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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.
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Derartige
Werkzeuge werden in den Montagewerkstätten verwendet, um – am häufigsten
manuell – jede
Art von Montageoperationen auszuführen.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die 1A der
beigefügten
Zeichnungen zeigt in einer Schnittansicht den Versuchsaufbau, welcher
durch die Anmelderin während
dieser Untersuchungen verwendet wurde.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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:
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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;
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1A eine
Schnittansicht eines Versuchsaufbaus ist, der durch die Anmelderin
verwendet wird;
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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;
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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;
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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;
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7 ein
vereinfachtes Organigramm des Umsetzungsverfahrens gemäß der Erfindung
in der in der 1 dargestellten Einrichtung
zeigt.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.