darin, einen ersten maximalen Wert M1 (4) des Momentenwerts ausgehend von dem Signal zu suchen, welches vom Sensor 5 her kommt, wobei dieses Signal in den Stufen einer Filterung, einer Verstärkung und einer Umwandlung 9 bis 12 der 1 in Form gebracht, verstärkt und digitalisiert wird.
  • Die Operation E3 besteht darin, in dem Signal zu erfassen, ob der maximale Wert M1 von einem relativen Minimum M2 entsprechend zu einem Tal des Profils des Momentes gefolgt wird. Ein Test wird somit in dem Schritt E4 ausgeführt, um zu wissen, ob der Punkt des relativen Minimums M2 von einem Punkt eines relativen Maximums (Suche des Punktes M3) entsprechend zu einem zweiten Spitzenwert des Momentenprofils gefolgt wird.
  • Wenn es in diesem Stadium keinen zweiten Spitzenwert gibt, bedeutet dies, dass man sich in dem Fall aus der 6 befindet und dass der Wert der definitiven Spannung in der Verbindung auf Anhieb erhalten wird. Dieser Fall kann sich praktisch einstellen, wenn die Verbindung wenig Teile aufweist und/oder sie aus Teilen aus besonders widerstandsfähigen Materialien gebildet ist.
  • In diesem Fall geht das Programm zu einem Auswertungsschritt E5 des Momentenwerts der Spannung über, welcher derjenige entsprechend dem festgestellten Maximum ist. Dieser Wert wird sodann während eines Schritts E6 auf dein Zifferblatt des Schraubers angezeigt. Der Bediener stoppt den Spannvorgang.
  • Wenn im Gegenteil der Schritt E4 das Vorhandensein eines zweiten Spitzenwertes feststellt, wird ein Test während des Schrittes E7 ausgeführt, um festzustellen, ob ein neuer Spannzyklus begonnen wurde. Wenn dies nicht der Fall ist, bedeutet dies, dass der Schrauber durch den Bediener angehalten wurde, und in diesem Fall wird der Wert des zweiten oder des dritten Spitzenwertes, welcher im Verlaufe des vorangegangenen Zyklus gespeichert wurde, in E8 berechnet, und der entsprechende Wert wird durch den Schritt E6 angezeigt.
  • Wenn es sich im Gegenteil im Verlaufe des Tests des Schrittes E7 zeigt, dass ein neuer Impulszyklus begonnen wurde, fahrt man erneut mit der Suche eines absoluten Maximums in E9 fort, gefolgt von der Suche eines relativen Minimums in E10, wobei diese Schritte analog zu den Schritten E2 und E3 sind.
  • Nach dem Schritt E10 wird ein Test in E11 ausgeführt, um festzustellen, ob der erste Spitzenwert von einem zweiten Spitzenwert gefolgt wird. Wenn die Antwort negativ ist, berechnet man in E12 den Wert des zweiten oder des dritten Spitzenwerts des Momentenprofils des vorangegangenen Zyklus, welcher somit dem no minalen Wert des in der Verbindung angelegten Moments entspricht. Dieser Wert, welcher während dem vorangegangenen Zyklus gespeichert wird, wird durch den Schritt E6 während dein laufenden Zyklus angezeigt, und der Bediener kann den Schrauber anhalten.
  • Wenn nicht, wartet das Programm den nachfolgenden Impulszyklus ab unter einem Fortfahren mit dem Test des Schritts E13. Wenn es einen nachfolgenden Zyklus gibt, wird die Schlaufe erneut durch die Schritte E9, E10 und E11 durchlaufen.
  • Wenn sich dagegen der Test des Schritts E13 als negativ herausstellt, bedeutet dies, dass die Verbindung gespannt ist und der Wert des zweiten oder des dritten Spitzenwerts des Momentenprofils des vorangegangenen Zyklus während dem Schritt E12 angezeigt wird.
  • Es ist anzumerken, dass, gemäß einer vorteilhaften Variante der Erfindung, der Schritt eines Anzeigens E6 gleichzeitig mit einem Schritt E14 ausgeführt werden kann, der darin besteht, das automatische Abschalten des Schraubers über die Steuerleitung 15 zu steuern. Man wird feststellen, dass dieses automatische Abschalten in Abhängigkeit des Spannmoments ausgeführt wird, welches tatsächlich an der Verbindung angelegt wird, um dort die erforderliche Spannung aufzubauen.

Claims (6)

  1. Verfahren zur Messung und/oder zur Steuerung eines Schraubgeräts, aufweisend: – einen hydropneumatischen Impulsschrauber (1), welcher eine Antriebswelle (4) aufweist, welche über einen Schraubansatz (6) ein Spannmoment an Schraubmittel (V, T2) anlegen kann, über welche eine Verbindung gespannt werden muss, wobei der Schrauber ebenso einen Momentensensor (5) aufweist, welcher der Antriebswelle (4) hinzugefügt ist, und welcher ein Messsignal liefert, das stellvertretend für das durch den Ansatz (6) auf die Schraubmittel (V, T2) momentan übertragene Moment ist, wobei dieses Messsignal eine Aufeinanderfolge von Zyklen umfasst, die jeweils stellvertretend sind für die Entwicklung des Spannmoments während der aufeinander folgenden Schläge, welche durch den Schrauber (1) auf die Schraubmittel erfolgen, und – Steuermittel (8) zum Anhalten des Schraubers (1); wobei dieses Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass es besteht aus: – dem Erfassen von mindestens einem Maximum (M1, M3, M5) in jedem der Zyklen des Signals; und – dem Anhalten des Schraubers (1) sobald ein Zyklus nur ein einziges Maximum (Mn) aufweist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es besteht aus: – dem Erfassen in jedem der Zyklen vorangehend zu dem Zyklus, welcher nur ein einziges Maximum aufweist, des Messsignals mindestens eines anderen Maximums (M3, M5); – dem Speichern des Wertes dieses anderen Maximums im Verlaufe des nachfolgenden Zyklus dieses Signals und; – dem Anzeigen des Wertes, wenn während dem laufenden Zyklus des Signals ein einziges Maximum (Mn) erfasst wird.
  3. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Anhalten des Schraubers (1) automatisch durch Abschaltung seiner Versorgung (7) hervorgerufen wird mittels eines Stoppsignals (15), das folgend auf die Erfassung eines einzigen Maximums (Mn) während des laufenden Zyklus des Messsignals erzeugt wird.
  4. Schraubgerät, welches durch das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 gesteuert wird, aufweisend einen hydropneumatischen Impulsschrauber (1), welcher eine Antriebswelle (4) aufweist, welche über einen Schraubansatz (6) ein Spannmoment an Schraubmittel (V, T2) anlegen kann, über welche eine Verbindung gespannt werden muss, wobei der Schrauber (1) ebenso einen Momentensensor (5) aufweist, welcher der Antriebswelle (4) hinzugefügt ist, und welcher ein Messsignal liefert, das stellvertretend ist für das momentane Moment, welches durch den Ansatz (6) an die Schraubmittel (V, T2) übertragen wird, wobei dieses Messsignal eine Aufeinanderfolge von Zyklen aufweist, die jeweils stellvertretend sind für die Entwicklung des Spannmoments während den aufeinander folgenden Schlägen, welche durch den Schrauber auf die Spannmittel erfolgen, und Steuermittel (8) zum Anhalten des Schraubers (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel ebenso Analysemittel (9 bis 13) jedes der Zyklen des Messsignals aufweisen, wobei die Analysemittel angeordnet sind, um den Wert des an der Verbindung angelegten Moments zu liefern, sobald ein Zyklus des Messsignals nur ein einziges Maximum (Mn) aufweist.
  5. Gerät nach Anspruch 4 für die Umsetzung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel manuelle Abschaltungsmittel (8) der Versorgung und Mittel (14) zum Anzeigen des Wertes aufweisen.
  6. Gerät nach Anspruch 4 für die Umsetzung des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuermittel Mittel (15) aufweisen, welche mit den Analysemitteln verbunden sind und fähig sind, das automatische Anhalten des Schraubers (1) hervorzurufen.
DE69929510T 1998-11-16 1999-11-08 Verfahren zum Messen und/oder Ansteuern bei einer Schraubvorrichtung mit einem hydropneumatischen Impulsschrauber Expired - Lifetime DE69929510T2 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9814353 1998-11-16
FR9814353A FR2785986B1 (fr) 1998-11-16 1998-11-16 Procede de mesure et/ou de commande d'un equipement de vissage comprenant une visseuse hydropneumatique a martelement

Publications (2)

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