EP3501739A1 - Verfahren zur kalibrierung und steuerung einer schraubvorrichtung und vorrichtung zur durchführung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zur kalibrierung und steuerung einer schraubvorrichtung und vorrichtung zur durchführung des verfahrens Download PDF

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Publication number
EP3501739A1
EP3501739A1 EP17209544.0A EP17209544A EP3501739A1 EP 3501739 A1 EP3501739 A1 EP 3501739A1 EP 17209544 A EP17209544 A EP 17209544A EP 3501739 A1 EP3501739 A1 EP 3501739A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pump
hydraulic
working
hydraulic oil
stroke chamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP17209544.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Alexander Kipfelsberger
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ALKI TECHNIK GMBH SCHRAUBSYSTEME ENTWICKLUNG-PRODU
Original Assignee
Aliki Technik Schraubsysteme Entwicklung- Produktion-Vertrieb GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aliki Technik Schraubsysteme Entwicklung- Produktion-Vertrieb GmbH filed Critical Aliki Technik Schraubsysteme Entwicklung- Produktion-Vertrieb GmbH
Priority to EP17209544.0A priority Critical patent/EP3501739A1/de
Publication of EP3501739A1 publication Critical patent/EP3501739A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • 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
    • 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
    • B25F—COMBINATION OR MULTI-PURPOSE TOOLS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; DETAILS OR COMPONENTS OF PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS NOT PARTICULARLY RELATED TO THE OPERATIONS PERFORMED AND NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B25F3/00—Associations of tools for different working operations with one portable power-drive means; Adapters therefor

Definitions

  • the invention relates to a method for calibrating and controlling a screwing device according to the preamble of claim 1 and to an apparatus for carrying out the method according to the preamble of claim 11.
  • the hydraulic ratchet wrench is driven by a double-action hydraulic cylinder-piston drive, wherein this has a piston displaceably guided in the hydraulic cylinder, with a ratchet operated piston rod led out of the hydraulic cylinder.
  • the hydraulic cylinder has a power stroke chamber as a high pressure chamber on a piston side and a return stroke chamber as a low pressure chamber on the piston side with the piston rod.
  • the hydraulic pump is connected to the working stroke chamber with a working-stroke chamber hydraulic oil passage and to the return stroke chamber with a return-stroke hydraulic oil passage.
  • the hydraulic pump is controllable by means of a pump control unit.
  • the hydraulic ratchet wrench has been pre-calibrated to obtain screw calibration data that assigns tightening torques for a tightening operation to different working pressures in the working stroke chamber.
  • a pre-calibration can be carried out, for example, with a precisely predetermined pump pressure in the working stroke chamber so that an associated tightening torque is measured and noted on a torque measuring device.
  • the assignment between different working pressures and torques can then be recorded in tabular form or diagram form, whereby working pressures between 100 and 1200 N m are recorded, for example in a range from 100 to 700 bar.
  • a corresponding document has hitherto been attached to each hydraulic ratchet wrench as a calibration data sheet and is thus part of a calibration of the entire screwing device from the hydraulic pump and the hydraulic ratchet wrench.
  • a screwing is thus previously performed so that a tightening torque is specified for a current screwing.
  • the worker takes the working pressure associated with this tightening torque from the calibration data sheet and adjusts it to the hydraulic pump and / or monitors the pressure after the start of the tightening process.
  • the object of the invention is therefore to propose a method for calibrating and controlling a screwing device with a hydraulic pump and a hydraulic ratchet wrench and a device for carrying out the method, wherein a screwing process is generally easier and safer to carry out.
  • At least one transponder is fixedly mounted on the hydraulic ratchet wrench, into which the screwdriver calibration data are permanently and readably stored.
  • the screwdriver calibration data are read out of the transponder and transferred to the pump control unit, whereby for a concrete, current screwing with a certain, predetermined tightening torque from the screwdriver calibration data of required working pressure assigned and adjusted at the pump control unit of the hydraulic pump before or to start the screwing.
  • the pump control unit has an input unit to which screwing values, in particular as tightening torques and optionally additionally subsequent rotation angles for a current screwing operation, are entered directly.
  • screwing values in particular as tightening torques and optionally additionally subsequent rotation angles for a current screwing operation
  • the associated working pressures are then calculated on the basis of the stored screwdriver calibration data and specified inside the pump as working pressure setpoint values at the pump control unit.
  • the pump control unit may have a detection module with the achievement of the entered Verschraubungsune and thus the end of a correctly performed screwing is determined and then the pump function is turned off.
  • At least one transponder is fixedly mounted at the location of a screw connection, in particular on a component to be screwed, into which the screw connection values relevant for this screw connection are permanently and readably stored.
  • These bolting values are read out before the screwdriving process with the reader and transferred directly to the pump control unit for controlling the screwing operation. This is a particularly simple and safe, fully automatically controlled screwing feasible.
  • the pump control unit can have a module for an online connection directly or indirectly via an app and optionally a smartphone to the cloud, whereby all relevant data of a correctly executed screwing operation are stored in the cloud.
  • screw connections can be checked for their correctness, in particular by a manager or project manager.
  • transponders can also be fixedly mounted on the working-displacement chamber hydraulic oil line and / or the return-stroke hydraulic oil line, wherein line-specific data, in particular line lengths, nominal widths and service lives, are permanently and readably stored, these data being read out and can be taken into account in the calculation of the pump control data and / or possibly warnings can be made.
  • calibration data on the transponder attached to the hydraulic ratchet wrench to the nutrunner can additionally include the date of the last calibration and / or the date of the next required calibration and / or a current calibration certificate and / or a model name and / or a serial number and / or a year of manufacture and / or the cylinder volumes of the working stroke chamber and the return stroke chamber are stored readable. All of this data can be suitably processed in the controller and / or processed for reminders and / or alarms.
  • the data transmission between a reader for reading the transponder and the pump control unit can be done in a conventional manner by means of cables and / or wirelessly via radio and / or optionally manually.
  • the reading device can also be integrated directly into the pump control unit. Since the hydraulic lines between the hydraulic pump and the hydraulic ratchet screwdriver are functionally relatively short, the distance between the hydraulic pump and the hydraulic ratchet driver is correspondingly relatively small. This also results in a relatively short radio distance between the transponder or transponders and a reading device integrated into the pump control unit, so that even with this arrangement a safe transponder reading can take place.
  • transponders are used as RFID transponders without their own energy source, which are available in different, functionally reliable forms on the market.
  • other similar transponders can also be used, for example, as NTFS transponders or optically readable QR code tags.
  • the above methods can be performed with a hydraulic pump with the features of claim 10 which has a combination of gear pump and piston pump.
  • the gear pump pumps a relatively large flow of hydraulic oil per Motor revolution of a drive motor and the piston pump in contrast, a relatively small flow rate.
  • the pumping function of the gear pump is used both for a quick return stroke of the piston rod and for a quick turn on the screw is a resistor, then by reversing the pumping function, the piston pump for a high predetermined tightening pressure corresponding to the set tightening torque is switched.
  • a screwing device 1 is shown with a hydraulic pump 3 and with a hydraulic ratchet wrench 12.
  • the hydraulic ratchet wrench 12 is already in preparation for a screwing its screw head 53 plugged onto a nut 54 a screw.
  • the hydraulic pump 3 has an oil tank 2, on which a pump control unit 4 is placed with downwardly subsequent pump motor with a vertical motor output shaft.
  • a gear pump 20 and a radial piston pump 21 are arranged, which are driven by the engine output shaft.
  • a high-pressure gauge 6 is connected on a housing with hydraulic control elements.
  • a working-stroke chamber hydraulic oil passage 7 and a return-stroke hydraulic oil passage 8 are connected as connecting lines to the hydraulic ratchet driver 12.
  • a fuel gauge 10 and a tank vent 11 are shown.
  • transponder 50 On the hydraulic ratchet wrench 12, a transponder 50 is fixedly mounted, as well as a respective transponder 51 a and 51 b is attached to the Häshubhunt hydraulic oil line 7 and the remindhubwait hydraulic oil line 8.
  • a transponder 52 is fixedly mounted at the place of screwing.
  • transponders 50, 51 a, 51 b and 52 are bolting relevant data stored. These data are read to calibrate the entire screwing device 1 and to control screwing operations.
  • the triggering operation can take place by means of a manually operated reading device 22a (indicated by dashed lines), which is brought into the vicinity of the transponders 50, 51a, 51b and 52.
  • the data read out (double arrow 55) are transmitted by means of cable 56 or by radio (double arrow 57) to the pump control unit 4 for further processing.
  • a reading device 22b can also be integrated directly into the pump control unit 4 so that a data exchange (double arrow 58) can take place directly between the transponders 50, 51a, 51b and 52 and the pump control unit 4.
  • a data exchange (double arrow 58) can take place directly between the transponders 50, 51a, 51b and 52 and the pump control unit 4.
  • a direct input to an input unit 5b via radio is possible.
  • an input via a manual input unit 5a is possible.
  • Stored and / or current operational data may optionally be displayed via a display 59.
  • screwing data can be stored by radio in a cloud (double arrow 61).
  • the screwdriving values relevant for the screw connection are read from the transponder 52 at the screwing location.
  • the transponder 50 on the hydraulic ratchet wrench 12 in particular the calibration data stored there for the assignment of pressure and tightening torque are read out.
  • the transponders 51 a, 51 b are read on the lines 7 and 8 line-relevant data. All these data are transmitted to the pump control unit 4 and there billed in the execution of the screwing and taken into account.
  • a screw 1 In a hydraulic cylinder 13, a piston is slidably received as a disk piston 14, wherein a piston rod 15 or optionally an extension engages in an only schematically indicated ringrath 16 for their actuation.
  • a working stroke chamber 17 On the left side of the piston, a working stroke chamber 17 is formed in the hydraulic cylinder 13 and a return stroke chamber 18 is formed on the right side of the piston, in which also the piston rod 15 is slidably guided.
  • the hydraulic cylinder 13 with the associated parts and the screw ratchet 16 form the hydraulic ratchet wrench 12, which is connected via flexible hydraulic lines 7, 8 with the hydraulic pump 3.
  • the gear pump 20 and the radial piston pump 21 are received, which are driven jointly by the output shaft of the pump motor.
  • the pump motor is via the pump control unit. 4 operated, to the example, a reader 22a and a working pressure line 24 are connected.
  • the hydraulic control is framed by the frame 25 from which the high pressure gauge 6 protrudes.
  • a first gear pump port 26 is connected to the working stroke chamber 17 via the working-stroke chamber hydraulic oil passage 7 in the end portion thereof.
  • a second gear pump port 27 is connected to the return stroke chamber hydraulic oil passage 8 to an end portion of the return stroke chamber 18.
  • the working-stroke chamber hydraulic oil pipe 7 is connected to the hydraulic oil volume of the oil tank 2 at a first intake port 28 via a first intake port 29 to a first intake check valve 30.
  • the return stroke hydraulic oil passage 8 is connected to the hydraulic oil volume of the oil tank 2 at a second intake port 31 via a second intake port 32 via a second intake check valve 33.
  • a high-pressure check valve 34 with a blocking action in the direction of the first intake connection point 28 in the working-displacement chamber hydraulic oil line 7 is arranged.
  • the radial piston pump 21 has a piston pump suction inlet 35, which is connected to a piston pump suction line 36 with the hydraulic oil volume of the oil tank 2. From a piston pump delivery outlet 37, a piston pump delivery line 38 leads to a connection with the working-stroke chamber hydraulic oil line 7 between the high-pressure check valve 34 and the working stroke chamber 17. In addition, a hydraulic oil return line 39 leads into the oil tank 2. This hydraulic oil return line 39 is connected to the working-stroke chamber hydraulic oil passage 7 between the high-pressure check valve 34 and the first intake port 28 via a low-pressure relief valve 40.
  • the hydraulic return line 39 is connected via a pressure-pilotable unlocking check valve 41 to the working-stroke chamber hydraulic oil line 7 between the high-pressure check valve 34 and the working stroke chamber 17.
  • the unlocking check valve 41 has a blocking effect in the return flow direction and opens in response to a pressure in the return stroke chamber hydraulic oil line 8, for which purpose a corresponding pressure control line 42 is led from there to the unlocking check valve 41.
  • a high-pressure relief safety valve 43 is connected between the working-stroke chamber hydraulic oil pipe 7 and the hydraulic oil return pipe 39. Accordingly, a low-pressure relief safety valve 44 is connected between the return stroke hydraulic oil passage 8 and the hydraulic oil return passage 39.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Loading And Unloading Of Fuel Tanks Or Ships (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibrierung und Steuerung einer Schraubvorrichtung mit einer Hydraulik-Pumpe (3) und mit einem Hydraulik-Ratschenschrauber (12), wobei der Hydraulik-Ratschenschrauber (12) einen doppeltwirkenden Hydraulik-Zylinder-Kolben-Antrieb aufweist. Der Hydraulik-Ratschenschrauber (12) ist vorkalibriert worden zur Aufnahme von Schrauber-Kalibrierdaten, mit denen unterschiedlichen Arbeitsdrücken in einer Arbeitshubkammer (17) Anzugsdrehmomente für einen Schraubvorgang zugeordnet werden. Erfindungsgemäß wird am Hydraulik-Ratschenschrauber (12) wenigstens ein Transponder (50) fest angebracht, in den die Schrauber-Kalibrierdaten permanent und auslesbar eingespeichert werden. Mit einem steuerbaren Lesegerät (22a, 22b) werden Schrauber-Kalibrierdaten aus dem Transponder (50) ausgelesen und an die Pumpen-Steuereinheit (4) übertragen, wobei für einen konkreten, aktuellen Schraubvorgang mit einem bestimmten, vorgegebenen Anzugsdrehmoment aus den Schrauber-Kalibrierdaten der erforderliche Arbeitsdruck zugeordnet und an der Pumpen-Steuereinheit (4) der Hydraulik-Pumpe (3) vor oder zum Start des Schraubvorgangs eingestellt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kalibrierung und Steuerung einer Schraubvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 11.
  • Bei einem bekannten Verfahren zur Kalibrierung und Steuerung einer Schraubvorrichtung, die eine Hydraulik-Pumpe und einen Hydraulik-Ratschenschrauber aufweist ( EP 1 400 313 B1 ), wird der Hydraulik-Ratschenschrauber mit einem doppelt wirkenden Hydraulik-Zylinder-Kolben-Antrieb angetrieben, wobei dieser einen im Hydraulik-Zylinder verschiebbar geführten Kolben aufweist, mit einer dicht aus dem Hydraulikzylinder herausgeführten Kolbenstange zur Ratschenbetätigung. Der Hydraulik-Zylinder weist eine Arbeitshubkammer als Hochdruckkammer an einer Kolbenseite auf und eine Rückhubkammer als Niederdruckkammer an der Kolbenseite mit der Kolbenstange.
  • Die Hydraulikpumpe ist mit einer Arbeitshubkammer-Hydraulikölleitung mit der Arbeitshubkammer und mit einer Rückhubkammer-Hydraulikölleitung mit der Rückhubkammer verbunden. Die Hydraulikpumpe ist mittels einer Pumpen-Steuereinheit steuerbar.
  • Zudem ist der Hydraulik-Ratschenschrauber vorkalibriert worden zum Erhalt von Schraube-Kalibrierdaten, mit denen unterschiedlichen Arbeitsdrücken in der Arbeitshubkammer Anzugsdrehmomente für einen Schraubvorgang zugeordnet werden. Eine solche Vorkalibrierung kann beispielsweise mit einem genau vorgegebenen Pumpendruck in der Arbeitshubkammer so durchgeführt werden, dass an einer Drehmomentmesseinrichtung ein zugehöriges Anzugsdrehmoment gemessen und notiert wird. Durch Messungen mit verschiedenen Arbeitsdrücken kann dann in Tabellenform oder Diagrammform die Zuordnung zwischen unterschiedlichen Arbeitsdrücken und Drehmomenten aufnotiert werden, wobei beispielsweise in einem Bereich von 100 bis 700 bar Arbeitsdrücke zwischen 100 bis 1200 N m erfasst werden. Ein entsprechendes Dokument wird bisher jedem Hydraulik-Ratschenschrauber als Kalibrierdatenblatt beigefügt und ist damit Bestandteil einer Kalibrierung der gesamten Schraubvorrichtung aus der Hydraulikpumpe und dem Hydraulik-Ratschenschrauber.
  • Ein Schraubvorgang wird damit bisher so durchgeführt, dass für einen aktuellen Schraubvorgang ein Anzugsdrehmoment vorgegeben wird. Nach der Montage des Hydraulik-Ratschenschraubers an der Verschraubung entnimmt der Werker aus dem Kalibrierdatenblatt den für dieses Anzugsdrehmoment zugeordneten Arbeitsdruck und stellt diesen an der Hydraulikpumpe ein und/oder überwacht den Druck nach dem Start des Schraubvorgangs.
  • Bei diesem Vorgang ergeben sich eine Reihe von Problemen und Nachteile:
    • Die Schraubvorrichtung ist eine Kombination aus einer Hydraulikpumpe und einem Hydraulik-Ratschenschrauber, wobei dies weitgehend unabhängige Bauteile sind. Beispielsweise werden für unterschiedliche Schraubbedingungen unterschiedliche Hydraulik-Ratschenschrauber benötigt, insbesondere mit den Schraubbedingungen angepassten Größen und Drehmomentbereichen, sodass an derselben Hydraulikpumpe entsprechend unterschiedliche Hydraulik-Ratschenschrauber gewechselt und angeschlossen werden. Zudem ist es nicht erforderlich, dass die verwendeten Hydraulik-Ratschenschrauber und die eingesetzte Hydraulikpumpe vom gleichen Hersteller sind und aneinander von vornherein angepasst wurden. Ersichtlich muss somit ein Werker aufgrund des meist tabellarischen Kalibrierdatenblatts des aktuell an die Hydraulikpumpe angeschlossenen Hydraulik-Ratschenschraubers die Kalibrierung der gesamten Schraubvorrichtung und deren Steuerung vornehmen, wobei ersichtlich ein hoher Aufmerksamkeitsgrad erforderlich ist mit der Gefahr von Fehlbedienungen und Verwechslungen, die zu falschen Schraubergebnisses führen können.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Kalibrierung und zur Steuerung einer Schraubvorrichtung mit einer Hydraulikpumpe und einem Hydraulik-Ratschenschrauber sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorzuschlagen, wobei ein Schraubvorgang insgesamt einfacher und sicherer durchführbar ist.
  • Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich der Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst.
  • Gemäß Anspruch 1 wird am Hydraulik-Ratschenschrauber wenigstens ein Transponder fest angebracht, in den die Schrauber-Kalibrierdaten permanent und auslesbar eingespeichert werden.
  • Mit einem steuerbaren Lesegerät werden die Schrauber-Kalibrierdaten aus dem Transponder ausgelesen und an die Pumpen-Steuereinheit übertragen, wobei für einen konkreten, aktuellen Schraubvorgang mit einem bestimmten, vorgegebenen Anzugsdrehmoment aus den Schrauber-Kalibrierdaten der erforderliche Arbeitsdruck zugeordnet und an der Pumpen-Steuereinheit der Hydraulikpumpe vor oder zum Start des Schraubvorgangs eingestellt wird.
  • Damit wird durch Automatisierungsmaßnahmen eine menschliche Fehlerquelle weitgehend ausgeschlossen und die Durchführung eines Schraubvorgangs für einen Werker einfacher durchführbar.
  • Diese Vereinfachung ergibt sich insbesondere dann, wenn der gesamte Datensatz der Schrauberkalibrierdaten an die Pumpen-Steuereinheit übertragen und dort in einem Speichermodul permanent gespeichert wird bis zu einer gewollten Löschung oder Überschreibung mit einem anderen Datensatz. Die Pumpensteuereinheit weist eine Eingabeeinheit auf, an der unmittelbar Verschraubungswerte, insbesondere als Anzugsdrehmomente und gegebenenfalls zusätzlich anschließende Drehwinkel für einen aktuellen Schraubvorgang eingegeben werden. Mit einer nachgeordneten Recheneinheit werden dann die zugeordneten Arbeitsdrücke anhand der gespeicherten Schrauberkalibrierdaten berechnet und pumpenintern als Arbeitsdruck-Sollwerte an der Pumpen-Steuereinheit vorgegeben.
  • Weiter kann die Pumpen-Steuereinheit ein Erkennungsmodul aufweisen mit dem das Erreichen der eingegebenen Verschraubungswerte und damit das Ende eines korrekt ausgeführten Schraubvorgangs festgestellt wird und dann die Pumpenfunktion abgeschaltet wird.
  • Nach dem Start eines Schraubvorgangs durch einen Werker an der Pumpen-Steuereinheit läuft somit der gesamte Schraubvorgang bei einfacher Handhabung weitgehend automatisch unter Ausschaltung von Fehlerquellen ab, sodass korrekte Schraubergebnisse sicher erhalten werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens werden am Ort einer Verschraubung, insbesondere an einem zu verschraubenden Bauteil wenigstens ein Transponder fest angebracht, in den die für diese Verschraubung maßgeblichen Verschraubungswerte permanent und auslesbar eingespeichert werden. Dieser Verschraubungswerte werden vor einem Schraubvorgang mit dem Lesegerät ausgelesen und direkt an die Pumpen-Steuereinheit zur Steuerung des Schraubvorgangs übertragen. Damit ist ein besonders einfacher und sicherer, voll automatisch gesteuerter Schraubvorgang durchführbar.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens kann zudem die Pumpen-Steuereinheit ein Modul für eine online-Verbindung unmittelbar oder mittelbar über eine App und gegebenenfalls ein Smartphone zur Cloud aufweisen, womit alle relevanten Daten eines korrekt ausgeführten Schraubvorgangs in der Cloud abgelegt werden. Damit können in einer Fernüberprüfung Verschraubungen auf ihre Korrektheit, insbesondere von einem Manager oder Projektleiter, überprüft werden.
  • Für eine weitere Verbesserung der Betriebssicherheit und/oder der Schraubgenauigkeit können an der Arbeitshubkammer-Hydraulikölleitung und/oder der Rückhubkammer-Hydraulikölleitung ebenfalls Transponder fest angebracht werden, worin leitungsspezifische Daten, insbesondere Leitungslägen, Nennweiten und Standzeiten permanent und auslesbar eingespeichert werden, wobei diese Daten ausgelesen und bei der Berechnung der Pumpensteuerdaten berücksichtigt werden können und/oder gegebenenfalls Warnhinweise erfolgen können.
  • Ähnlich können an dem am Hydraulik-Ratschenschrauber angebrachten Transponder zu den Schrauber Kalibrierdaten, zum Beispiel in Form einer Druck/ Drehmoment-Tabelle, zusätzlich das Datum der letzten Kalibrierung und/oder das Datum der nächsten erforderlichen Kalibrierung und/oder ein aktuelles Kalibrierzertifikat und/oder eine Modellbezeichnung und/oder eine Seriennummer und/oder ein Baujahr und/oder die Zylindervolumen der Arbeitshubkammer und der Rückhubkammer auslesbar gespeichert werden. Alle diese Daten können geeignet bei der Steuerung verarbeitet und/oder zur Erinnerungen und/oder zu Alarmen verarbeitet werden.
  • Die Datenübertragung zwischen einem Lesegerät zum Auslesen der Transponder und der Pumpen-Steuereinheit kann in an sich bekannter Weise mittels Kabel und/oder kabellos über Funk und/oder gegebenenfalls manuell erfolgen. In einer besonders hochautomatisierten Ausführungsform kann das Lesegerät auch direkt in die Pumpensteuereinheit integriert sein. Da die Hydraulikleitungen zwischen der Hydraulikpumpe und dem Hydraulik-Ratschenschrauber funktionsbedingt relativ kurz sind, ist auch der Abstand zwischen der Hydraulikpumpe und dem Hydraulik-Ratschenschrauber entsprechend relativ gering. Damit liegt auch ein relativ kurzer Funkabstand zwischen dem oder den Transpondern und einem in die Pumpensteuereinheit integrierten Lesegerät vor, sodass auch bei dieser Anordnung eine sichere Transponderauslesung erfolgen kann.
  • Bevorzugt werden Transponder als RFID-Transponder ohne eigene Energiequelle verwendet, die in unterschiedlichen, funktionssicheren, Formen auf dem Markt erhältlich sind. Gegebenenfalls können auch andere gleichartige Transponder beispielsweise als NTFS-Transponder oder auch optisch auslesbare QR-Code-Tags verwendet werden.
  • Besonders vorteilhaft können die vorstehenden Verfahren mit einer Hydraulikpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 10 durchgeführt werden welche eine Kombination aus Zahnradpumpe und Kolbenpumpe aufweist. Die Zahnradpumpe pumpt eine relativ große Fördermenge Hydrauliköl pro Motorumdrehung eines Antriebsmotors und die Kolbenpumpe eine demgegenüber relativ kleine Fördermenge. Die Pumpfunktion der Zahnradpumpe wird sowohl für einen schnellen Rückhub der Kolbenstange als auch für ein schnelles Andrehen der Verschraubung bist zu einem Widerstand verwendet, wonach durch Umsteuern die Pumpfunktion die Kolbenpumpe für einen hohen vorgegebenen Anzugsdruck entsprechend dem eingestellten Anzugsdrehmoment geschaltet wird.
  • Die Umsteuerung von Zahnradpumpe auf Kolbenpumpe erfolgt durch Umschaltung eines Ventils. Die Schaltung von Arbeitshub in den Rückhub und von Rückhub in den Arbeitshub erfolgt jeweils durch eine Drehrichtungsänderung des Motors. Dabei arbeiten in einer Drehrichtung für einen Arbeitshub beide Pumpen und in der anderen Drehrichtung für einen Rückhub nur die Zahnradpumpe.
  • Weiter ist mit Anspruch 11 eine Vorrichtung zur Durchführung eines der vorhergehenden Verfahren beansprucht.
  • Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung beispielhaft weiter erläutert.
  • Es zeigen:
    • Fig.1 1
    Eine Schraubvorrichtung mit einer Hydraulikpumpe und einem angeschlossenen Hydraulik-Ratschenschrauber und
    Fig. 2
    einen Schaltplan zur Durchführung des Verfahrens.
  • In Fig. 1 ist eine Schraubvorrichtung 1 dargestellt mit einer Hydraulikpumpe 3 und mit einem Hydraulik-Ratschenschrauber 12. Der Hydraulik-Ratschenschrauber 12 ist zur Vorbereitung eines Schraubvorgangs bereits mit seinem Schraubkopf 53 auf eine Schraubenmutter 54 einer Verschraubung aufgesteckt.
  • Die Hydraulikpumpe 3 weist einen Öltank 2 auf, auf den eine Pumpen-Steuereinheit 4 mit nach unten anschließenden Pumpenmotor mit vertikaler Motorabtriebswelle aufgesetzt ist. Im Öltank 2 sind eine Zahnradpumpe 20 und eine Radialkolbenpumpe 21 angeordnet, die von der Motorabtriebswelle angetrieben werden. An einem Gehäuse mit Hydrauliksteuerelementen ist ein Hochdruckmanometer 6 angeschlossen. Zudem sind eine Arbeitshubkammer-Hydraulikölleitung 7 und eine Rückhubkammer-Hydraulikölleitung 8 als Verbindungsleitungen zum Hydraulik-Ratschenschrauber 12 angeschlossen. Weiter sind eine Tankstandsanzeige 10 und eine Tankentlüftung 11 gezeigt.
  • Am Hydraulik-Ratschenschrauber 12 ist ein Transponder 50 ortsfest angebracht, ebenso ist an der Arbeitshubkammer-Hydraulikölleitung 7 und an der Rückhubkammer-Hydraulikölleitung 8 jeweils ein Transponder 51 a und 51 b angebracht. Weiter ist ein Transponder 52 am Ort der Verschraubung ortsfest angebracht. In Transpondern 50, 51 a, 51 b und 52 sind verschraubungsrelevante Daten gespeichert. Diese Daten werden zur Kalibrierung der gesamten Schraubvorrichtung 1 und zur Steuerung von Schraubvorgängen ausgelesen. Der Auslösevorgang kann mittels eines (strichliert angedeuteten) manuellen bedienbaren Lesegeräts 22a erfolgen, welches in die Nähe der Transponder 50, 51 a, 51 b und 52 gebracht wird. Die ausgelesenen Daten (Doppelpfeil 55) werden mittels Kabel 56 oder per Funk (Doppelpfeil 57) an die Pumpen-Steuereinheit 4 zur Weiterverarbeitung übertragen. Alternativ oder zudem kann ein Lesegerät 22b auch direkt in die Pumpensteuereinheit 4 integriert werden, sodass ein Datenaustausch (Doppelpfeil 58) unmittelbar zwischen den Transpondern 50, 51 a, 51 b und 52 und der Pumpen-Steuereinheit 4 erfolgen kann. Damit ist eine direkte Eingabe in eine Eingabeeinheit 5b über Funk möglich. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Eingabe über eine manuelle Eingabeeinheit 5a erfolgen. Gespeicherte und/oder aktuelle, betriebsmäßige Daten können gegebenenfalls über ein Display 59 angezeigt werden. Weiter können Verschraubungsdaten per Funk in einer Cloud abgelegt werden (Doppelpfeil 61).
  • Für einen vollautomatischen Schraubvorgang werden aus dem Transponder 52 am Verschraubungsort die für die dortige Verschraubung maßgeblichen Schraubwerte ausgelesen. Aus dem Transponder 50 am Hydraulik-Ratschenschrauber 12 werden insbesondere die dort abgelegten Kalibrierdaten für die Zuordnung von Druck und Anzugsdrehmoment ausgelesen. Zudem werden aus den Transpondern 51 a, 51 b auf den Leitungen 7 und 8 leitungsrelevante Daten ausgelesen. Alle diese Daten werden an die Pumpen-Steuereinheit 4 übertragen und dort bei der Ausführung des Schraubvorgangs verrechnet und berücksichtigt.
  • In Fig. 2 ist schematisch und in Verbindung mit einem Schaltbild eine Schraubvorrichtung 1 dargestellt. In einem Hydraulikzylinder 13 ist ein Kolben als Scheibenkolben 14 verschiebbar aufgenommen, wobei eine Kolbenstange 15 oder gegebenenfalls eine Verlängerung in eine nur schematisch angedeutete Schraubratsche 16 zu deren Betätigung eingreift. An der linken Kolbenseite ist im Hydraulikzylinder 13 eine Arbeitshubkammer 17 und an der rechten Kolbenseite eine Rückhubkammer 18 gebildet, in der auch die Kolbenstange 15 verschiebbar geführt ist. Der Hydraulikzylinder 13 mit den zugeordneten Teilen und die Schraubratsche 16 bilden den Hydraulik-Ratschenschrauber 12, der über flexible Hydraulik-Leitungen 7, 8 mit der Hydraulik-Pumpe 3 verbunden ist.
  • Im Öltank 2 sind die Zahnradpumpe 20 und die Radialkolbenpumpe 21 aufgenommen, die gemeinsam von der Abtriebswelle des Pumpenmotors angetrieben werden. Der Pumpenmotor wird über die Pumpen-Steuereinheit 4 betrieben, an die beispielhaft ein Lesegerät 22a und eine Arbeitsdruckleitung 24 angeschlossen sind. Die Hydrauliksteuerung ist vom Rahmen 25 eingerahmt, aus dem das Hochdruckmanometer 6 herausragt.
  • Ein erster Zahnradpumpenanschluss 26 ist über die Arbeitshubkammer-Hydraulikölleitung 7 mit der Arbeitshubkammer 17 in deren Endbereich verbunden. Ein zweiter Zahnradpumpenanschluss 27 ist dagegen mit der Rückhubkammer-Hydraulikölleitung 8 mit einem Endbereich der Rückhubkammer 18 verbunden.
  • Die Arbeitshubkammer-Hydraulikölleitung 7 ist an einem ersten Ansaug-Anschlusspunkt 28 über einen ersten Ansaugstutzen 29 mit einem ersten Ansaug-Rückschlagventil 30 mit dem Hydrauliköl-Volumen des Öltanks 2 verbunden. Die Rückhubkammer-Hydraulikölleitung 8 ist an einem zweiten Ansaug-Anschlusspunkt 31 über einen zweiten Ansaugstutzen 32 über ein zweites Ansaug-Rückschlagventil 33 mit dem Hydrauliköl-Volumen des Öltanks 2 verbunden.
  • Zwischen dem ersten Ansaug-Anschlusspunkt 28 und der Arbeitshubkammer 17 ist ein Hochdruck-Rückschlagventil 34 mit einer Sperrwirkung in Richtung des ersten Ansaug-Anschlusspunktes 28 in der Arbeitshubkammer-Hydraulikölleitung 7 angeordnet.
  • Die Radialkolbenpumpe 21 weist einen Kolbenpumpen-Saugeingang 35 auf, der mit einer Kolbenpumpen-Saugleitung 36 mit dem Hydrauliköl-Volumen des Öltanks 2 verbunden ist. Von einem Kolbenpumpen-Förderausgang 37 führt eine Kolbenpumpen-Förderleitung 38 zu einem Anschluss mit der Arbeitshubkammer-Hydraulikölleitung 7 zwischen dem Hochdruck-Rückschlagventil 34 und der Arbeitshubkammer 17. In den Öltank 2 führt zudem eine Hydrauliköl-Rückströmleitung 39. Diese Hydrauliköl-Rückströmleitung 39 ist über ein Niederdruckbegrenzungsventil 40 mit der Arbeitshubkammer-Hydraulikölleitung 7 zwischen dem Hochdruck-Rückschlagventil 34 und dem ersten Ansaug-Anschlusspunkt 28 verbunden.
  • Zudem ist die Hydraulik-Rückströmleitung 39 über ein druckvorsteuerbares Entsperr-Rückschlagventil 41 mit der Arbeitshubkammer-Hydraulikölleitung 7 zwischen dem Hochdruck-Rückschlagventil 34 und der Arbeitshubkammer 17 verbunden. Das Entsperr-Rückschlagventil 41 weist eine Sperrwirkung in Rückströmrichtung auf und öffnet in Abhängigkeit eines Drucks in der Rückhubkammer-Hydraulikölleitung 8, wozu eine entsprechende Drucksteuerleitung 42 von dort zum Entsperr-Rückschlagventil 41 geführt ist.
  • Zwischen der Arbeitshubkammer-Hydraulikölleitung 7 und der Hydrauliköl-Rückströmleitung 39 ist ein Hochdruckbegrenzungs-Sicherheitsventil 43 geschaltet. Entsprechend ist zwischen der Rückhubkammer-Hydraulikölleitung 8 und der Hydrauliköl-Rückströmleitung 39 ein Niederdruckbegrenzungs-Sicherheitsventil 44 geschaltet.
  • Am schematisch dargestellten Hydraulik-Ratschenschrauber 12 im strichlierten Rahmen 19 ist der Transponder als RFID-Transponder 50 angebracht. Dieser kann auch hier mittels eines manuell handhabbaren Lesegeräts 22a und/oder über ein in die Pumpensteuereinheit 4 integriertes Lesegerät 22b ausgelesen werden (Doppelpfeil 60), wobei die Daten zur Weiterverarbeitung an die Pumpen-Steuereinheit 4 übertragen werden.

Claims (11)

  1. Verfahren zur Kalibrierung und Steuerung einer Schraubvorrichtung mit einer Hydraulik-Pumpe (3) und mit einem Hydraulik-Ratschenschrauber (12), wobei
    - der Hydraulik-Ratschenschrauber (12) einen doppeltwirkenden Hydraulik-Zylinder-Kolben-Antrieb aufweist, mit einem im Hydraulik-Zylinder (13) verschiebbar geführten Kolben (14), der eine dicht aus dem Hydraulik-Zylinder (13) herausgeführte Kolbenstange (15) zur Ratschenbetätigung aufweist, und mit einer Arbeitshubkammer (17) im Hydraulik-Zylinder (13) als Hochdruckkammer an einer Kolbenseite und mit einer Rückhubkammer (18) als Niederdruckkammer an der Kolbenseite mit der Kolbenstange (15),
    - die Hydraulik-Pumpe (3) mit einer Arbeitshubkammer-Hydraulikölleitung (7) mit der Arbeitshubkammer (17) und mit einer Rückhubkammer-Hydraulikölleitung (8) mit der Rückhubkammer (18) verbunden ist und die Hydraulik-Pumpe (3) mittels einer Pumpen-Steuereinheit (4) steuerbar ist,
    - der Hydraulik-Ratschenschrauber (12) vorkalibriert worden ist zur Aufnahme von Schrauber-Kalibrierdaten, mit denen unterschiedlichen Arbeitsdrücken in der Arbeitshubkammer (17) Anzugsdrehmomente für einen Schraubvorgang zugeordnet werden,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass am Hydraulik-Ratschenschrauber (12) wenigstens ein Transponder (50) fest angebracht wird, in den die Schrauber-Kalibrierdaten permanent und auslesbar eingespeichert werden,
    dass mit einem steuerbaren Lesegerät (22a, 22b) Schrauber-Kalibrierdaten aus dem Transponder (50) ausgelesen werden und an die Pumpen-Steuereinheit (4) übertragen werden, wobei für einen konkreten, aktuellen Schraubvorgang mit einem bestimmten, vorgegebenen Anzugsdrehmoment aus den Schrauber-Kalibrierdaten der erforderliche Arbeitsdruck zugeordnet und an der Pumpen-Steuereinheit (4) der Hydraulik-Pumpe (3) vor oder zum Start des Schraubvorgangs eingestellt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gesamte Datensatz der Schrauber-Kalibrierdaten an die Pumpen-Steuereinheit (4) übertragen und dort in einem Speichermodul permanent gespeichert wird, bis zu einer gewollten Löschung oder Überschreibung mit einem anderen Datensatz,
    dass die Pumpen-Steuereinheit (4) eine Eingabeeinheit (5a, 5b) aufweist, an der unmittelbar Verschraubungswerte als Anzugsdrehmomente und gegebenenfalls Drehwinkel für bestimmte Schraubvorgänge eingegeben werden, und
    dass mit einer nachgeordneten Recheneinheit die zugeordneten Arbeitsdrücke anhand der gespeicherten Schrauber-Kalibrierdaten berechnet und als Arbeitsdruck-Sollwerte an der Pumpen-Steuereinheit (4) vorgegeben werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
    dass die Pumpen-Steuereinheit (4) ein Erkennungsmodul aufweist, mit dem das Erreichen der eingegebenen Verschraubungswerte und damit das Ende eines korrekt ausgeführten Schraubvorgangs festgestellt wird und dann die Pumpfunktion abgeschaltet wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
    dass am Ort einer Verschraubung, insbesondere an einem zu verschraubenden Bauteil wenigstens ein Transponder (52) fest angebracht wird, in den die für diese Verschraubung maßgeblichen Verschraubungswerte permanent und auslesbar eingespeichert werden,
    dass diese Verschraubungswerte vor einem Schraubvorgang mit dem Lesegerät (22a, 22b) ausgelesen und direkt an die Pumpensteuereinheit (4) zur Steuerung des Schraubvorgangs übertragen werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
    dass die Pumpen-Steuereinheit (4) ein Modul für eine on-line-Verbindung unmittelbar oder mittelbar über eine App zur Cloud aufweist, womit alle relevanten Daten eines korrekt ausgeführten Schraubvorgangs in der Cloud abgelegt werden.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
    dass an der Arbeitshubkammer-Hydraulikölleitung (7) und/oder der Rückhubkammer-Hydraulikölleitung (8) Transponder (51 a, 51 b) fest angebracht werden, worin leitungsspezifische Daten, insbesondere Leitungslängen, Nennweiten und Standzeiten permanent und auslesbar eingespeichert werden.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
    dass am wenigstens einen Transponder (50) am Hydraulik-Ratschenschrauber (12) zu den Schrauber-Kalibrierdaten, zum Beispiel im Form einer Druck/ Drehmoment-Tabelle, zusätzlich das Datum der letzten Kalibrierung und/oder das Datum der nächsten erforderlichen Kalibrierung und/oder ein aktuelles Kalibrierzertifikat und/oder eine Modellbezeichnung und/oder eine Seriennummer und/oder ein Baujahr und/oder Zylindervolumen der Arbeitshubkammer und Rückhubkammer auslesbar gespeichert werden.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
    dass die Datenübertragung zwischen Lesegerät (22a) und Pumpen-Steuereinheit (4) mittels Kabel und/oder kabellos über Funk und/oder manuell erfolgt und/oder dass das Lesegerät (22b) in die Pumpen-Steuereinheit (4) integriert ist.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 8, dadurch gekennzeichnet,
    dass der oder die Transponder (50, 51a, 51b, 52) als RFID-Transponder und/oder NTFS-Transponder und/oder QR-Code-Tag ausgebildet sind.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Hydraulik-Pumpe (1) mit einer Zahnradpumpe (20) und einer Kolbenpumpe (21), verwendet wird, wobei die Zahnradpumpe (20) und die Kolbenpumpe (21) mittels eines mit einer Pumpen-Steuereinheit (4) steuerbaren Pumpenmotors durch dessen Abtriebswelle antreibbar sind und die Zahnradpumpe (20) eine relativ große Fördermenge Hydrauliköl pro Motorumdrehung und die Kolbenpumpe (21) eine demgegenüber relativ kleine Fördermenge pro Motorumdrehung pumpt,
    - dass ein erster Zahnradpumpenanschluss (26) mit der Arbeitshubkammer-Hydraulikölleitung (7) mit der Arbeitshubkammer (17) und ein zweiter Zahnradpumpenanschluss (27) mit der Rückhubkammer-Hydraulikölleitung (8) mit der Rückhubkammer (18) verbunden ist,
    dass die Arbeitshubkammer-Hydraulikleitung (7) an einem ersten Ansaug-Anschlusspunkt (28) über einen ersten Ansaugstutzen (29) mit einem ersten Ansaug-Rückschlagventil (30) und die Rückhubkammer-Hydraulikölleitung (8) an einem zweiten Ansaug-Anschlusspunkt (31) über einen zweiten Ansaugstutzten (32) mit einem zweiten Ansaug-Rückschlagventil (33) mit dem Hydraulikölvolumen eines Öltanks (2) verbunden ist,
    dass zwischen dem ersten Ansaug-Anschlusspunkt (28) und der Arbeitshubkammer (17) ein Hochdruck-Rückschlagventil (34) mit einer Sperrwirkung in Richtung des ersten Ansaug-Anschlusspunktes (28) in der Arbeitshubkammer-Hydraulikölleitung (7) angeordnet ist,
    dass die Kolbenpumpe in der Art einer Radialkolbenpumpe (21) an einem Kolbenpumpen-Saugeingang (35) durch eine Kolbenpumpen-Saugleitung (36) mit dem Hydrauliköl-Volumen verbunden ist und an einem Kolbenpumpen-Förderausgang (37) durch eine Kolbenpumpen-Förderleitung (38) zwischen dem Hochdruck-Rückschlagventil (34) und der Arbeitshubkammer (17) mit der Arbeitshubkammer-Hydraulikölleitung (7) verbunden ist,
    dass eine in den Öltank (2) führende Hydrauliköl-Rückströmleitung (39) vorgesehen ist,
    dass die Hydrauliköl-Rückströmleitung (39) über ein Niederdruck-Begrenzungsventil (40) zwischen dem ersten Ansaug-Anschlusspunkt (28) und dem Hochdruck-Rückschlagventil (34) mit der Arbeitshubkammer-Hydraulikölleitung (7) verbunden ist, wobei mit dem Niederdruck-Begrenzungsventil (40) ein Rückstrom beim Erreichen eines bestimmten Niederdrucks freigegeben wird,
    dass die Hydraulik-Rückströmleitung (39) zudem über ein durch eine in Abhängigkeit eines Drucks in der Rückhubkammer-Hydraulikölleitung (8) druckvorsteuerbares Entsperr-Rückschlagventil (41) mit Sperrwirkung in Rückströmrichtung zwischen dem Hochdruck-Rückschlageventil (34) und der Arbeitshubkammer (17) mit der Arbeitshubkammer-Hydraulikölleitung (7) verbunden ist, und
    dass der Pumpenmotor mit der Pumpen-Steuereinheit (4) für einen Arbeitshub mit einer Drehrichtung ansteuerbar ist, so dass am ersten Zahnradpumpen-Anschluss (26) der Förderausgang und am zweiten Zahnradpumpen-Anschluss (27) der Saugeingang gebildet sind und dass der Pumpenmotor für einen Rückhub zu einer Gegendrehrichtung ansteuerbar ist, so dass dann am ersten Zahnradpumpen-Anschluss (26) der Saugeingang und am zweiten Zahnradpumpen-Anschluss (27) der Förderausgang gebildet sind, wobei in beiden Drehrichtungen des Pumpenmotors die Radialkolbenpumpe (21) in die gleiche Förderrichtung fördert.
  11. Vorrichtung zur Durchführung eines der Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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