DE7705034U1 - Mehrkopf- bzw. mehrspindel-schrauber - Google Patents

Description

BEETZ-LAMPREQHT-BEETi''./ ' ^c ! i I PATENTANWÄLTE

¹OOOO München 22 - Stelnsdorfstr. 10 Dipl.-ing. r. beetz «en.

TELEFON (Οβθ) 2273 01 - 22 72 44 - 3ΘΒΘ1Ο DIpI.-Ing. K. LAMPRECHT

Telex β22 048-Telegramm Allpatent München Dr.-Ing. R. BEETZ Jr.

Dlpl.-Phye. U. HEIORICH kuch R«cht«anwalt Dr.-Ing. W. TIMPE DIpL-In₈. J. SIEGFRIED

578-26.548g -HdHp (4)

6. 7. 1977

Regie Nationale des Usines RENAULT, Boulogne Billancourt

(Frankreich)

Mehrkopf- bzw. Mehrspindel-Schrauber

Die Erfindung betrifft Mehrkopf- bzw. Mehrspindel-Schrauber oder eine Schraubmaschine mit insbesondere einer Meßvorrichtung für das ausgeübte Moment.

·'... Bei herkömmlichen Schraubern mit einer Momenten-Meßvorrichtung ist diese in einer Dreh-Spindel und einem die Druck-Wirkungen absorbierenden Ansatzstück angeordnet, und zwar derart, daß eine am Ende des Ansatzstücks befestigte Hülse einen Körper trägt, in dem ein übertragungsglied angeordnet ist, das an einem Ende mit der Dreh-Spindel verbunden ist und dessen anderes Ende eine Aufnahme besitzt, in der der Kopf einer Schraube aufgenommen werden kann, deren Schaft teilweise in eine Probe eingeschraubt ist, die im unteren Teil des Körpers verschiebbar befestigt ist, wobei das in seinem Mittelteil verformbare Übertragungsglied zwei niehtverformbare Endteile besitzt, die sich gegeneinander annähern oder voneinander entfernen können während der Verformung des Mittelteils unter Einwirkung

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eines Moments und durch Kompression auf ein druckempfindliches Glied oder einen Druckfühler einwirken,der mittels Ubertragungseinrichtungen mit einem Momenten-Anzeigeglied verbunden ist. Diese Maschine oder dieser Schrauber wirkt mittels eines pneumatischen Eingesohwindigkeits«Motors, und der Druckfühler ist einerseits durch einen festen Taster auf einem der nichtyerformbaren Endteile des Bewegungs-Ubertragungsglieas/und andererseits in Anlage durch einen Steuerstift gegen eine einstellbare Taste, die am anderen Endteil befestigt ist, wobei der Taster oder Fühler zusammen mit einem Druckluftkreis verwendet wird, dessen Abfuhr und Zufuhr Über eine kalibrierte Öffnung erfolgt, wobei der Druck einem Anzeigeglied zugeführt 1st.

Bei der Untersuchung genauer Momente 1st die Verwendung eines duroh einen Pneumatik-Motor angetriebenen Schraubers nachteilig, da nur sehr hohe Drehzahlen erzeugbar sind. Wenn ein zweiter Wert des Moments notwendig ist, muß dieser durch künstliche Mittel erzeugt werden, wie ein Hilfs-Hebeglied, die die Anordnung des Schraubers komplizieren. DarUber hinaus ermöglicht ein pneumatisohes System lediglich die Drehung in einer Richtung und kann fUr das ausgeübte Moment lediglioh eine Genauigkeit von + 10 % erreicht werden.

Es ist Aufgabe der Erfindung,

einen Sohrauber anzugeben, bei dem unter Vermeidung der oben genannten Naohteile mehrere Werte der Momente und verschiedene Drehrichtungen erreichbar sind.

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Gemäß der Erfindung weist der Schrauber, der ein Meßglied des ausgeübten Moments besitzt, einen Hydraulikmotor mit mindestens zwei Drehzahlen auf,,auf dessen Stator an einem Ende ein Biegestab befestigt ist, dessen anderes gegenüberliegendes Ende zwischen Schneiden gehalten ist, wobei der Biegestab an seinen Seiten die Leiter eines Dehnungsmeßstreifens trägt, der in die Schaltung eines elektronischen Dehnungsmeßstreifen-Koinzidenzkreises eingefügt ist, der die genaue Bestimmung des ausgeübten Moments ermöglicht sowie die von Steuersignalen, die an den Hydraulikmotor angelegt werden können.

Gemäß der Erfindung weist der Schrauber, der zwischen dem antreibenden Hydraulikmotor und der abschließenden Fassung, die den Schraubenkopf aufnimmt, eine gerippte Spindel und einen mit der End-Fassung fest verbundenen Tdleskopteil, die durchweine dazwischen angeordnete Maske in Translationsbewegung versetzbar sind, und einen AnnäherungsfUhler auf, der nahe dem mögliohen Weg oder Verlauf der gerippten Spindel angeordnet ist und der in Verbindung mit dem elektronischen Koinzidenzkreis den Wert des anzulegenden und des zu messenden Moments bestimmt abhängig von den Eigenschaften oder Merkmalen des Werkstücks (oder Werkstoffs), der auf der Schraub-Werkbank angeordnet ist.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der mechanische Teil des Sohraubers, oder der Schraubmaschine, auf Rollen befestigt derart, daß dieser um sein Symmetriezentrum nach Belleben des Bedieners gedreht werden kann, und weist einen seitlichen nachgiebigen Arm auf, der Steuerungs-Gehäuse trägt und durch den der Schrauber einfach

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in die Anfangslage oder Ausgangsstellung bringbar ist.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung weis t der Mehrspindel- oder Mehrkopf-Schrauber eine große Zahl von Endfassungen (z. B. "Nüssen") auf, die Jeweils am Ende eines Teleskopteils befestigt sind, wobei alle Teleskopteile parallel durch eine Maske treten derart, daß simultan auf eine große Anzahl von Schrauben (oder auch von Muttern) eingewirkt werden kann, wobei eine pneumatische Hebevorrichtung in einer Ebene parallel zu deren Maske angeordnet ist und mit dieser verbunden ist mittels eines Gestänges, das die Hin- und Herbewegungen der Maske steuert.

Die Erfindung ist bei einem Verfahren zum Schrauben anwendbar, bei dem die Endfassungen anfangs zunächst einzeln mit dem Schraubenkopf in Berührung gebracht werden, die zu befestigen sind, wobei der Schrauber aufeinanderfolgend folgende Betriebsschritte durchführt:

a) Sr erfaßt mittels eines AnnäherungsfUhlers den Wert des auszuübenden und zu messenden Moments,

b) .er stellt daraufhin die Drehzahl des Hydraulikmotors und den Betriebsbereich des elektronischen Koinzikreises,

c) er übt auf die Schrauben ein Losschraub-Moment durch Drehung des Hydraulikmotors in eine Richtung aus,

d) er übt auf die Schrauben ein Festschraub-Moment durch Drehung des Hydraulikmotors in die Gegenrichtung aus,

e) bei Betriebsende löst die Maske die Endfassungen vollständig und kehrt in die Ruhelage zurück,

f) in dieser Lage kehrt der Schrauber auf einer parallelen Schiene zurück in Gegenrichtung zu der, in der die Förderung der Einheiten erfolgt ist, die zu verschrauben sind_/bis

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zum Auftreten einer folgenden zu versohraubdnden Einheit an die er sich anpaßt und die Schraub-Betrlebssohritte durchführt, während die zu verschraubende Einheit ihren Weg fortsetzt.

Die Erfindung g-ibt also einen Mehrkopf-Schrauber an, der fUr jeden Elementarschrauber einen Mehrgeschwindigkelts-Hydraullkmotor besitzt, an dessen Stator ein Biegestab befestigt ist, der mittels eines BUgels festgeklemmt oder festgeklammert ist. Auf einer Seitenwand des Biegestabs ist ein Kraftaufnehmer gebildet, der durch vier in einer Wheatstone-ßrUcke angeordneten Dehnungsmeßstreifen gebildet ist, deren Ausgangssignale in einem elektronischen Koinzidenzkreis und einer Folgeschaltungs-Einrichtung verwendet bzw. verarbeitet werden. Der Hydraulikmotor überträgt auf stiine (z. B.) sechseckigen Endfassungen geeignete Schraub-Momente abhängig von Befehls- oder Sollspannungen, die im elektronischen Koinzidenzkreis vorgegeben sind.

Der erfindungsgemäße Schrauber ist zum serienmäßigen Verschrauben von Motordeckeln an ihren Zylindergehäusen verwendbar.

Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 in Aufsicht einen erfindungsgemäßen Schrauber; Fig. 2 in Teilansicht den Schrauber gemäß Fig. 1 längs

der Schnittlinie H-II;
Fig. 3 die Verbindung zwischen Hebevorrichtung und Maske;

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Flg. k in Teilansloht den Schrauber gemäß Flg. 3 längs der Schnittlinie IV-IV;

Flg. 5 eine der vier Rollen duroh die der Sahraubor

duroh Rollen auf einer Ring-Schiene verschiebbar istj

Flg. 6 sohematlsoh in Seitenansicht einen Biegestab,

der einen mit ihm eng verbundenen Kraftaufnehmer besitzt;

Fig. 7 sohematlsoh einen mit dem Kraftaufnehmer dee Biegestabe verbundenen elektronischen Koinzidenzkreis;

Fig. 8 sohematlsoh ein erstes AusfUhrungsbeispiel des Generators fUr verschiedene zum Betrieb des elektronischen Koinzidenzkreises notwendigen Bezugsspannungen;

Fig. 9 schematisch ein zweites AunfUhrungsbeisplel des Generators von Bezugsspannungen.

Fig. 1 zeigt ein AusfUhrungsbeispiel der Erfindung mit zehn untereinander identischen Elementarschrauber-Einheiten, die zueinander parallel auf einem festen Rahmen 20 so befestigt sind, daß sie eine kompakte Gesamteinheit oder Gesamtanordnung bilden. Selbstverständlich ist die Angabe der Zahl zehn lediglich beispielhaft zu verstehen und sind auch andere Zahlen möglich. Fig. 2 zeigt die Art wie jede der Elementarschrauber-ftinheiten ausgeführt ist. Gemäß Fig. 2 weist jeder Elementarsohrauber einen Hydraulikmotor 1 mit zwei Drücken und zwei Geschwindigkeiten bzw. Drehzahlen auf, der am starraiRahmerj20 so befestigt ist, daß er sich vollständig um seine Achse drehen kann. Der

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Hydraulikmotor 1 besitzt einen stator 2, in dessen Innerem sloh ein Rotor 2 mittels Nadellagern 16 dreht, Am Stator 2 ist ein Biegestab 4 mittels eines Bügels 5 angeklammert oder angeklemmt. Wie sich aus Fig.i ergibt* ist dieser Biegestab 4 an seinem dem Bügel 5 entgegengesetzten Ende zwlsohen zwei Sohneiden 6, 7 getragen, die duroh einemit dem Oberteil des Rahmens 20 starr verbundene Tragplatte 8 festgehalten sind. Gemäß der Erfindung ist,wie das in Fig.6 dargestellt 1st, an einer der Seitenwände Jedes Biegestabs ein Kraftaufnehmer 25 angeordnet In Form einer durch Widerstände R₁, R₂* R-* und Rj₊ gebildeten Wheatstone-BrUoke, wobei diese Widerstände R₁* Rg* R-»» Rjj. duroh geeignet angeordnete Dehnungsmeßstreifen gebildet sind derart* daß ihre Wirkungen In empfindlichster Weise zur gemessenen Erscheinung beitragen, und dabei parasitäre Effekte, die zu beseitigen sind, ausscheiden. Zwei gegenüberliegende Ecken A und C der Brücke sind durch Leiter. 2> bzw. 24 mit einer Versorgungsquelle verbunden, während die beiden anderen gegenüberliegenden Ecken B und D der Brücke durch Leiter 21 bzw. 22 mit dem allen Biegestäben 4 gemeinsamen elektronischen Koinzidenzkreis verbunden sind.« der später anhand der Fig. 7 näher erläutert wird.

Gemäß Fig.2 übt die (Dreh-)Welle 17 des Hydraulikmotors 1 mittels einer übersetzung 18 ohne Phasenverschiebung, d. h. eine Übersetzung, die durch geschliffene oder genau bearbeitete Ritzel mit Zahnungskorrektur gebildet ist, eine Drehkraft auf eine. mit Rippen versehene, oder gerippte . Bohrung I9 auß, in deren Innerem geradlinig eine- gerippte.. Spindel 20 gleiten kann, die insbesondere aus der gerippten Öffnung oder Bohrung I9 an deren Oberteil austreten kann, um vor einen AnnäherungsfUhler 63 zu treten, der elektrisch

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mit einem Eingang 61 einer in Flg. 7 dargestellten Polgesohaltungs-Einrichtung 59 verbunden ist. Die gerippte Spindel 20 kann in einer Maske 14 gleiten infolge einer Kugel-Fassung Sl und kann sioh in der Maske 14 infolge eines Nadellagers 22 drehen. Die gerippte Spindel 20 setzt sich unterhalb der Maske 14 durch ein Teleskopteil 23 fort, das in einer seohseokigen Fassung 24 endet (Nuß), die auf dem Kopf der Schraube zur Auflage kommt, die in ihre Lage gebracht werden soll. Eine gleichzeitig an der Maske 14 und an den seohseokigen Fassungen 24 anliegende RUokholfeder fUhrt die Fassungen 24 ständig nach unten.

Fig.3 zeigt die horizontale Lage einer Hebevorrichtung 9, die in Flg.l durch den festen Rahmen 20 am Rande der Elementarschrauber-F.inhelten getragen ist, sowie ein Gestänge 10, 11, das das bewegliche Ende 12 der Hebevorrichtung 9 starr mit der Maske 14 verbindet, wobei es das Gestänge 10, 11 ermöglicht, daß,während die Hebevorrichtung 9 sich ausdehnt, diese durch Drehung um ihren Festpunkt 13 die Maske 14 bis in eine Lage 15 anhebt, die auch in Fig. 2 dargestellt ist, nämlich in eine Lage, in der die sechseckigen Fassungen 24 von den Schrauben gelöst sind,die sie bis zu einem bestimmten Moment festgeschraubt hat.

Fig.4 zeigt eine Handhabungsstange 29, deren Ausgangspunkt auch in Fig. 3 dargestellt ist, unterhalb und links der Hebevorrichtung 9. Die Handhabungsstange 29 steht dem Betreiber zur Verfügung, um den erfindungsgemäßen Schrauber einfach und genau in Lage zu bringen Über der Schrauben-Anordnung, die mit dem erforderlichen Moment zu

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befestigen 1st. Diese Handhabungsstange 29 trägt Steuerungs-Gehäuse 26, die dem Bediener zur Verfugung stehen und die die halbautomatische Steuerung oder Stellung aufeinanderfolgender Zyklen ermöglicht.

Fig. 5 zeigt eine der vier Rollen 27, die am Rahmen der Fig. 1 in vom Zentrum 30 des Rahmens 20 annähernd gleich beabstandeten Stellen 27I, 272, 273, 27'+ befestigt sind und die auf einer Kreis-Schiene 28 verschiebbar sind, deren Zentrum ebenfalls, das Zentrum 30 gemäß Fig. 1 ist. Infolge dieser Rollen 27 kann dnr Mehrfach-Schraubkbpf... um + 5° schwanken.

Wenn der elektronische Koinzidenzkreis, der weiter unten anhand der Fig. 7 näher erläutert wird,inLage gebracht ist, d. h. richtig mit allen Wheatstone-Brllcken 25 (Fig. 6) verbunden ist und die Folgesteuerungs-Einrichtung 59 mit allen AnnäherungsfUhlern 63 (Fig.2) und allen Steuerungen der Hydraulikmotore 1 der verschiedenen Elementarschrauber verbunden ist, wirkt der erfindungsgemäße Schrauber folgendermaßen:

Sobald ein neuer Motor unter dem Schraubort vorhanden ist, dessen Motordeckel auf den Zylindergehäusen zu befestigen ist, fUhrt der Bediener den erfindungsgemäßen Schrauber mittels der Handhabungsstange 29, um die sechseckigen Fassungen Über die Schrauben zu bringen. Wenn der Schrauber so in Lage gebracht ist, dr.Uckt der Bediener auf sein Steuerungs-Gehäuse 26. Die Maske 14 senkt sich nun durch Wirkung der Hebevorrichtung 9 ab und der Bediener stellt die Lage des Schraubers derart genau ein, daß die Fassungen 24 jeweils zum Ringriff mit einer Schraube kommen. Wenn der Schrauber

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in diese Lage gekommen ist, "ertastet" Jede Anordnung einer geripptenSpindel 20, eines. Teleskopteife 23 und einer zugeordneten sechseckigen Fassung 24 die Art des jeweils' gegenüberliegenden bzw. gegenüberstehenden Motors mit Hilfe des AnnäherungsfUhlers 63, der "erkennt", ob das Ende der gerippten Spindel 20 seinen Pegel bündig erreicht hat oder nicht. Abhängig vom vom AnnhäherungsfUhler 63 erhaltenen Signal wählt die Folgeschaltungs-Einriehtung den Betriebsbereioh des elektronischen Koinzidenzkreises (Fig. 7) aus, abhängig von der Art des Motors auf der Montagebank (Bezugszeichen 75 in Fig.2), und bestimmt die Anweisungen, die zum entsprechenden Hydraulikmotor 1 zu übertragen sind,sowie die zu messenden Momente. Bei Empfang dieser Anweisungen erfolgt ein Zyklus unter genauer überwachung durch den elektronischen Koinzidenzkreis.

Wenn der Deckel zuvor auf den Zylindergehäusen festgezogen oder festgeschraubt worden ist, besteht der Zyklus auf Seiten des Hydraulikmotors 1 in einem ersten Schritt im Anliegen eines Losschraub-Moments an die Fassungen 24, das durch Verformung der Biegestäbe 4 in einer Riohtung gesteuert oder geregelt wird, und dann im Ausüben eines Festschraub-Moments, das durch Verformung der gleichen Biegestäbe 4 in Gegenrichtung gesteuert oder geregelt wird. Bei beendetem Zyklus wird duroh Wirken der Hebevorrichtung 9, die Maske 14 automatisch in die obere Lage 15 angehoben (Fig. 2,3)» wodurch der Motor an der Schraubstelle gelöst wird, wodurch diese nun frei Bur Aufnahme des folgenden Motors in der Kette wird.

Von einem bestimmten Widerstandsmoment an, unabhängig von der Richtung, kann das End-Moment duroh gesteuerte oder

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geregelte Winkelversehiebung erhalten werden. In diesem Fall wird das End-Moment mittels eines Codierers gesteuert oder geregelt.

Der ferfindungsgemäße Schrauber weist dabei insbesondere folgende Vorteile auf: Der Hydraulikmotor 1 ist ruhig; er kann mit zwei verschiedenen Drehzahlen gedreht werden; er kann auch in zwei Richtungen gedreht werden,was mit einem luftbetriebenen Motor nicht möglich ist, der darüber hinaus viel Druckluft verbraucht und folglich teuer ist. Mit dem erfindungsgemäßen Schrauber können Momente mit einer Genauigkeit von + 3 % erreicht werden,was einen wesentlichen Vorteil gegenüber der bisher erreichbaren Genauigkeit darstellt.

Fig. 7 zeigt schematisch die zugehörige elektronische Meßkette, die es ermöglicht, daß ein Elementarschrauber, wie er in Fig. 2 dargestellt ist, in geeigneter Welse wirken kann. Dabei wird auf die Fig.6 Bezug genommen, die die Dehnungsmeßstreifen-Brücke zeigt. Die Dehnungsmeßstreifen-Brücke 25 ist zwisohen den gegenüberliegenden Ecken A und C durch Leiter 23 und 24 mit einer Gleichspannung von (z. B.) 5 V versorgt über einen Umschalter 74, der von Hand von außerhalb des Koinzidenzkreises einschaltbar ist. Die Stellung "Null Volt" des Umschalters 74 ermöglicht die Durchführung von Einstellungen oder Steuerungen für Null Volt von Verstärkern 33, 34 und 36. Die Stellung "FUnf Volt" wird gesteuert durch ein Relais RL4, das eine Sicherung bei der Versorgung der Brllcke 25 darstellt, wenn sie Über eine Verbindung 70 mit der Folgeschaltungs-Einrlchtung 59 verbunden ist, an die sie signalisiert, wenn die Dehnungsmeßstreifen-Brücke 25 richtig versorgt ist.

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Das Relais RlA weist, wie alle Relais des Koinzidenzkreises, eine Abschirmung 31 und eine Diode 32 auf, die mit dem Relais integriert sind, um es gegen parasitäre Effekte und Überspannungen im Augenblick des öffnens des Relais zu schützen.

Die beiden anderen gegenüberliegenden Ecken B und D der Brücke sind jeweils mittels Leiter 21 und 22 mit dem positiven bzw. negativen Eingang eines Operationsverstärkers 33 der Verstärkung 1000 verbunden, dessen Ausgang, an dem eine Spannung, die zwischen plus und minus 10 V schwanken kann, auftritt, mit dem Eingang eines Verstärkers 3^ verbunden ist, dessen Gewinn oder Verstärkungsfaktor zwischen Mull und Zehn einstellbar ist. Ein. Punkt an der Ausgangsleitung dieses Verstärkers 34 ist einerseits mit einem Voltmeter 35, das eine Teilung von -10 V bis +10 V besitzt, . andererseits mit einem Widerstand verbunden, der weiter unten näher erläutert wird, und schließlichjmit einem Verstärker 36 des Gewinns 2, dessen Ausgang hintereinander mit zwei Relais 37 und 42 verbunden ist, die Jeweils bei 2 V haften und in Gegenrichtung befestigt sind, weil die Ausgangsspannung des Verstärkers positiv oder negativ sein kann. Am Ausgang des ersten Relais 37 ist eine Elektrolumineszenzdiode 44 angeschlossen, die aufleuchtet, wenn das Relais 37 haftet oder umschaltet, um den Bediener eine Anzeige zu geben. Der Ausgang des zweiten Relais 42 ist mittels aeiner Leiter 43 mit dem Eingang der Folgesohaltungs-Einrichtung 49 verbunden, die zwischen dem elektronischen Koinzidenzkreis der Dehnungsmeßstreifen und den verschiedenen Hydraulikmotoren angeordnet ist und die letztere gemäß den aufeinanderfolgenden Stufen eines voreingegebenen Programms steuert, solange

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sie keine Verbots-Anweisung von Seiten des elektronischen Koinzidenzkreises erhält.

Gemäß der Erfindung kann der Leiter 22, der die Ecke D der Dehnungsstreifen-BrUcke 25 und den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 33 verbindet, an Masse gelegt werden mittels einer einen Unterbrecher 72, einen Widerstand 73 und den Schließer-Kontakt eines Relais RLJ aufweisenden Schaltung. Die Spule des Relais RL3 ist über eine Leitung mit der Folgeschaltungs-Einriehtung verbunden. Wenn der Schrauber in der Betriebsstellung "Automatik" 1st, 1st das Relais RL? nicht erregt und ist der Sohließer-Kontakt geöffnet, wodurch eine Wirkung infolge Betätigen des Unterbrechers 72 vermieden ist. Diese elektronische Verschiebungsschalfcung kann nur im Zyklus "Handbetrieb" betrieben werden. Wenn sie im Betrieb ist, d. h. wenn der Unterbrecher 72 geschlossen und das Relais RL3 erregt ist, wird ein künstliches Moment erzeugt und tritt eine Spannung am Punkt 38 auf, durch die der Bediener vorher sicherstellen kann,daß der elektronische Koinzidenzkreis und die Vergleicher richtig arbeiten.

Die Spannung am Eingang des Widerstands 39, die von der Dehnungsmeßstreifen-BrUcke 25 kommt, wird mit einer Befehls-, Soll- oder Bezugsspannung verglichen, die am Eingang eines Widerstands 40 auftritt und deren Erzeugung anhand Fig. 8 erläutert wird. Die Ausgänge der Widerstände 39 und 40 sind mit dem Eingang einer Stufe 45 verbunden, in der die Differenz der Eingangsspannungen unter der Maßgabe erfaßt wird,daß gilt

Spannung A' ^ Spannung B¹.

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Der Ausgang der Stufe 45 1st mit einem den bisher erläuterten ähnliohen Relais 46 verbunden, dessen Ausgänge 60 mit einem Eingang der Folgeaohaltunga-Elnrlohtung verbunden sind. Die Erfassungs-Stufe 45 1st mit einem Leuohtmelder 47 versehen, um den Betreiber vom Anziehen oder Erregen des Relais 46 zu unterriohten, d. h., daß die Spannung, die von der Dehnungsmeßstreifen-BrUoke 25 kommt, höher 1st als die Sollspannung·

FIg* 8 zeigt ein AusfUhrungsbeispiel eines Generators zweier Soll- oder Bezugsspannungen, die Jeweils einem vorgegebenen Moment entsprechen* Die beiden Spannungen 50 bzw. 54, die ausgehend von zwei Potentiometern 52 bzw· 55 erzeugt sind, die von einer gemeinsamen Quelle versorgt sind, verhalten sioh wie die Widerstandswerte derPotentiometer 52, 55. Bei einer positiven Versorgungsspannung und bei Einsetzen eines Inverters 5? in der Ausgangsleitung des Potentiometers 55 werden schließlich zwei Spannungen entgegengesetzter Polaritäten erzeugt, die beispielsweise der Spannung 50 für ein Festschraub-Moment und der Spannung 54 für ein Losschraub-Moment entsprechen. Die Auswahl einer der Spannungen 50 ,54 erfolgt durch Umschalten mittels eines Relais 56 mit einem Arbeitskontakt und einem Ruhekontakt 562, die jeweils in die Schaltungswege für die beiden Spannungen 50 bzw. 54 eingesetzt sind. Die Umschaltung zwischen den Spannungen 50 und 54 erfolgt mittels des Relais 56 durch Steuerung der Folgeschaltungs-Einrichtung 59 nach Maßgabe des Ablaufs seines Programms. Die gewählte Spannung tritt durch einen Operationsverstärker 58 mit RUckkoppelschleife, wird an einem Voltmeter angezeigt und steht an den Klemmen des Widerstands 40 zur Verfugung, um simultan in verschiedenen parallel ange-

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ordneten Stufen mit verschiedenen Spannungen verglichen zu werden, die an den verschiedenen Dehnungsmeßstreifen« BrUoken 25 auftreten.

Mit Bezug auf Fig. 7 umfaßt der eigentliche Koinzidenzlire Is den Teil der Sohaltung links des Bezugsζeiohens 62, während der rechte Teil der Sohaltung den Vergleloher bildet» Im Sohaltungsgehäuse des Koinzidenzkreises der Dehnungsmeßstreifen, wie es sioh dem Verwender darstellt, befinden sich ebensovlele Koinzldenz-ElnaohUbe wie es Dehnungsmeßstreifen-Brücken 25 gibt, während die Vergleiohersohaltungen parallel aui\einem oder zwei Vergleioher-Einsohliben verteilt sind. Lediglich der erste Vergleioher-Einschub besitzt ein System zur Schwellenwerteinstellung.

Gemäß Fig. 9 kann der Generator der Bezugs- oder Sollspannungen einfaoh mittels eines Digital-Analog-Wandlers verwirklicht werden, der eine Anzahl von Eingängen 92 bis 95 besitzt, die ausreichen, um beispielsweise am Ausgang 96 acht verfügbare umschaltbare Pegel zur Verfugung zu stellen, die zwischen -10 V und +10V enthalten sind, sowie einen Vorzeichen-Eingang 9I, wobei die Umschaltung durch die Folgeschaltungs-Einrichtung 59 an einen Komplementäreingang 97 des Umschalters oder Wandlers 90 erfolgt.

Der Koinzidenz-Einschub hat mehrere Funktionen: In erster Linie ermöglicht er Jedesmal,den Fühler 25, mit dem er verbunden 1st, als abgeglichene Wheatstone-BrUcke darzustellen. In zweiter Linie ermöglicht er den Abgleich des Meßsystems. Die Dehnungsmeßstreifen unterliegen Verformungen, die proportionale Widerstandsänderungen

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hervorrufen. Eine weitere Punktion des Koinzidenzkreises ist die Vervollkommnung des Abgleiohs der BrUoke 25 derart,

; daß bei unbelasteten Dehnungsmeßstreifen eine Ausgangs-

! spannung Null am Punkt 38 auftritt.

ι Die direkte Verstärkung durch die Kette der Ver

stärker 33 und 24 besteht in der Messung der Potentialdifferenz am Ausgang der BrUoke 25 nach Verstärkung mit Hilfe des Voltmeters 35. Die Ausgangsspannung der Dehnungs-

\ meßstreifen-BrUoke 25 liegt in der Größenordnung von Milli-

volt.

!' ,. Wenn die Dehnungsmeßstreifen keiner Verformung unter-

liegen, ist die A us gangs spannung am Punkt . : 38 Null.

" Im entgegengesetzten Fall, sobald der Absolutwert der

j A us gangs spannung mindestens 1 V beträgt, genligt diese

j im Verstärker 36 verstärkte Spannung,um die Relais 37 und

: 42 zum Ansprechen zu bringen, die bei einer Spannung von 2V

ansprechen. Der Leuchtmelder 44 leuchtet auf, um den Betreiber von einer Anomalie zu unterrichten,und die Folgesohaltungs-Einrichtung 59 wird ebenfalls über die

Leiter 43 informiert.

Wenn die Dehnungsmeßstreifen-Brücke versorgt wird, kann schnell festgestellt werden, ob das System richtig funktioniert. Der Zeiger des Voltmeters 35 muß auf Null stehen, andernfalls muß die Einstellung der Brücke abgeglichen werden. Bei Abtrennen der Versorgung wird die Folgeschaltungs-Einriehtung 59 durch das Abfallen oder öffnen des Relais RlA benachrichtigt. Es ist wichtig zu wissen, ob die Brücke 25 versorgt ist oder nicht, denn wenn sie nicht versorgt ist, und dies ignoriert wird, kann auf den Biegestab 4

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eingewirkt werden, bis zu dessen Bruch, ohne daß das Meßsystem zur Warnung darauf reagieren kann. Das Relais RlA bildet daher ein erstes Sicherheitsglied.

Eine zweite Sicherheit wird durch die überwachung des Nullabgleichs der Brücken 25 erreicht. Wenn der Zeiger des Voltmeters 35 bei Beginn eines Zyklus nicht auf Null steht, kann das Schraub-Verfahren nicht begonnen werden,da die Relais 37 und 42 angezogen oder erregt sind und die Elektrolumineszenzdiode 44 leuchtet. Diese Sicherheit ermöglicht es,den Schrauber in folgenden Fällen zu schlitzen:

1. Der Biegestab 4 ist verklemmt oder anormal beansprucht,

2. einer der Drähte oder Leitungen der Dehnungsmeßstreifen-Brücke 25 ist gebrochen,

3. es tritt ein Fehler im Hydraulikkreis auf,beispielsweise ist ein Elektromagnetventil geöffnet geblieben.

Sobald der Deckel eines Motorsyder auf einem Zylindergehäuse festgeschraubt werden soll, an der Schraubstelle ist, wird, wenn alles in Ordnung ist, dem Betreiber die Erlaubnis gegeben, das Steuerungs-Gehäuse 26 zu betätigen, und wird der Zyklus ausgelöst.

Wenn die Dehnungsmeßstreifen keiner Verformung unterliegen, ist die Ausgangsspannung der Verstärkerstufen an»

Punkt 38 Null. Wenn eine Brlicke 25 verformt wird. und die Ausgangsspannung am . Tunkt 38 mindestens IV beträgt, sind^lie entsprechenden Relais 37 und 42 angezogen und ist der Leuchtmelder 44 erleuchtet.

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Die Spannung am Punkt 38 von den Verstärkern 33 und 34 ist proportional der Verformung der entsprechenden Brücke 25. Wenn diese Spannung A* eine der eingestellten Bezugs- oder Sollspannungen erreicht, die durch die Schaltung gemäß Fig. 8 vorgegeben sind, leuchtet der Leuchtmelder 47 (Fig. 7) auf und wird das entsprechende Relais 46 geschlossen zur Information der Folgeschaltungs-Einrichtung 59.

Mit dem Vergleicher 45 ist es möglich, zwei Verformungs-Pegel der Dehnungsmeßstreifen-Brücke 25 zu erfassen, nämlich einerseits das "Moment I¹¹ und andererseits das "Moment 2", wobei die entsprechenden Bezugs- oder Sollspannungen durch die Schaltung gemäß Fig. 8 oder gemäß Flg. 9 vorgegeben sind und am Voltmeter 41 angezeigt werden.

Wenn ein Zyklus unter Steuerung durch die Folgeschaltungs -Einrichtung 59 ausgelöst wird, wirkt ein Hydraulikmotor 1 (Fig.2) durch Ausüben eines schnellen Losschraubens mit geringem Moment auf die Schrauben ein,wobei die entsprechende Spannung am Voltmeter 41 ( Fig. 8) angezeigt wird und der Vergleicher 45 (Fig. 7) sicherstellt, daß das auf den Biegestab 4 ausgeübte Drehmoment mit der angezeigten Spannung übereinstimmt. Wenn ein vorgegebenes Moment gefordert wird, wird rückwirkend eine Information darüber erhalten, ob das beim entsprechenden Moment der Fall 1st. Wenn ein davon verschiedenes Moment erreioht ist, wird die Folgeschaltungs-Einrichtung 59 davon sofort unterrichtet und wirkt daraufhin durch ihr Programm.

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Bei beendetem schnellen Losschraub-Betrieb mit geringem "Moment 1" wird der Zyklus durch ein langsames Festschrauben mit hohem "Moment 2" beendet, wobei die entsprechende Spannung in der Meßschaltung (Fig. 7, 8) beispielsweise durch das Potentiometer 55 erzeugt wird. Bei beendetem Zyklus wird durch Einwirken der Hebevorrichtung 9 die Maske 14 automatisch in die obere Lage 15 (Fig. 2, 3) angehoben, wodurch die Schraub-Stellen ausgerückt werden und bereit sind, in die folgende Anordnung einzugreifen, die in der Kette bzw. auf dem Fließband verschraubt werden soll.

Der AnnäherungsfUhler 6} gemäß Fig. 2 ist mit der Folgesohaltungs-Einrichtung 59 verbunden, wobei der Fachmann eine der Fig. 8 ähnliche Schaltung vorsehen kann, die parallel zur letzteren angeordnet ist, jedoch zwei Sollwerte erzeugt, die verschieden von denen gemäß Fig. sind derart,daß an der gemäß der Erfindung ausgeführten Schraubstelle zwei Arten von Motoren unabhängig von der Folge, in der sio an der Schraubstelle vorbeigefUhrt werden, bearbeitet werden können. Die Art des Motors, der verschraubt werden seil, wird automatisch am Anfang des Zyklus mittels des AnnäherungsfUhlers 63 erfaßt, wobei die Information der Folgeschaltungs-Elnrichtung 4? zugeführt wird, die die notwendigen Umschaltungen durchführt, um den Generator der Sollspannungen gemäß Fig. 8 entsprechend der festgestellten Art des Motors einzuschalten oder umzuschalten.. Danach läuft der Zyklus wie bereits erläutert ab.

Die Folgeschaltungs-Einrichtung 59 kann dabei eine handelsübliche Einrichtung sein, beispielsweise die mit

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dem Handelsnamen MINAPAS (vgl. FR-PS 2 057 575).

Die Folgeschaltungs-Einrichtung ist daher folgendermaßen angeschlossen: Mit einem ersten Eingang 60 am Ausgang des Vergleichers 45, 46j mit einem zweiten Eingang 4.3 am Ausgang der Nullabgleichs-Uberwachungsachaltung 36, 37, 42 des Kraft auf nehmers; mit einen ..dritten Eingang 61 am Annäherungsfühler 63 jedes einzelnen Elementarschraubers; mit einem vierten Eingang 64 am Steuerungs-Gehäuse 26, das von der Handhabungs- oder Betätigungsstange 29 getragen ist, mit einem fünften Eingang 70 am Ausgang jedes Relais RL4 zur überwachung der Versorgung der zugeordneten Dehnungsmeßstreifen-Brücke 25 und mit einem sechsten Eingang 71 am Momenten-Umschalter gemäß Fig. 8 oder gemäß Fig. 9; mit einem ers t en Ausgang 65 am Umschalt-Relais 56 des Generators der Soll-Spannung (Fig. 8) oder am· Eingang 97 (Fig. 9); mit einem zweiten Ausgang 66 am Drehzahl-Steuerglied des zugeordneten Hydraulikmotors bis 3 und mit einem dritten Ausgang 67 am Steuerglied der Hebevorrichtung 9.

Jedesmal wenn beim Schraub-Verfahren

ein Betriebsschritt beondet ist und die Folgeschaltungs-Einrichtung 59 davon eine Bestätigung besitzt, gibt sie eine Anweisung oder einen Befehl zur Änderung des Moments an den Generator gemäß Fig. 8 oder gemäß Fig. 9 ab und muß eine Bestätigung an seinem Eingang 7I erhalten, daß die geforderte Umschaltung tatsächlich bewirkt worden ist.

Der Momenten-Generator gemäß Fig. 8 ist vorzuziehen,wenn nur eine geringe Anzahl verschiedener Werte notwendig ist. Wenn Jedoch eine große Anzahl verschiedener Sollwerte

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erforderlich 1st, 1st der Digital-Analog-Wandler gemäß Flg. 9 vorzusehen, der bei einer kleinen Anzahl von Eingängen am Ausgang 96 eine große Anzahl verfügbarer Pegel ermöglicht.

Gemäß einem besonderen AusfUhrungsbeispiel ist es zweokmäßig, die Dehnungsmeßstreifen-BrUcke 25 zwischen den beiden parallelen Seitenflächen eines Biegestabs 4 aufzuteilen. Beispielsweise sind die Widerstände R₁ und R₁₊, die mit der Ecke A verbunden sind, auf einer Seitenfläche und die Widerstände R, und R^, die mit der Ecke C verbunden sind, auf der anderen parallelen Seitenfläche befestigt. Auf diese Weise arbeiten zwei der Widerstände unter Zug und die beiden anderen unter Druck. Das zwisohen den Ecken B und D der Brücke erhaltene Signal ist größer und die notwendige Verstärkung im elektronischen Koinzidenzkreis bzw. der elektronischen Aufbereitungseinrichtung kann herabgesetzt werden.

Claims (6)

ι ·· ·· ta mi mi III· · I · I I I il I · «I · · · ι ι ι ι ι t · υ H 11 rf γ ι t t 22 - Sohutzansprüohe

1. Mehrkopf~ bzw. Mehrspindel-Schrauber

mit (mindestens) einem Abtastglied zum Tasten und Erkennen dee Werkstücks, auf das er einwirkt, und ein Anlegeglied zum Ausüben von bestimmten Schraub-Momenten, und

mit einem Biegestab mit einem Kraftaufnehmer für Jeden Schraubkopf (bzw. Jede Schraubspindel), einem Koinzidenzkreis, der mit dem Kraftaufnehmer verbunden ist, und einem Generator von Sollspannungen, wobei ein Vergleicher mit dem Ausgang des Koinzidanzkreises und dem Ausgang des Sollspannungs-Generators verbunden ist, und ein Eingang einer Folgeschaltungs-Elnriohtung mit dem Ausgang des Vergleichers verbunden ist, während deren Ausgänge einerseits mit dem zugehörigen Hydraulikmotor und andererseits mit einem Schaltglied des Sollsignal-Generators verbunden sind,

dadurch gekennzeichnet,

daß für Jeden Elementarschrauber ein Mehrdrehzahl-Hydraulikmotor (1) mit einem Stator (2) und einem Rotor (3) vorgesehen ist, und

daß der Biegestab (4) mit dem Stator (2) fest verbunden ist.

2. Schrauber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Jede Elementarschrauber-Stelle eine bewegliche Spindel (20) mit Rippen aufweist, die mit einem Teleskopteil (23) verbunden ist, das durch eine Passung zum Greifen eines

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Schraubenkopfs (bzw. einer Mutter abgeschlossen ist, und daü ein AnnäherungsfUhIer (65) nahe dem dem Teleskopteil (2.3) entfernten Ende der gerippten Spindel (20) angeordnet 1st, dessen Ausgang für ©Ine Verbindung mit einem Eingang (61) dor Folgesohaitungs-Elnrlchtung (59) ausgebildet 1st.

5. Schrauber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung der Elementarschrauber von einer Maske 0 4) getragen 1st, die durch ein Gestänge mit einer Hebevorrichtung (9) verbunden ist, wobei die Steuerung der Hebevorrichtung (9) für die Verbindung mit einem Ausgang der Folgesohaitungs-Einrlohtung (59) ausgebildet ist.

4. Schrauber nach Anspruch ? oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Hydraulikmotor (1-5) mit der zugehörigen gerippten Spindel (20) der jeweiligen Elemontarschrauber-Stelle mittels einer übersetzung verbunden ist, die ein Zahnrad (18) ohne Phasenverschiebung aufweist, und daß ^die Verbindung zwischen der Maske (14) und Jeder gerippten Spindel (20) mittels eines Lagers (21, 22) erfolgt, das sowohl geradlinig als auch drehbar ist.

5. Schrauber nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrauber-Oesamtanordnung von Rollen (27) getragen ist, die alle auf einer Kreis-Schiene (28) verschiebbar sind, und daß der Schrauber eine Betätigungsstange (29) besitzt, die ein Steuerungs-Gehäuse (26) trägt.

6. Schrauber nach einem der Ansprüche I-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstände (R. - Rj.) des Kraftaufnehmers (25) paarweise so verteilt sind, daß dar, erste Paar (R., R₂) auf einer ersten Seitenfläche des Biegestabes (4) und das andere Paar (R,, R^) auf der zur ersten parallelen zweiten Seitenfläche des Bicgestäbes (4) befestigt sind.

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