EP0724504B1 - Verfahren und vorrichtung zum steuern eines druckmittelbetätigten doppeltwirkenden stellantriebs - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum steuern eines druckmittelbetätigten doppeltwirkenden stellantriebs Download PDF

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EP0724504B1
EP0724504B1 EP94930883A EP94930883A EP0724504B1 EP 0724504 B1 EP0724504 B1 EP 0724504B1 EP 94930883 A EP94930883 A EP 94930883A EP 94930883 A EP94930883 A EP 94930883A EP 0724504 B1 EP0724504 B1 EP 0724504B1
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stroke
time
return stroke
piston
pressure
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Didier Pacco
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B23/00—Details of, or accessories for, spanners, wrenches, screwdrivers
    • B25B23/14—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers
    • B25B23/145—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for fluid operated wrenches or screwdrivers
    • B25B23/1456—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for fluid operated wrenches or screwdrivers having electrical components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B21/00—Portable power-driven screw or nut setting or loosening tools; Attachments for drilling apparatus serving the same purpose
    • B25B21/004—Portable power-driven screw or nut setting or loosening tools; Attachments for drilling apparatus serving the same purpose of the ratchet type
    • B25B21/005—Portable power-driven screw or nut setting or loosening tools; Attachments for drilling apparatus serving the same purpose of the ratchet type driven by a radially acting hydraulic or pneumatic piston
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
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    • B25B23/145—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for fluid operated wrenches or screwdrivers

Definitions

  • the present invention relates to a method for controlling a double-acting cylinder actuated by a pressurized fluid in an assembly, such as a hydraulic tightening key and its control, in which a reciprocating movement can be repeated.
  • a piston whose active stroke provides a maximum desired force and a so-called passive stroke, in the opposite direction to the active stroke, causes the piston to return for repetition.
  • the present invention aims to avoid the use of such a sensor, or any other device auxiliary of this kind, which must be mounted in the tightening key, which must be supplied from outside for its operation and from which the end-of-travel signal must be taken out to bring it to a means of exploitation of the latter.
  • the costs of installing such a sensor in the tightening key are considerable compared to those of the key itself and the incorporation of this sensor therein, often used under conditions of high stresses especially in the active travel direction, increases the risk of malfunction of the tightening key, for example by false information supplied by said sensor.
  • the method of the present invention is developed to exploit to the maximum and in a safe manner, preferably automatically by means of programmable devices, the information provided by means of detection and measurement of the hydraulic pressure, and which is provided outside. of the hydraulic key itself.
  • the present invention also relates to a device for implementing the above method.
  • Figure 1 shows schematically the main elements of a tightening key that can be used in the method of the invention.
  • FIG. 2 schematically represents a set of hydraulic and electronic controls of the hydraulic cylinder of FIG. 1.
  • FIG. 3 represents a functional diagram of the electronic part of the control assembly of FIG. 2.
  • a double-acting cylinder 2 is actuated by pressurized oil via an input 3 for the active stroke in the direction of movement 4 of movement d 'a piston 5 and via an input 6 for the passive stroke in the direction 7 of the return of the piston 5 for a new active stroke.
  • a rod 8 fixed to the piston 5 pushes by its free end 9, directly or indirectly, a tooth 10 of a ratchet wheel 11, on a circle of radius R, so that it rotates by a value corresponding to the length of the active stroke, for example in a direction of tightening of a nut (not shown) housed in a suitable recess 12 of the wheel ratchet 11.
  • a non-return pawl 13 and its spring 14 are also shown in this diagram: they prevent the wheel 11 from accompanying the rod 8 in its return stroke in the direction 7.
  • a reciprocating movement of the piston 5 is repeated to thereby rotate the ratchet wheel 11 and therefore the nut until the latter opposes said tightening torque Cr desired.
  • the force F supplied by the piston 5 must be limited, so that it is at most equal to the resistive force Fr (equal to Cr / R).
  • the pressure P on the piston 5, proportional to the force F to be supplied by the latter is limited to a corresponding setpoint value Pc, by an electrical control device 29 (FIG. 2) which monitors this pressure via a pressure / current transducer 26 and an explanation of which is given below.
  • the jack 2 is supplied with pressurized fluid through the inlet 3, in the direction 4 of the active stroke. It is detected during this stroke in direction 4 that the fluid pressure reaches the set pressure Pc.
  • This detection can mean that either the piston 5 has come to a stop at the end of its active stroke or the nut offers a desired resistant torque Cr.
  • the cylinder is supplied in the opposite direction via the input 6 for the passive return stroke in the direction 7. The moment when the piston 5 comes to a stop at the end of its stroke is detected by suitable means. passive back.
  • the time Te elapsed between the start of the supply of fluid via the inlet 6 and the time of arrival of the piston 5 in abutment of said return stroke is measured for this return stroke.
  • This elapsed time Te is compared to a determined time Td which corresponds to that of a complete return stroke under the same operating conditions of the jack 2 (by example for the same temperature and therefore viscosity of the oil used). If the time Te is substantially equal to the time Td, the piston 5 has carried out a complete return stroke and there is no certainty that the pressure Pc obtained at the end of the previous active stroke corresponds to a desired tightening torque Cr of the nut. In this case, the tightening sequence is repeated each time comprising a complete active stroke and a complete passive stroke and the detection, measurement and comparison operations, until the measured elapsed time Te is substantially less than the time Td .
  • the pressure of the fluid at the inlet 6 reaches or exceeds a determined pressure greater than that which is necessary for the piston to carry out this return stroke with certainty and regularity.
  • This determined pressure can preferably be equal to the aforementioned pressure Pc which then will not be exceeded.
  • time Tec can be measured for example during one or two sequences of no-load operation of the hydraulic tightening key 1, carried out in order to put the key and its control just before its use in a known initial state.
  • a typical installation for the implementation of the aforesaid method may comprise for example (FIG. 2) a hydraulic control part 19 comprising an oil reservoir 20 in which is immersed a suction filter 21 connected to the inlet of a pump 22, the outlet of which delivers the oil in a pipe 23.
  • a pressure limiter 15 for example set to 700 bars
  • a solenoid valve 24 for supplying the inlet 3 of the jack 2
  • a solenoid valve 25 for supplying the input 6 of the same jack 2.
  • a transducer 26, known per se can be connected to the line 23 and is then chosen to give a current signal I as a function of the pressure P that it detects in the pipe 23.
  • control device 29 of the invention preferably electronic microprocessor and one embodiment is shown in Figure 3 by way of example.
  • the control device 29 can comprise, in addition to a supply not shown, means in the form of an input keyboard for the selection 30 of a set pressure Pc for the fluid, as a function of the maximum force F desired during at minus the active stroke in the direction 4 of the piston 5.
  • the keyboard 30 is connected to comparison means 31 which can be constituted by an 8-bit microprocessor 31.
  • comparison means 31 can be constituted by an 8-bit microprocessor 31.
  • the microprocessor 31 can selectively control the actuator 2 via the above-mentioned solenoid valves 24 and 25, via a link interface 33.
  • a clock 34 in real time is connected to the microprocessor 31 for measuring the time elapsed Te between the start of the passive return race and its completion.
  • a RAM memory 35 connected to the microprocessor 31 is used to store inter alia the determined time Td as well as other parameters and data of the system. This RAM memory 35 is assisted by an accumulator 36 for saving the value of the time Td and of these parameters and data.
  • An EPROM memory 37 contains an operating program for the control device 29, the progress of which is clocked by the clock 34.
  • a control logic 38 connected, according to FIG. 3, to the various elements of the device 29 ensures the chronology data transfers between these elements.
  • control screen 39 for checking the data entered, system parameters, etc.
  • This remote control 40 can also include a display of for example the pressure reached at any time or the torque actually reached during tightening.
  • the microprocessor 31 and the program are arranged to also compare the elapsed time measured Te and the determined time Td and to automatically decide to repeat a tightening sequence according to the above process as long as Te is substantially equal to Td and to stop any repetition when it is assured that Te is manifestly less than Td.
  • transducer 26 has been considered here to be external to the controller 29 as such, there may be cases where it is preferred that it be included.
  • the set pressure Pc is introduced into the device 29 via the keyboard 30 and a tightening sequence is started via the remote control 40.
  • the microprocessor 31 executes a program which makes it possible to set the piston 5 of the key 1 in motion while measuring by the transducer 26 the oil pressure P in the hydraulic circuit (line 23).
  • the movement of the piston 5 is repeated back and forth according to the program of the EPROM memory 37, the direction of movement of the piston 5 being reversed with each increase in the oil pressure beyond the preset threshold Pc.
  • the reciprocating movement of the piston 5 is then stopped when it has been observed by the microprocessor 31 that the desired tightening torque has actually been reached.
  • the tightening torque actually reached can be displayed on the remote control 40, which allows the user to monitor the tightening progress.
  • different values of parameters of this kind can be stored in the device 29 and selected, for example by a code, depending on the model and / or the size of the key, for example used at a given time with this device 29 which can be mounted on a common hydraulic control 19 for several keys.
  • the device 29 can be provided with a manual or automatic operating selection to allow the operator to decide whether or not himself either to stop the tightening sequences of an element or to repeat it multiple times. sequences, even after obtaining the desired tightening torque.
  • Td time Td as a function of the temperature of the oil in service
  • a memorization of Td values as a function of the measured temperature can be carried out and a selection of the appropriate Td value can be made by the microprocessor 31 responsible for example also for blocking the clamping assembly in case the temperature of the oil is not within chosen limits.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Details Of Spanners, Wrenches, And Screw Drivers And Accessories (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Claims (9)

  1. Verfahren zum Steuern eines durch ein Fluid unter Druck betätigten doppeltwirkenden Stellantriebs in einer Anordnung, wie ein hydraulischer Spannschlüssel (1) und dessen Steuerung, bei dem eine Hin- und Herbewegung eines Kolbens (5) wiederholt werden kann, wobei ein aktiver Hub (4) eine gewünschte maximale Kraft liefert und ein sog. passiver Hub (7), in umgekehrter Richtung des aktiven Hubs, die Rückkehr des Kolbens (5) zur Wiederholung erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Abfolge aufweist, die beinhaltet:
    - eine Wahl eines Solldrucks (Pc) für das Fluid, entsprechend der gewünschten maximalen Kraft (Fr),
    - eine Speisung des Stellantriebs (2) mit Fluid unter Druck in Richtung (4) des aktiven Hubs,
    - eine Feststellung, ob, während des aktiven Hubs, der Druck (P) des Fluids den Solldruck (Pc) erreicht,
    - nach dieser Feststellung eine umgekehrte Speisung des Stellantriebs mit Fluid unter Druck für den passiven Rückhub (7),
    - eine Feststellung des Zeitpunkts, an dem der Kolben (5) seinen passiven Rückhub vollendet hat,
    - eine Messung der Zeit (Te), die zwischen dem Beginn der umgekehrten Speisung und dem Moment der Feststellung der Beendigung des passiven Rückhubs vergangen ist,
    - einen Vergleich dieser abgelaufenen Zeit (Te) und einer festgelegten Zeit (Td) wie sie im wesentlichen derjenigen eines vollständigen passiven Rückhubs (Tec) entspricht, und
    - eine Wiederholung der vorhergehenden Abfolge wenigstens bis die gemessene abgelaufene Zeit (Te) wesentlich kleiner als die festgelegte Zeit (Td) ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es für die Feststellung des Zeitpunkts, in dem der Kolben (5) seinen passiven Rückhub beendet hat, eine Feststellung, ob der Druck des Fluids (P) einen festgelegten Druck, vorzugsweise den oben genannten Solldruck (Pc), erreicht oder den festgelegten Druck übersteigt, aufweist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Erfassung, in wenigstens einer oben genannten Abfolge, der abgelaufenen Zeit (Tec), gemessen für den vollständigen passiven Rückhub, und eine Verwendung dieser erfaßten abgelaufenen Zeit (Tec) als festgelegte Zeit (Td) zum Vergleich aufweist.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß für den oben genannten Vergleich jede für einen passiven Rückhub gemessene, abgelaufene Zeit (Te(n)) mit der vorhergehenden (Te(n-1)) als festgelegte Zeit (Td) verwendeten verglichen wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ab einer dritten oben genannten Abfolge die festgelegte Zeit (Td) ein mittlerer Wert (Tm) von in vorhergehenden Abfolgen gemessenen, abgelaufenen Zeiten ist, vorzugsweise nach Eliminierung einer Messung einer ersten abgelaufenen Zeit (Te), die wesentlich kürzer ist als die vorhergehenden, wobei die Wiederholung der Abfolge bei Auftreten von zwei aufeinanderfolgenden Messungen einer wesentlich kürzeren abgelaufenen Zeit (Te) gestoppt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfolge noch einmal wiederholt wird, nachdem der Vergleich bestimmt hat, daß eine gemessene abgelaufene Zeit (Te(n)) wesentlich kürzer ist als die festgelegte Zeit (Td), wobei die während dieser letzten Wiederholung der Abfolge gemessene, abgelaufene Zeit (Te(n+1)) vorzugsweise erneut mit der festgelegten Zeit (Td) verglichen wird, und ein Signal gegeben werden kann, wenn diese letztere gemessene, abgelaufene Zeit (Te(n+1)) nicht wesentlich kürzer ist als die vorbestimmte Zeit.
  7. Vorrichtung für den Einsatz des Verfahrens zum Steuern eines durch ein Fluid unter Druck betätigten doppeltwirkenden Stellantriebs (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie aufweist:
    - Mittel (30) zur Auswahl eines Solldrucks (Pc) für das Fluid, in Abhängigkeit von einer gewünschten maximalen Kraft (Fr) bei einem aktiven Hub (4) des Kolbens (5) des Stellantriebs (2),
    - mit diesen Auswahlmitteln (30) verbundene Mittel zum Vergleich (31) eines Drucks (P) des Fluids während des aktiven Hubs des Kolbens (5) und gegebenenfalls seines passiven Rückhubs (7), und dem Solldruck (Pc),
    - mit diesen Vergleichsmitteln (31) verbundene Mittel (32) zum Eingeben und Anpassen eines Signals des dem Stellantrieb gelieferten Drucks (P) während seines aktiven Hubs und gegebenenfalls seines passiven Rückhubs,
    - mit den Vergleichsmitteln (31) verbundene Mittel (33) zur selektiven Steuerung des Stellantriebs (2) für den aktiven Hub und den passiven Rückhub,
    - mit den Vergleichsmitteln (31) verbundene Mittel zur Feststellung des Endes des passiven Rückhubs (7),
    - mit den Vergleichsmitteln (31) verbundene Mittel (34) zur Messung der zwischen dem Beginn des passiven Rückhubs und dessen Beendigung abgelaufenen Zeit,
    - mit den Vergleichsmitteln (31) verbundene Mittel (35) zur Speicherung einer festgelegten Zeit (Td), wie sie im wesentlichen derjenigen (Tec) eines vollständigen, passiven Rückhubs entspricht.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsmittel (31) so eingerichtet sind, daß sie außerdem die gemessene abgelaufene Zeit (Te) und die festgelegte Zeit (Td) vergleichen und als Folge hiervon über eine automatische Wiederholung der Abfolge des Verfahrens entscheiden, wenn die gemessene abgelaufene Zeit (Te) im wesentlichen gleich der festgelegten Zeit (Td) ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem eine Vorrichtung (15) zur Messung des dem Stellantrieb (2) während seines aktiven Hubs (4) und gegebenenfalls seines passiven Rückhubs (7) gelieferten Drucks und zur Umwandlung dieser Messung in das oben genannte Signal aufweist.
EP94930883A 1993-10-29 1994-10-28 Verfahren und vorrichtung zum steuern eines druckmittelbetätigten doppeltwirkenden stellantriebs Expired - Lifetime EP0724504B1 (de)

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BE9301196A BE1007527A3 (fr) 1993-10-29 1993-10-29 Procede et dispositif de commande d'un verin a double effet actionne par un fluide sous pression.
BE9301196 1993-10-29
PCT/BE1994/000079 WO1995011777A1 (fr) 1993-10-29 1994-10-28 Procede et dispositif de commande d'un verin a double effet actionne par un fluide sous pression

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EP0724504A1 EP0724504A1 (de) 1996-08-07
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