RU2783598C2 - Screwing device, means for creation of drive torque, screwing system, as well as method for adjustment of torque - Google Patents
Screwing device, means for creation of drive torque, screwing system, as well as method for adjustment of torque Download PDFInfo
- Publication number
- RU2783598C2 RU2783598C2 RU2021104613A RU2021104613A RU2783598C2 RU 2783598 C2 RU2783598 C2 RU 2783598C2 RU 2021104613 A RU2021104613 A RU 2021104613A RU 2021104613 A RU2021104613 A RU 2021104613A RU 2783598 C2 RU2783598 C2 RU 2783598C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- torque
- output gear
- output
- value
- data
- Prior art date
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 10
- 238000009499 grossing Methods 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 10
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 7
- 230000003993 interaction Effects 0.000 abstract 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 3
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 1
- 230000001808 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental Effects 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000275 quality assurance Methods 0.000 description 1
- 230000002459 sustained Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к винтовому или завинчивающему устройству для приложения крутящего момента к винтовому партнеру или компоненту. Кроме того, изобретение относится к средству создания приводного крутящего момента для создания крутящего момента. Далее, данное изобретение относится к винтовой или завинчивающей системе, по меньшей мере, включающей в себя винтовое (завинчивающее) устройство и средство создания приводного крутящего момента. Далее, настоящее изобретение относится к способу регулирования приводного двигателя винтовой (завинчивающей) системы. Кроме того, изобретение относится к применению винтовой (завинчивающей) системы для выполнения способа.The present invention relates to a screw or screw device for applying torque to a screw partner or component. In addition, the invention relates to a driving torque generation means for generating torque. Further, the present invention relates to a screw or screw system at least including a screw (screw) device and means for generating a driving torque. Further, the present invention relates to a method for adjusting the drive motor of a screw (screw) system. In addition, the invention relates to the use of a screw (screw) system for carrying out the method.
Из практики, в частности промышленной винтовой техники, известны винтовые устройства, которые обозначаются, например, как так называемые плоскостные выходные (ведомые) части, и в частности при винтовых/монтажных работах, при которых винтовой партнер (то есть, например, нагружаемый в рамках контекста данного изобретения крутящим моментом винт) из-за особых пространственных монтажных условий доступен лишь с трудом или с большой сложностью. Говоря о плоскостных выходных частях, речь идет, как правило, об установленных в плоском корпусе передаточных узлах с предусмотренной, как правило, на одном конце приводной частью и предусмотренной на противоположном конце выходной (ведомой) частью, на которой затем винтовой партнер может, подходящим образом разъемно, фиксироваться. Передаточный механизм в корпусе плоскостной выходной части состоит при этом зачастую из зацепляющейся друг за друга и реализующей тем самым передачу крутящего момента от приводной части к выходной части системы зубчатых колес, которые между приводной частью и выходной частью (которые зачастую сами предусмотрены в виде зубчатых колес с соответствующими внешними зубьями) реализуют, например, передачу 1:1, причем, однако, в зависимости от области применения различные ее варианты и модификации в целом известны, и предполагаемая в общем технология возможна и известна.From practice, in particular from industrial screw technology, screw devices are known, which are designated, for example, as so-called planar output (driven) parts, and in particular for screw / assembly work, in which the screw partner (i.e., for example, loaded within context of the present invention, the torque of the screw) is only accessible with difficulty or with great difficulty due to special spatial installation conditions. When referring to planar outlets, these are generally transmission units mounted in a flat housing, with a drive section generally provided at one end and an output (driven) section provided at the opposite end, on which the screw partner can then suitably detachable, fixed. In this case, the transmission mechanism in the housing of the planar output part often consists of a system of gears interlocking with each other and thereby realizing the transmission of torque from the drive part to the output part, which between the drive part and the output part (which are themselves often provided in the form of gears with corresponding external teeth) implement, for example, a 1:1 transmission, and, however, depending on the field of application, its various variants and modifications are generally known, and the generally proposed technology is possible and known.
С выходной стороны плоскостные выходные части имеют выходное (ведомое) зубчатое колесо, которое может быть выполнено с поддержкой, по меньшей мере, одним соседним зубчатым колесом и с зацеплением за него. Выходное зубчатое колесо служит для передачи крутящего момента на винтового партнера. В этой связи у плоскостных выходных частей следует делать различие между закрытой конструкцией, при которой винтовой партнер может исключительно в осевом направлении вводиться в снабженное, например, внутренним шестигранником выходное зубчатое колесо, и открытой конструкцией, при которой винтовой партнер может также в радиальном направлении относительно оси вращения выходного зубчатого колеса входить в зацепление с выходным зубчатым колесом.On the output side, the planar output parts have an output (driven) gear, which can be made with support from at least one adjacent gear and meshed with it. The output gear is used to transmit torque to the screw partner. In this regard, a distinction must be made with flat output parts between a closed design, in which the screw partner can be inserted exclusively in the axial direction into an output gear equipped with, for example, a hexagon socket, and an open design, in which the screw partner can also be inserted radially relative to the axis. rotation of the output gear to engage with the output gear.
При открытой конструкции выходное зубчатое колесо выполнено незамкнутым, а имеет выемку на своем периметре, для того чтобы была возможность принимать винтового партнера в радиальном направлении во внутреннем шестиграннике. Для того чтобы была возможность достаточно поддерживать выходное зубчатое колесо на каждой фазе его вращения, выходное зубчатое колесо находится периодически в зацеплении, по меньшей мере, с двумя соседними зубчатыми колесами, соответственно, опорными зубчатыми колесами, так что выходное зубчатое колесо приводится в движение, по меньшей мере, одним из обоих опорных зубчатых колес. Выходное зубчатое колесо проходит таким образом во время полного оборота в 360°, по меньшей мере, одну полную опорную фазу, во время которой оно находится в зацеплении, по меньшей мере, с двумя другими зубчатыми колесами, соответственно, опорными зубчатыми колесами, и, по меньшей мере, одну частичную опорную фазу, во время которой оно находится в зацеплении с меньшим количеством зубчатых колес, соответственно, опорных зубчатых колес, чем во время полной опорной фазы. Как правило, выходное зубчатое колесо находится в зацеплении во время полной опорной фазы с двумя опорными зубчатыми колесами, а во время частичной опорной фазы с одним опорным зубчатым колесом. Во время частичной опорной фазы выемка выходного зубчатого колеса обращена таким образом к тому опорному зубчатому колесу, которое в данный момент не находится в зацеплении с выходным зубчатым колесом.With an open design, the output gear is made open, and has a recess on its perimeter in order to be able to receive a screw partner in the radial direction in the internal hexagon. In order to be able to sufficiently support the output gear in each phase of its rotation, the output gear is intermittently engaged with at least two adjacent gears, respectively support gears, so that the output gear is driven, at least one of both support gears. The output gear thus passes, during a complete revolution of 360°, at least one complete reference phase, during which it is engaged with at least two other gears, respectively, support gears, and, according to at least one partial support phase, during which it is in engagement with a smaller number of gears, respectively, support gears than during the full support phase. As a rule, the output gear is engaged during the full support phase with two support gears, and during the partial support phase with one support gear. During the partial support phase, the recess of the output gear thus faces the supporting gear which is not currently engaged with the output gear.
При закрытой конструкции достаточно, как правило, одного соседнего зубчатого колеса для поддержки и передачи крутящего момента, так что выходное зубчатое колесо закрытой конструкции проходит во время полного оборота в 360° только полную опорную фазу.With a closed design, as a rule, one adjacent gear is enough to support and transmit torque, so that the output gear of the closed design only passes through a complete reference phase during a full 360° revolution.
Описанное только что винтовое устройство используется чаще всего вместе со средством создания приводного крутящего момента, которое может быть выполнено для создания крутящего момента и для взаимодействия с винтовым устройством. Средством создания приводного крутящего момента может быть, например, ручной инструмент или стержневой или стержне-угловой винтоверт. Подобные средства создания приводного крутящего момента применяются чаще всего в промышленных условиях и, в частности, в комбинации с винтовым устройством для того, чтобы при особых пространственных монтажных условиях, при которых винтовые партнеры доступны лишь с трудом, производить удовлетворительный монтаж.The screw device just described is most often used in conjunction with a drive torque generating means which can be configured to generate torque and to interact with the screw device. The means for generating the drive torque can be, for example, a hand tool or a rod or rod-angle screwdriver. Such drive torque generation means are most often used in industrial environments and in particular in combination with a screw device in order to achieve a satisfactory installation under special spatial installation conditions, in which the screw partners are only barely accessible.
Комбинация винтового устройства и средства создания приводного крутящего момента может объединяться в виде винтовой системы, причем обе части могут иметь возможность комбинироваться друг с другом независимо от изготовителей. Известны, например, изготовители винтовых устройств, которые не продают средства создания приводного крутящего момента, и наоборот.The combination of the screw device and the drive torque generating means can be combined as a screw system, the two parts being able to be combined with each other independently of manufacturers. Manufacturers of screw devices are known, for example, who do not sell means for generating driving torque, and vice versa.
Винтовые системы со средством создания приводного крутящего момента и, в частности, средство создания приводного крутящего момента включают в себя приводной двигатель и при необходимости блок управления или регулирования для приводного двигателя. Этот блок регулирования задает, например, эксплуатируется ли инструмент либо с регулированием по крутящему моменту, либо с регулированием по частоте вращения. При регулировании по частоте вращения, например, задается поддерживаемая частота вращения и крутящий момент отключения. Блок управления подстраивает затем выданный приводным двигателем крутящий момент соответствующим образом. Однако такая взаимозависимость полностью игнорирует неточности, тугости хода и потери коэффициента полезного действия приводимого в движение винтового устройства. И хотя известен общий коэффициент полезного действия, но не влияние винтового устройства на общий коэффициент полезного действия.Screw systems with means for generating a drive torque, and in particular the means for generating a drive torque, comprise a drive motor and optionally a control or regulation unit for the drive motor. This control unit specifies, for example, whether the tool is operated with either torque control or speed control. With speed control, for example, a sustained speed and a shutdown torque are set. The control unit then adjusts the torque delivered by the drive motor accordingly. However, this interdependence completely ignores the inaccuracies, stiffness and loss of efficiency of the driven screw device. And although the overall efficiency is known, but not the effect of the screw device on the overall efficiency.
Благодаря зацеплению за упомянутое, по меньшей мере, одно соседнее опорное зубчатое колесо, на коэффициенте полезного действия винтового устройства и таким образом также винтовой системы отрицательно сказываются при винтовом устройстве как открытой конструкции, так и закрытой конструкции, например, циклическая погрешность, радиальное биение, погрешность зубьев (например, повреждение боковой поверхности зуба), смазка, качество поверхности и/или режим трения между контактирующими боковыми поверхностями зубьев. Чем больше эти воздействия, тем более неустойчив коэффициент полезного действия. “Неустойчив” означает здесь, что кривая коэффициента полезного действия обладает существенными отклонениями по сравнению с гармонической кривой коэффициента полезного действия.Due to engagement with said at least one adjacent support gear, the efficiency of the screw device and thus also of the screw system is adversely affected with a screw device of both open and closed design, for example, cyclic error, radial run-out, error teeth (e.g. tooth flank damage), lubrication, surface quality and/or friction mode between contacting tooth flanks. The greater these effects, the more unstable the efficiency. "Unstable" means here that the efficiency curve has significant deviations compared to the harmonic efficiency curve.
Благодаря обусловленным конструкцией у открытой плоскостной выходной части фазам разного количества зацепленных опорных зубчатых колес возникает помимо этого измеряемая тугость хода плоскостной выходной части. Это приводит к сильным колебаниям в эксплуатационном поведении двигателя средства создания приводного крутящего момента, так как он пытается компенсировать возникающую тугость хода. При эксплуатации с регулированием по частоте вращения (частота вращения задается, двигатель подстраивает крутящий момент) двигатель пытается, например, поддерживать за счет изменения выданного момента заданную величину частоты вращения. Эта неравномерная и негармоническая кривая крутящего момента приводит к низкому коэффициенту полезного действия винтовой системы для частичных опорных фаз по сравнению с коэффициентом полезного действия полных опорных фаз. В итоге возникает помимо этого более низкий в целом коэффициент полезного действия в том случае, если сравнивают конструкцию открытой плоскостной выходной части с конструкцией закрытой плоскостной выходной части.Owing to the design-related phases of a different number of meshed support gears at the open planar outlet part, a measurable running stiffness of the planar outlet part also arises. This results in strong fluctuations in the operating behavior of the motor of the drive torque generating means as it attempts to compensate for the resulting stiffness. During speed-controlled operation (speed is set, the motor adjusts the torque), the motor tries, for example, to maintain the set speed by changing the output torque. This non-uniform and non-harmonic torque curve results in a low efficiency of the propeller system for partial support phases compared to the efficiency of full support phases. As a result, in addition, an overall lower efficiency is obtained if the design of the open planar outlet part is compared with the design of the closed planar outlet part.
Сильное изменение крутящего момента за один оборот выходного зубчатого колеса приводит также к тому, что при заданном крутящем моменте отключения выданный крутящий момент двигателя может проходить крутящий момент отключения, и таким образом отключать двигатель. Однако отключение может быть вызвано вышеуказанными, понижающими коэффициент полезного действия воздействиями плоскостной выходной части, а не, что желательно, затянутым винтовым партнером. То есть может случаться, что винтовое соединение даже не затягивается до необходимого крутящего момента затяжки, так как двигатель преждевременно отключается. Однако в худшем случае пользователь предполагает, что винтовой партнер затянут необходимым образом, что может приводить к повреждениям и/или существенным угрозам безопасности вследствие того, что винтовой партнер неожиданно отвинчивается.The large change in torque per revolution of the output gear also causes that, at a given trip torque, the output torque of the motor can pass through the trip torque, and thus cut the motor off. However, the shutdown may be caused by the above efficiency-reducing effects of the planar outlet portion, and not, desirably, by a tightened screw partner. That is, it may happen that the screw connection is not even tightened to the required tightening torque, as the motor is switched off prematurely. However, in the worst case, the user assumes that the screw partner is properly tightened, which can lead to damage and/or significant safety hazards due to the screw partner being unexpectedly unscrewed.
Неравномерность в кривой крутящего момента приводит к тому, что отдельные выбросы в кривой крутящего момента могут превышать заданный порог отключения, что приводит к тому, что приводной двигатель отключается, прежде чем достигнут необходимый предельный момент винтового соединения. Другими словами у винтовых устройств и в частности открытых плоскостных выходных частей обусловленное частичной опорной фазой кратковременное прохождение порога отключения приводит к отключению двигателя, несмотря на то, что даже не известно, какой момент затяжки фактически передан на винтового партнера, что приводит к затянутому неопределенным образом винтовому соединению.The unevenness in the torque curve causes individual peaks in the torque curve to exceed the set trip threshold, which causes the drive motor to switch off before the required torque limit of the screw connection is reached. In other words, with screw devices and in particular with open planar outlets, the momentary passage of the shutdown threshold due to the partial reference phase leads to a motor shutdown, despite the fact that it is not even known what tightening torque is actually transmitted to the screw partner, which leads to an indefinitely tightened screw connection.
Следовательно, существует особая техническая необходимость решать общую проблему для каждого из трех аспектов (винтового устройства, средства создания приводного крутящего момента и винтовой системы).Therefore, there is a particular technical need to solve a common problem for each of the three aspects (screw device, drive torque generating means, and screw system).
Проблема, которую имеют все три аспекта (винтовое устройство, средство создания приводного крутящего момента и винтовая система), может видеться в том, что понижающие коэффициент полезного действия воздействия имеют прямое влияние на поведение двигателя, и таким образом равномерное поведение при эксплуатации и определенная затяжка винтового партнера затруднены или невозможны. В частности, при использовании открытых плоскостных выходных частей обусловленное частичной опорной фазой кратковременное прохождение крутящего момента отключения выданным крутящим моментом может приводить к преждевременному отключению двигателя и таким образом к затянутому неопределенным образом, соответственно, незаконченному винтовому соединению (свинчиванию).The problem that all three aspects have (screw arrangement, drive torque generator and screw system) can be seen in that efficiency-reducing influences have a direct influence on the behavior of the engine, and thus a uniform behavior in operation and a certain tightening of the screw partner are difficult or impossible. In particular, when using open planar output parts, the short passage of the shutdown torque by the supplied torque due to the partial reference phase can lead to premature shutdown of the motor and thus to an indefinitely tightened or unfinished screw connection (make-up).
Однако, непосредственно в промышленном контексте зачастую необходимо устанавливать по причинам обеспечения качества высококачественное винтовое соединение.However, in a direct industrial context, it is often necessary to install a high-quality screw connection for quality assurance reasons.
Исходя из этого, задача настоящего изобретения предложить винтовое устройство, средство создания приводного крутящего момента, винтовую систему, способ, а также применение, которые обеспечивают, в частности с учетом конструкции винтового устройства, высококачественное винтовое соединение. Кроме того, винтовое соединение (свинчивание) должно иметь возможность выполняться таким образом, что оно может затягиваться до определенного предельного момента.On this basis, the object of the present invention is to provide a screw device, a means for generating a driving torque, a screw system, a method, and also an application which provides, in particular in view of the design of the screw device, a high-quality screw connection. In addition, the screw connection (screwing) must be able to be carried out in such a way that it can be tightened up to a certain limiting torque.
Эта задача решена с помощью винтового устройства с признаками пункта 1 формулы изобретения, с помощью средства создания приводного крутящего момента с признаками пункта 5 формулы изобретения, с помощью винтовой системы с признаками пункта 9 формулы изобретения, с помощью способа регулирования приводного двигателя с признаками пункта 12 формулы изобретения, а также с помощью применения с признаками пункта 18 формулы изобретения.This problem is solved using a screw device with the features of
В основе изобретения лежит понимание того, что указанные понижающие коэффициент полезного действия воздействия и/или тугость хода возникают циклично относительно полного оборота в 360° выходного зубчатого колеса. В частности, при плоскостной выходной части открытой конструкции существенные воздействия возникают во время частичной опорной фазы. Таким образом, стало известно в каком угловом положении выходного зубчатого колеса какой коэффициент полезного действия присутствует, и какие воздействия сказываются ухудшающим образом. Для обеспечения равномерного поведения при эксплуатации и/или для предотвращения отключения приводного двигателя за счет преждевременного достижения заданного порогового значения, как например крутящего момента отключения, предусмотрена манипуляция, соответственно, компенсация значения выданного приводным двигателем фактического приводного крутящего момента. Для этого служат компенсационные данные, которые могут включать в себя кривую крутящего момента и/или кривую коэффициента полезного действия, которые создаются, например, при полном обороте в 360° выходного зубчатого колеса и/или его прохождении через полную опорную фазу (фаза вращения, в которой выходное зубчатое колесо зацепляется с по меньшей мере двумя другими зубчатыми колесами) и частичную опорную фазу (фаза вращения, в которой выходное зубчатое колесо зацепляется с меньшим, чем упомянутые по меньшей мере два других зубчатых колеса, с которыми происходит зацепление во время полной опорной фазы). Могут таким образом использоваться данные о поведении крутящего момента или о коэффициенте полезного действия винтового устройства.The invention is based on the understanding that said efficiency-reducing effects and/or running stiffness occur cyclically around a full 360° revolution of the output gear. In particular, with a planar outlet part of an open structure, significant effects occur during the partial support phase. Thus, it became known in which angular position of the output gear which efficiency is present, and which influences have a detrimental effect. In order to ensure a uniform behavior during operation and/or to prevent the drive motor from shutting down due to premature reaching of a predetermined threshold value, such as a shutdown torque, manipulation or compensation of the value of the actual drive torque issued by the drive motor is provided. To do this, compensation data is used, which may include a torque curve and/or an efficiency curve, which are generated, for example, by a full 360° rotation of the output gear and/or its passage through a full reference phase (rotational phase, in in which the output gear meshes with at least two other gears) and a partial reference phase (a rotational phase in which the output gear meshes with less than said at least two other gears that mesh during the full reference phase ). Data on the behavior of the torque or on the efficiency of the screw device can thus be used.
Компенсационный массив данных, соответственно, специфическая для выходного зубчатого колеса кривая крутящего момента или, точнее говоря, ее значение могут получаться, например, посредством первоначального замера винтового устройства на подходящем испытательном стенде. Зная момент времени и/или угол поворота тугости хода, может теперь осуществляться манипулирование значением фактического приводного крутящего момента или компенсирование превышающего при известных условиях значение крутящего момента отключения пика в зарегистрированном фактическом приводном крутящем моменте. Вследствие того, что теперь известно, в какой момент времени и/или при наличии какого угла поворота возникает тугость хода, вызванный выходным зубчатым колесом пик крутящего момента и/или его доля в пике крутящего момента может вычисляться из значения выданного приводным двигателем фактического приводного крутящего момента.The compensation dataset or the output gear-specific torque curve, or more precisely its value, can be obtained, for example, by first measuring the screw device on a suitable test stand. Knowing the time and/or the angle of rotation of the stiffness, the value of the actual drive torque can now be manipulated or the peak in the registered actual drive torque exceeding the value of the cut-off torque in known conditions can be compensated for. Due to the fact that it is now known at what time and/or at what angle of rotation the stiffness occurs, the torque peak caused by the output gear and/or its proportion in the torque peak can be calculated from the value of the actual drive torque output by the drive motor. .
Специфическая для выходного зубчатого колеса кривая крутящего момента может включать в себя, например, данные или значения для полного оборота в 360° выходного зубчатого колеса или же также лишь для упомянутого, по меньшей мере, одного углового промежутка или частичной опорной фазы.The output gear-specific torque curve can include, for example, data or values for a complete 360° revolution of the output gear, or also only for said at least one angular spacing or partial reference phase.
Вследствие этого могут достигаться несколько преимуществ. С одной стороны, может достигаться существенное повышение коэффициента полезного действия. С другой стороны, теперь при сравнении, по меньшей мере, с одним компенсационным массивом данных может обнаруживаться, вызван ли пик крутящего момента выходным зубчатым колесом или винтовым соединением. А именно, в случае, если значение скомпенсированного крутящего момента превышает пороговое значение, как например крутящий момент отключения, то предполагается, что имеет место прочное винтовое соединение. Изобретение компенсирует именно лишь вызванное выходным зубчатым колесом повышение крутящего момента, так что при вызванном винтовым соединением достижении порогового значения двигатель, как обычно, может отключаться.As a result, several advantages can be achieved. On the one hand, a significant increase in efficiency can be achieved. On the other hand, it can now be detected by comparison with at least one compensation data set whether the torque peak is caused by the output gear or the screw connection. Namely, in case the value of the compensated torque exceeds the threshold value, such as the trip torque, it is assumed that there is a strong screw connection. The invention only compensates for the increase in torque caused by the output gear, so that when the threshold value caused by the screw connection is reached, the motor can be switched off as usual.
Эта соответствующая изобретению основная идея воплощена в винтовом устройстве согласно пункту 1 формулы изобретения, в средстве создания приводного крутящего момента согласно пункту 3 формулы изобретения, в винтовой системе согласно пункту 7 формулы изобретения и реализуется посредством способа согласно пункту 10 формулы изобретения, а также применения согласно пункту 16 формулы изобретения.This inventive basic idea is embodied in the screw device according to
Поэтому для решения вышеуказанных проблем предлагается винтовое устройство для приложения и/или передачи крутящего момента на винтового партнера и для взаимодействия со средством создания приводного крутящего момента, включающее в себя плоскостные выходные средства, которые имеют разъемно соединяемую с винтовым партнером выходную часть, а также нагружаемую вручную или механически приводным крутящим моментом приводную часть, выходное зубчатое колесо, которое может приводиться в движение плоскостными выходными средствами, механический интерфейс (сопряжение) для выборочного непосредственного или опосредованного присоединения к средству создания приводного крутящего момента для введения крутящего момента, блок компенсации, выполненный для хранения и обработки компенсационных данных, включающих в себя специфическую для выходного зубчатого колеса кривую крутящего момента (=данные о характеристических изменениях крутящего момента выходного зубчатого колеса) и/или специфическую для выходного зубчатого колеса кривую коэффициента полезного действия (=данные о характеристических изменениях коэффициента полезного действия выходного зубчатого колеса), для пересчета со значением фактического выходного крутящего момента для генерирования значения скомпенсированного выходного крутящего момента, и интерфейс данных, выполненный для передачи компенсационных данных на средство создания приводного крутящего момента.Therefore, in order to solve the above problems, a screw device is proposed for applying and/or transmitting torque to a screw partner and for interacting with a means for generating a drive torque, including planar output means that have an output part detachably connected to the screw partner, as well as manually loaded or a mechanically torque-driven drive part, an output gear that can be driven by planar output means, a mechanical interface (coupling) for selectively connecting directly or indirectly to the drive torque generating means for introducing torque, a compensation unit configured to store and processing compensation data including output gear-specific torque curve (= output gear torque characteristic change data) and/or output gear-specific gear efficiency curve (=characteristic change data of the output gear efficiency), to be converted with the actual output torque value to generate the compensated output torque value, and a data interface configured to transmit the compensation data to the drive torque generating means moment.
Винтовое устройство может иметь, например, открытую конструкцию. При этом выходное зубчатое колесо проходит во время полного оборота, по меньшей мере, одну полную опорную фазу, во время которой оно находится в зацеплении, по меньшей мере, с двумя другими зубчатыми колесами, и, по меньшей мере, одну частичную опорную фазу, во время которой оно находится в зацеплении с меньшим количеством зубчатых колес, чем во время полной опорной фазы. Однако винтовое устройство может также иметь, например, закрытую конструкцию. Винтовое устройство может быть также угловой головкой. Угловая головка может быть расположена между средством создания приводного крутящего момента и плоскостной выходной частью, для того чтобы передавать крутящий момент при помощи передачи отклонения силового потока. Следовательно, изобретение может также реализовываться при угловой головке, причем плоскостные выходные средства могут также при угловой головке называться как зубчатые колеса или конические зубчатые колеса для передачи крутящего момента, а выходное зубчатое колесо может называться как то зубчатое колесо, которое передает крутящий момент из угловой головки, например, на плоскостную выходную часть.The screw device may, for example, have an open design. In this case, the output gear passes during a complete revolution, at least one complete reference phase, during which it is engaged with at least two other gears, and at least one partial reference phase, during the time during which it is engaged with fewer gears than during the full support phase. However, the screw device may also have, for example, a closed structure. The screw device can also be an angle head. An angle head may be positioned between the drive torque generating means and the planar output portion in order to transmit torque by transmitting a power flow deflection. Therefore, the invention can also be carried out with an angle head, whereby the flat output means can also be referred to with an angle head as gears or bevel gears for transmitting torque, and the output gear can be called as a gear that transmits torque from an angle head , for example, on a planar output part.
Винтовое устройство может соединяться известным образом с подходящими различными средствами создания приводного крутящего момента и содержит, по меньшей мере, одни собственный компенсационный массив данных, для того чтобы предоставлять его в распоряжение через интерфейс данных средству создания приводного крутящего момента. “Пересчет” обозначает согласно изобретению не непосредственно использование основных арифметических операций, а скорее компьютеризированную обработку.The screw device can be connected in a known manner to suitably different drive torque generating means and contains at least one compensation data set of its own in order to make it available via a data interface to the drive torque generating means. "Recalculation" means, according to the invention, not the direct use of basic arithmetic operations, but rather computerized processing.
В одном предпочтительном варианте осуществления винтового устройства согласно изобретению предусмотрено, по меньшей мере, одно средство регистрации крутящего момента для регистрации значения фактического выходного крутящего момента. Как правило, винтовые устройства и, в частности, плоскостные выходные части не включают в себя собственное средство регистрации крутящего момента. Средство регистрации крутящего момента винтового устройства может быть датчиком крутящего момента. Так как винтовые устройства используются для завинчивания в комбинации со средством создания приводного крутящего момента, и средство создания приводного крутящего момента включает в себя, как правило, собственное средство регистрации крутящего момента, от средства регистрации крутящего момента в винтовом устройстве можно принципиально отказаться. Тем не менее такое средство регистрации крутящего момента предоставляет возможность регистрации крутящего момента в самом винтовом устройстве, так что эти данные дают точное представление о фактически имеющемся на выходном зубчатом колесе крутящем моменте или, по меньшей мере, дают четкое указание на него.In one preferred embodiment of the screw device according to the invention, at least one torque recording means is provided for recording the value of the actual output torque. As a rule, screw devices, and in particular planar output parts, do not include their own torque detection means. The torque recording means of the screw device may be a torque sensor. Since screw devices are used for screwing in combination with drive torque generating means, and the drive torque generating means generally includes its own torque recording means, the torque recording means in the screw device can be omitted as a matter of principle. However, such torque recording means allows the recording of torque in the helical device itself, so that this data gives an accurate representation of the torque actually present on the output gear, or at least gives a clear indication of it.
Согласно изобретению предлагается помимо этого средство создания приводного крутящего момента для создания крутящего момента и взаимодействия с винтовым устройством, включающее в себя приводной двигатель, механический интерфейс, выполненный для выборочного непосредственного или опосредованного присоединения к винтовому устройству для введения крутящего момента, средство регистрации крутящего момента для регистрации значения фактического выходного крутящего момента и блок компенсации, выполненный для хранения и обработки компенсационных данных, включающих в себя специфическую для выходного зубчатого колеса кривую крутящего момента и/или специфическую для выходного зубчатого колеса кривую коэффициента полезного действия, для пересчета со значением фактического выходного крутящего момента для генерирования значения скомпенсированного выходного крутящего момента.According to the invention, in addition, means for generating a driving torque for generating torque and interacting with a screw device are provided, including a driving motor, a mechanical interface designed to be selectively connected directly or indirectly to the screw device for introducing torque, a torque registration means for registering actual output torque values; and a compensation unit configured to store and process compensation data including an output gear-specific torque curve and/or an output gear-specific efficiency curve for conversion with the actual output torque value for generating a compensated output torque value.
Соответствующую изобретению основную идею можно также реализовывать в средстве создания приводного крутящего момента. Благодаря регистрации крутящего момента средством регистрации крутящего момента может в любой момент времени обнаруживаться посредством сравнения с компенсационными данными положение выходного зубчатого колеса. Вследствие этого может, по меньшей мере, в частичной опорной фазе производиться соответствующая изобретению компенсация. Средство регистрации крутящего момента может быть, например, датчиком крутящего момента или же также датчиком двигателя.The basic idea according to the invention can also be implemented in the drive torque generating means. By means of the torque detection, the position of the output gear can be detected by the torque detection means at any time by comparison with the compensation data. As a result, the compensation according to the invention can be carried out at least in a partial reference phase. The means for detecting torque can be, for example, a torque sensor or also an engine sensor.
Средство создания приводного крутящего момента может соединяться известным образом с подходящими различными винтовыми устройствами и содержать компенсационные данные присоединенного винтового устройства. Интерфейс данных не является обязательно необходимым.The drive torque generation means can be connected in a known manner to various suitable screw devices and contain the compensation data of the connected screw device. The data interface is not necessarily necessary.
В одном другом предпочтительном варианте осуществления средства создания приводного крутящего момента согласно изобретению предусмотрен интерфейс данных, выполненный для передачи компенсационных данных. Вследствие этого данные могут, например, обмениваться между средством создания приводного крутящего момента и присоединенным к нему винтовым устройством. Например, возможно, что одно средство создания приводного крутящего момента может производить соответствующим изобретению образом соответствующую изобретению компенсацию для каждого крутящего момента различных присоединяемых к средству создания приводного крутящего момента винтовых устройств. Таким образом, одно средство создания приводного крутящего момента может использоваться для различных винтовых устройств. Данные могут иметь возможность передаваться, например, беспроводным или проводным путем.In another preferred embodiment of the drive torque generating means according to the invention, a data interface is provided for transmitting compensation data. As a result, data can, for example, be exchanged between the drive torque generating means and the screw device connected thereto. For example, it is conceivable that one drive torque generation means can perform a compensation according to the invention in the manner according to the invention for each torque of the various screw devices connected to the drive torque generation means. Thus, one means of generating a driving torque can be used for various screw devices. The data may be able to be transmitted, for example, wirelessly or by wire.
Альтернативно или дополнительно возможно, что предусмотрено средство идентификации винтового устройства. Подобное средство подходит для однозначной идентификации соединенного со средством создания приводного крутящего момента винтового устройства. Идентификация может осуществляться, например, посредством ручного ввода данных в средство создания приводного крутящего момента или же автоматически при присоединении винтового устройства. Предпочтительно винтовое устройство может через интерфейс данных передавать собственные идентификационные данные на средство создания приводного крутящего момента. С каждыми идентификационными данными может быть согласован специфический компенсационный массив данных, который при распознанных идентификационных данных может извлекаться и использоваться. Блок компенсации может хранить, например, множество специфических для выходного зубчатого колеса кривых крутящего момента или кривых коэффициента полезного действия, для того чтобы взаимодействовать соответствующим изобретению образом с соответствующими различными винтовыми устройствами.Alternatively or additionally, it is possible that a means of identifying the screw device is provided. Such a means is suitable for unambiguously identifying a screw device connected to the means for generating a driving torque. The identification can be carried out, for example, by manual data entry into the drive torque generation means, or else automatically when the screw device is connected. Preferably, the screw device can transmit its own identification data via the data interface to the means for generating the drive torque. With each identification data, a specific compensation data set can be assigned, which, if the identification data is recognized, can be retrieved and used. The compensation unit can store, for example, a plurality of output gear-specific torque curves or efficiency curves in order to interact in the manner according to the invention with the various respective screw devices.
Согласно одному другому предпочтительному варианту осуществления изобретения предусмотрено у винтового устройства или у средства создания приводного крутящего момента средство определения угла для определения позиционного угла выходного зубчатого колеса. При помощи такого средства определения угла может точно регистрироваться положение выходного зубчатого колеса, соответственно, его позиционный угол, например, в системе 360° и может таким образом иметься возможность установления, в какой фазе находится выходное зубчатое колесо. В этом случае может быть помимо этого предпочтительной идентификация винтового устройства и, в частности, его передаточного отношения. Кроме того, не должно изначально указываться нулевое положение (0°) или угловое расстояние до него, так как оно может определяться.According to another preferred embodiment of the invention, provided at the screw device or at the drive torque generating means is an angle detection means for determining the position angle of the output gear. By means of such an angle detection means, the position of the output gear or its position angle can be accurately recorded, for example in a 360° system, and it can thus be possible to ascertain which phase the output gear is in. In this case, it may also be advantageous to identify the screw device and in particular its transmission ratio. In addition, the zero position (0°) or the angular distance to it should not be initially specified, as it can be determined.
Кроме того, предлагается винтовая система, по меньшей мере, включающая в себя винтовое устройство, включающее в себя плоскостные выходные средства, которые имеют разъемно соединяемую с винтовым партнером выходную часть, а также нагружаемую вручную или механически приводным крутящим моментом приводную часть, выходное зубчатое колесо, которое может приводиться в движение плоскостными выходными средствами, механический интерфейс для выборочного непосредственного или опосредованного присоединения к средству создания крутящего момента для введения крутящего момента,In addition, a screw system is proposed, at least including a screw device, including planar output means, which have an output part releasably connected to the screw partner, as well as a drive part loaded manually or mechanically driven by torque, an output gear wheel, which can be driven by planar output means, a mechanical interface for selectively connecting directly or indirectly to the torque generating means for introducing torque,
а также средство создания приводного крутящего момента, которое с приводной стороны соединено с плоскостными выходными средствами, включающее в себя приводной двигатель, механический интерфейс, выполненный для выборочного непосредственного или опосредованного присоединения к винтовому устройству для введения крутящего момента, средство регистрации крутящего момента для регистрации значения фактического выходного крутящего момента и блок компенсации, выполненный для хранения и обработки компенсационных данных, включающих в себя специфическую для выходного зубчатого колеса кривую крутящего момента и/или специфическую для выходного зубчатого колеса кривую коэффициента полезного действия, для пересчета со значением фактического выходного крутящего момента для генерирования значения скомпенсированного выходного крутящего момента.as well as a means for generating a drive torque, which is connected on the drive side to planar output means, including a drive motor, a mechanical interface designed to be selectively connected directly or indirectly to the screw device for introducing torque, a torque recording means for registering the value of the actual output torque and a compensation unit configured to store and process compensation data including an output gear-specific torque curve and/or an output gear-specific efficiency curve for recalculation with an actual output torque value to generate a value compensated output torque.
Винтовая система может быть выполнена в виде ручной винтовой системы и имеет в этом случае такой вес, что она может переноситься предпочтительно одной рукой пользователя. Таким образом, она смещается в отношении веса в рамки требований законодательства. Однако, она может быть также выполнена в виде стационарной системы.The screw system can be designed as a manual screw system and in this case has such a weight that it can be carried preferably with one hand of the user. Thus, it is shifted in terms of weight within the framework of legal requirements. However, it can also be implemented as a stationary system.
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления винтовой системы согласно изобретению она включает в себя, по меньшей мере, один интерфейс данных, выполненный для передачи компенсационных данных. При помощи такого интерфейса данных может осуществляться обмен данными либо между винтовым устройством и средством создания приводного крутящего момента, либо же между винтовой системой и внешней точкой данных. А именно, например, возможно выполнять работы по техническому обслуживанию на компенсационных данных или же адаптировать компенсационные данные.According to one preferred embodiment of the screw system according to the invention, it includes at least one data interface configured to transmit compensation data. By means of such a data interface, data can be exchanged either between the screw device and the drive torque generator or between the screw system and an external data point. Namely, for example, it is possible to carry out maintenance work on the compensation data or to adapt the compensation data.
Согласно одному другому предпочтительному варианту осуществления винтовой системы согласно изобретению она включает в себя средство определения угла для определения позиционного угла выходного зубчатого колеса.According to one other preferred embodiment of the helical system according to the invention, it includes an angle detection means for determining the position angle of the output gear.
Согласно изобретению предлагается помимо этого способ регулирования приводного двигателя винтовой системы, предпочтительно винтовой системы согласно пункту 7 формулы изобретения, включающий в себя, по меньшей мере, следующие этапы:The invention also proposes a method for controlling the drive motor of a screw system, preferably a screw system according to claim 7, comprising at least the following steps:
- запись специфической для выходного зубчатого колеса кривой крутящего момента и/или специфической для выходного зубчатого колеса кривой коэффициента полезного действия в блоке компенсации,recording the output gear-specific torque curve and/or the output gear-specific efficiency curve in the compensation unit,
- регистрация значения выданного приводным двигателем фактического выходного крутящего момента средством регистрации крутящего момента,- recording the value of the actual output torque given by the drive motor by the torque recording means,
- пересчет значения фактического выходного крутящего момента с помощью, по меньшей мере, одного компенсационного массива данных для генерирования значения скомпенсированного выходного крутящего момента и- recalculating the value of the actual output torque using at least one compensation dataset to generate the value of the compensated output torque, and
- выдача блоком компенсации значения скомпенсированного выходного крутящего момента на блок регулировки приводного двигателя.- issuance by the compensation unit of the value of the compensated output torque to the adjustment unit of the drive motor.
Способ реализует таким образом основную идею изобретения. Специфическая для выходного зубчатого колеса кривая крутящего момента и специфическая для выходного зубчатого колеса кривая коэффициента полезного действия являются компенсационными массивами данных. Соответствующий изобретению способ имеет по существу вышеуказанные преимущества, на которые настоящим делается ссылка. The method thus realizes the main idea of the invention. The output gear-specific torque curve and the output gear-specific efficiency curve are compensation datasets. The method according to the invention has essentially the above advantages, to which reference is made herein.
В одном предпочтительном варианте осуществления способа согласно изобретению пересчет включает в себя сравнение и/или вычитание и/или прибавление компенсационного массива данных со значением фактического выходного крутящего момента, предпочтительно исключительно для, по меньшей мере, одной частичной опорной фазы, и/или сглаживание значения фактического выходного крутящего момента, предпочтительно исключительно для, по меньшей мере, одной частичной опорной фазы. Вследствие этого с вызванным винтовым устройством повышением крутящего момента могут проводиться такие манипуляции, что оно может представляться как несуществующее. Значение скомпенсированного выходного крутящего момента, выданное на блок регулировки, который может быть выполнен, например, для процессов управления и/или регулировки, обрабатывается там и в зависимости от режима работы (регулирование по частоте вращения или регулирование по крутящему моменту) обрабатывается известным образом.In one preferred embodiment of the method according to the invention, the recalculation comprises comparing and/or subtracting and/or adding the compensation data set with the value of the actual output torque, preferably exclusively for at least one partial reference phase, and/or smoothing the value of the actual output torque, preferably exclusively for at least one partial reference phase. As a result, the torque increase caused by the screw device can be manipulated in such a way that it can be presented as non-existent. The value of the compensated output torque given to the control unit, which can be performed for example for control and/or control processes, is processed there and depending on the operating mode (speed control or torque control) is processed in a known manner.
Согласно одному предпочтительному варианту осуществления способа согласно изобретению он включает в себяAccording to one preferred embodiment of the method according to the invention, it comprises
- определение средством определения угла позиционного угла выходного зубчатого колеса и- determining by means of determining the angle of the position angle of the output gear and
- использование указанного позиционного угла блоком компенсации для генерирования значения скомпенсированного выходного крутящего момента.- use of the specified position angle by the compensation unit to generate the value of the compensated output torque.
В подобном варианте осуществления позиционный угол выходного зубчатого колеса может использоваться для более точной компенсации. При помощи этого угла может, например, при открытом винтовом устройстве обнаруживаться, в каких фазах вращения выходное зубчатое колесо находится в полной опорной фазе или частичной опорной фазе. Позиционный угол может указываться в системе 360°. Как правило, у поддержанного двумя опорными зубчатыми колесами выходного зубчатого колеса первая частичная опорная фаза может находиться в первом угловом промежутке между примерно 130-градусным позиционным углом и 170-градусным позиционным углом, а вторая частичная опорная фаза в первом угловом промежутке между примерно 190-градусным позиционным углом и 230-градусным позиционным углом. Однако, угловые промежутки зависят от конкретного исполнения опорных зубчатых колес и их расположения. При нулевом положении, соответственно, позиционном угле в 0° выходного зубчатого колеса имеется у открытого винтового устройства положение приставления, в котором выходное зубчатое колесо может приставляться к винтовому партнеру.In such an embodiment, the position angle of the output gear may be used for finer compensation. By means of this angle, for example, when the helical device is open, it can be detected in which rotational phases the output gear is in full reference phase or partial reference phase. The position angle can be specified in the 360° system. Typically, for an output gear supported by two support gears, a first partial seat phase may be in a first angular gap between about 130 degrees position angle and a 170 degree position angle, and a second partial seat phase in a first angular gap between about 190 degrees position angle and 230-degree position angle. However, the angular gaps depend on the specific design of the support gears and their location. At a zero position or a position angle of 0° of the output gear, the open screw device has an attachment position in which the output gear can be attached to the screw partner.
Согласно одному другому предпочтительному варианту осуществления способа согласно изобретению он включает в себяAccording to one other preferred embodiment of the method according to the invention, it comprises
- задание значения крутящего момента отключения, при достижении которого значением скомпенсированного выходного крутящего момента приводной двигатель отключается, и- setting the trip torque value at which the drive motor is switched off by the value of the compensated output torque, and
- задание расчетной (номинальной) частоты вращения, с которой вращается двигатель, причем расчетная частота вращения может динамически адаптироваться таким образом, что она до достижения значения крутящего момента отключения выбирается максимально большой.- setting the design (nominal) speed with which the motor rotates, and the design speed can be dynamically adapted in such a way that it is selected as high as possible before reaching the tripping torque value.
Во время эксплуатации расчетная частота вращения может выбираться в идеале настолько большой, что значение крутящего момента отключения непосредственно не превышается. Подобный вариант осуществления приводит к быстрому процессу завинчивания.During operation, the rated speed can ideally be chosen so high that the tripping torque value is not directly exceeded. Such an embodiment results in a fast screwing process.
Кроме того, возможно, что соответствующий изобретению способ предусматривает эксплуатацию винтовой системы с регулированием по частоте вращения. Такой режим эксплуатации является обычным, в частности, в промышленном контексте и делает там возможным предпочтительное использование изобретения.In addition, it is possible that the method according to the invention involves the operation of a screw system with speed control. Such a mode of operation is customary, in particular in an industrial context, and makes possible the advantageous use of the invention there.
Согласно одному другому предпочтительному варианту осуществления согласно изобретению способ предусматривает шагиAccording to one other preferred embodiment according to the invention, the method comprises the steps
- объединение нескольких частичных опорных фаз в переделах полного оборота выходного зубчатого колеса в группу частичных опорных фаз и- combining several partial reference phases within a full revolution of the output gear into a group of partial reference phases and
- пересчет значения фактического выходного крутящего момента с помощью, по меньшей мере, одного компенсационного массива данных для генерирования значения скомпенсированного выходного крутящего момента, по меньшей мере, для указанной группы частичных опорных фаз.- recalculation of the value of the actual output torque using at least one compensation data array to generate the value of the compensated output torque, at least for the specified group of partial reference phases.
В случае если выходное зубчатое колесо проходит во время полного оборота в 360° несколько частичных опорных фаз, несколько, предпочтительно все, эти частичные опорные фазы могут иметь возможность объединения в группу частичных опорных фаз. Преимущество этого заключается в том, что лишь одна единственная компенсация должна производиться за один оборот, а именно для области группы частичных опорных фаз, которая распространяется от первой частичной опорной фазы группы до последней частичной опорной фазы.In the event that the output gear passes during a full 360° revolution several partial bearing phases, several, preferably all, these partial bearing phases can be combined into a group of partial bearing phases. This has the advantage that only one single compensation has to be made per revolution, namely for the area of the group of partial reference phases, which extends from the first partial reference phase of the group to the last partial reference phase.
Например, при наличии двух частичных опорных фаз (например, первой частичной опорной фазы в первом угловом промежутке между примерно 130-градусным позиционным углом и 170-градусным позиционным углом и второй частичной опорной фазы в первом угловом промежутке между примерно 190-градусным позиционным углом и 230-градусным позиционным углом) из них может образовываться группа частичных опорных фаз, которая распространяется от 130-градусного позиционного угла до 230-градусного позиционного угла. Одна единственная компенсация осуществлялась бы таким образом для этого углового промежутка.For example, if there are two partial reference phases (e.g., a first partial reference phase in the first angular gap between approximately 130 degrees position angle and a 170 degree position angle, and a second partial reference phase in the first angular gap between approximately 190 degrees position angle and 230 -degree position angle) they can form a group of partial reference phases that extends from a 130-degree position angle to a 230-degree position angle. One single compensation would be done in this way for this angular gap.
Кроме того, предлагается применение винтовой системы согласно пункту 7 формулы изобретения для выполнения способа согласно пункту 10 формулы изобретения. Соответствующее изобретению применение имеет по существу вышеуказанные преимущества, на которые делается настоящим ссылка.In addition, it is proposed to use a screw system according to paragraph 7 of the claims for carrying out the method according to
Для предотвращения повторений раскрытые согласно устройству признаки должны иметь место и заявляться также как раскрытые согласно способу. Равным образом раскрытие согласно способу признаки должны иметь место и заявляться также как раскрытые согласно устройству.In order to prevent repetitions, the features disclosed according to the device must also occur and be claimed as disclosed according to the method. Likewise, disclosure according to the method features must take place and be claimed as disclosed according to the device.
В объем изобретения входят все комбинации, по меньшей мере, из двух раскрытых в описании, формуле изобретения и/или на чертеже признаков. Они также должны считаться заявленными в комбинации.The scope of the invention includes all combinations of at least two features disclosed in the description, the claims and/or the drawing. They should also be considered as claimed in combination.
Дальнейшие преимущества, признаки и подробности изобретения проистекают из последующего описания предпочтительного примера осуществления, а также на основе чертежей.Further advantages, features and details of the invention result from the following description of the preferred embodiment, as well as on the basis of the drawings.
На чертежах показано:The drawings show:
фиг.1 - вид в перспективе соответствующей изобретению ручной винтовой системы;1 is a perspective view of the manual screw system according to the invention;
фиг.2 - схематичный вид сверху (при снятом корпусе) соответствующих изобретению плоскостных выходных средств;Fig. 2 is a schematic top view (with the casing removed) of the planar exit means according to the invention;
фиг.3 - блок-схема компонентов соответствующей изобретению винтовой системы;3 is a block diagram of the components of the screw system according to the invention;
фиг.4 - протокол кривой крутящего момента открытой плоскостной выходной части;Fig. 4 is a protocol of the torque curve of the open planar output part;
фиг.5 - протокол кривой коэффициента полезного действия открытой плоскостной выходной части согласно фиг.4;Fig. 5 is a log of the efficiency curve of the open planar outlet part according to Fig. 4;
фиг.6 - протокол кривой крутящего момента закрытой плоскостной выходной части;Fig. 6 is a protocol of the torque curve of the closed planar output part;
фиг.7 - протокол кривой коэффициента полезного действия закрытой плоскостной выходной части согласно фиг.6;Fig. 7 is a log of the efficiency curve of the closed planar outlet part according to Fig. 6;
фиг.8 - диаграмма компенсации на частичной опорной фазе открытой плоскостной выходной части; иFig.8 is a diagram of compensation on the partial reference phase of the open planar output part; and
фиг.9 - диаграмма компенсации группы частичных опорных фаз открытой плоскостной выходной части.9 is a compensation diagram for a group of partial reference phases of an open in-plane output portion.
Фиг.1, изображение системы и равным образом контекста для данного изобретения, показывает на изображении в перспективе ручную винтовую систему с винтовым устройством 2 для приложения крутящего момента к неизображенному винтовому партнеру, имеющим установленные в корпусе 4 открытой плоскостной выходной (ведомой) части 32 плоскостные выходные средства 6. Плоскостные выходные средства 6 выполнены на одном конце (с выходной стороны) для взаимодействия и приведения в движение подходящего и выполненного в виде прорезного выходного зубчатого колеса 8 винтового инструмента. С приводной стороны, то есть на противоположном выходной части конце плоскостных выходных средств 6, они соединены имеющей пару зубчатых колес или при необходимости конических зубчатых колес угловой головкой 10 с приводимым в действие вручную и выполненным в виде винтового инструмента 12 средством создания приводного крутящего момента через механический интерфейс 46.Figure 1, a representation of the system and likewise the context for the present invention, shows in perspective a manual screw system with a
Винтовой инструмент 12 имеет приводной двигатель 26 (например, электрический или пневматический) и вводит созданный им выходной крутящий момент в винтовое устройство 2. Как винтовое устройство 2, так и винтовой инструмент 12 имеют в каждом случае механический интерфейс для выборочного непосредственного или опосредованного присоединения к в каждом случае другому из обоих партнеров винтовой системы.The
При обычной реализации для ручного приведения в винтовое движение подобные винтовые устройства 2, соответственно, плоскостные выходные средства 6 предусмотрены и подходят для передачи максимального крутящего момента примерно в 250 Нм.In a typical implementation for manual screw drive,
Винтовое устройство 2 выполнено в виде открытой плоскостной выходной части и отличается тем, что выходное зубчатое колесо 8 имеет выполненную в виде прорези выемку 62 для радиального приема винтового партнера во внутренний шестигранник. Показанное на фигурах винтовое устройство может быть также выполнено в виде закрытой плоскостной выходной части. Обе конструкции имеют идентичные и указанные вначале, понижающие коэффициент полезного действия воздействия, влияния которых в равной степени исключены для обеих конструкций посредством изобретения. Дополнительно открытая конструкция имеет еще воздействие на коэффициент полезного действия во время частичной опорной фазы, влияния которого также могут исключаться согласно изобретению.The
Фиг.2 показывает теперь при снятом корпусе 4 несколько плоскостных выходных средств 6, соответственно, зубчатых колес винтового устройства 2 на виде сверху, а также с выходной стороны выходное зубчатое колесо 8. Выданный приводным двигателем 26 выходной крутящий момент вводится в первое промежуточное зубчатое колесо 14, второе промежуточное зубчатое колесо 16, а также первое опорное зубчатое колесо 18 и второе опорное зубчатое колесо 20. Оба опорных зубчатых колеса 18 и 20 передают крутящий момент благодаря своему соответствующему зацеплению на выходное зубчатое колесо 8.FIG. 2 now shows, with the
Зубчатые колеса 8, 14, 16, 18 и 20 имеют параллельные друг к другу оси и расположены линейно вдоль продольной протяженности корпуса 4 с возможностью вращения в нем. Стрелкой обозначено направление 48 вращения затяжки выходного зубчатого колеса 8.The
Выходное зубчатое колесо 8 проходит во время полного оборота в 360° две полные опорные фазы и две частичные опорные фазы. Во время полной опорной фазы выходное зубчатое колесо 8 находится в зацеплении с обоими опорными зубчатыми колесами 18 и 20. Во время частичных опорных фаз выходное зубчатое колесо 8 находится в зацеплении лишь с одним из обоих опорных зубчатых колес 18, 20. Выражаясь в угловых положениях, причем 0° указывает в продольном направлении корпуса 4 к положению приставления и может обозначаться как нулевое положение, в котором выходное зубчатое колесо 8 может приставляться к винтовому партнеру, это означает, что первая полная опорная фаза начинается при угловом положении в 230°, проходит через угловое положение в 0° и распространяется до углового положения в 130°. Первая частичная опорная фаза начинается при угловом положении в 130° и распространяется до углового положения в 170°. За ней следует узкая вторая полная опорная фаза между угловыми положениями в 170° и 190°. В завершение выходное зубчатое колесо 8 проходит вторую частичную опорную фазу между угловыми положениями в 190° и 230°. Таким образом, полные опорные фазы и частичные опорные фазы чередуются.The
Во время каждой из обеих частичных опорных фаз возникает тугость хода, которая приводит к пониженному коэффициенту полезного действия, как показано на фиг.5. Тугость хода может также возникать во время узкой полной опорной фазы.During each of the two partial support phases, a stiffness occurs which results in reduced efficiency, as shown in FIG. Stiffness may also occur during a narrow full stance.
На фиг.3 дан теперь обзор различных средств и элементов винтовой системы согласно изобретению и примыкающих систем.Figure 3 now gives an overview of the various means and elements of the screw system according to the invention and adjacent systems.
Винтовой инструмент 12 включает в себя пусковую кнопку 22 для управления винтовым инструментом 12 пользователем. При помощи пусковой кнопки 22 активируется энергоснабжение, а также блок 24 регулировки. Во время эксплуатации винтовой системы с регулированием по частоте вращения задается частота вращения, и блок 24 регулировки подстраивает за счет выданных на приводной двигатель 26 сигналов, в частности, выданный приводным двигателем 26 крутящий момент. Для этого приводной двигатель 26 может включать в себя, например, непоказанную планетарную зубчатую передачу. Приводной двигатель 26 может передавать в свою очередь свое положение и/или свой угол поворота при помощи сигналов на блок 24 регулировки. Приводной двигатель 26 выдает фактический выходной крутящий момент, который регистрируется в качестве значения датчиком 28 крутящего момента, который служит в качестве средства регистрации кутящего момента.The
С этого момента начинается в некотором роде регулировочная петля для управления приводного двигателя винтовой системы. А именно датчик 28 крутящего момента передает зарегистрированный и выданный приводным двигателем 26 фактический выходной крутящий момент, соответственно, его значение на блок 30 компенсации. В блоке 30 компенсации хранится специфическая для выходного зубчатого колеса кривая крутящего момента или специфическая для выходного зубчатого колеса кривая коэффициента полезного действия. Блок 30 регулировки выполнен, в частности, для пересчета значения фактического выходного крутящего момента с помощью специфической для выходного зубчатого колеса кривой крутящего момента, для того чтобы генерировать значение скомпенсированного выходного крутящего момента. Другим словами вызванная выходным зубчатым колесом тугость хода, которая проявляется в значении фактически выданного выходного крутящего момента в виде пика, удаляется или компенсируется. Значение скомпенсированного выходного крутящего момента передается затем блоком 30 компенсации на блок 24 регулировки. Блок 24 регулировки выполнен для сравнения значения скомпенсированного выходного крутящего момента с крутящим моментом отключения, при достижении которого значением скомпенсированного выходного крутящего момента приводной двигатель 26 отключается.From this moment on, a kind of control loop begins to control the drive motor of the screw system. Namely, the
Благодаря изобретению может теперь обнаруживаться и обеспечено, что с отключением приводного двигателя 26 при достижении крутящего момента отключения винтовое соединение было также выполнено до успешного конца, то есть до прочного или заданного винтового соединения. Преждевременное отключение, вызванное тугостью хода винтового устройства 2, и вызванное вследствие этого повышение крутящего момента при необходимости выше крутящего момента отключения теперь исключено.Thanks to the invention, it can now be detected and ensured that with the switching off of the
Блок 24 регулировки обрабатывает в остальном значение скомпенсированного выходного крутящего момента таким же известным образом, как и значение фактического выходного крутящего момента в известном регулирующем контуре регулирования двигателя.The
Выданный приводным двигателем 26 крутящий момент выдается через механический интерфейс на винтовое устройство 2. Винтовое устройство 2 включает в себя в показанном на фиг.3 варианте осуществления угловую головку 10 и включающую в себя плоскостные выходные средства 6 плоскостную выходную часть 32, которая включает в себя также выходное зубчатое колесо 8. Крутящий момент передается в заключение выходным зубчатым колесом 8 на винтового партнера 50 для установления прочного винтового соединения.The torque outputted by the
Средство создания приводного крутящего момента, соответственно, винтовое устройство 2 может включать в себя средство 34 идентификации винтового устройства, которое может беспроводным или проводным путем передавать идентификационные данные, например, о конструкции, плоскостных выходных средствах 6, плоскостной выходной части 32 и/или передаточном отношении на винтовой инструмент 12. Для этого может использоваться интерфейс 36 данных, для того чтобы передавать, например, компенсационные данные. Также винтовое устройство 2 может включать в себя интерфейс 36 данных, для того чтобы принимать, например, компенсационные данные от винтового устройства 2 и/или принимать данные от внешнего источника данных или посылать их на него. Винтовое устройство 2 может включать в себя, например, средство 40 определения угла для определения позиционного угла выходного зубчатого колеса 8. Это измеренное значение позиционного угла может передаваться, например, при помощи одного или обоих из интерфейсов 36 и 38 данных. Это обозначено идеализированным каналом 64 данных, который передает измеренное значение позиционного угла от угловой головки 10 и/или средства 40 определения угла для дальнейшей обработки на блок 24 регулировки.The drive torque generating means, respectively screw
Иллюстративный пример замера показан в пределах границы 42 системы. Для этого винтовое устройство 2 соединяется в комбинацию с винтовым инструментом 12, соответственно, средством создания приводного крутящего момента, и регистрируется, по меньшей мере, один полный оборот выходного зубчатого колеса 8, как показывает блок 52. При этом внимание уделяется переданному крутящему моменту и коэффициенту полезного действия. Предпочтительно могут, например, записываться более 50 полных оборотов, соответственно, циклов завинчивания, как показывает блок 54. Получающийся из этого измерительный сигнал крутящего момента показан на фиг.6. Этот измерительный сигнал обрабатывается далее и при необходимости оцифровывается не описанным далее образом в блоке 56. После этого он передается через интерфейс 58 для передачи данных, например, на блок 30 компенсации и там сохраняется. Однако, этот измерительный сигнал может также сохраняться в подходящем блоке памяти винтового устройства 2.An illustrative example of a measurement is shown within a
Фиг.4 показывает зарегистрированную в пределах границы 42 системы измерительную кривую открытой плоскостной выходной части с входящим в зацепление с двумя опорными зубчатыми колесами 18 и 20 выходным зубчатым колесом 8. Совместное рассмотрение фиг.4 и 5 показывает лежащее в основе изобретения знание. А именно, было обнаружено, что тугость хода винтового устройства 2 возникает циклично. Эту тугость хода приводной двигатель 26 пытается, например, при регулировании по частоте вращения выравнивать посредством повышения выданного выходного крутящего момента, что показывают пики на фиг.4. В результате получается показанная на фиг.5 кривая коэффициента полезного действия, которая значительно падает каждые 360°. Падение коэффициента полезного действия и тугость хода совпадают по времени, так что можно сделать вывод, что изменение значения должно приводить к тому, что приводной двигатель 26 не должен реагировать повышенным выданным выходным крутящим моментом на тугость хода, что, в конечном счете, приводит к повышенному коэффициенту полезного действия.FIG. 4 shows the measurement curve of an open planar output part recorded within the
Фиг.6 показывает зарегистрированную в пределах границы 42 системы измерительную кривую закрытой плоскостной выходной части с входящим в зацепление лишь с одним опорным зубчатым колесом выходным зубчатым колесом. Фиг.7 показывает непосредственно следующую из этого кривую коэффициента полезного действия. По сравнению с показанными на фиг.5 измерительными кривыми открытой плоскостной выходной части эта измерительная кривая показывает более устойчивый ход. Усреднение кривой коэффициента полезного действия показывает синусоидальная волна 60 с цикличным характером. В этом случае волна повторяется каждые 360° с каждым оборотом выходного зубчатого колеса.FIG. 6 shows the measuring curve of a closed planar output part registered within the
Примеры компенсации, соответственно, две возможности регулирования приводного двигателя показаны на фиг.8 и 9. Несмотря на то, что последующее описание относится только к открытой плоскостной выходной части, указанные принципы могут также использоваться при закрытой плоскостной выходной части.Examples of compensation respectively two drive motor control possibilities are shown in FIGS. 8 and 9. Although the following description refers only to an open planar outlet, these principles can also be used with a closed planar outlet.
На фиг.8 схематично упрощенным образом крутящий момент нанесен в Ньютон-метрах в зависимости от угла поворота в градусах. Значение крутящего момента отключения показано крупной штриховой линией. Значение фактически выданного выходного крутящего момента показано средней штриховой линией. Значение специфической для выходного зубчатого колеса кривой крутящего момента в качестве компенсационного массива данных показано тонкой штриховой линией. Значение скомпенсированного выходного крутящего момента показано сплошной линией.8 schematically, in a simplified manner, the torque is plotted in Newton meters as a function of the angle of rotation in degrees. The tripping torque value is shown with a large dashed line. The value of the output torque actually delivered is shown by the middle dashed line. The value of the output gear-specific torque curve is shown as a compensation data set with a thin dashed line. The value of the compensated output torque is shown as a solid line.
Можно увидеть, что между угловым положением в 130° и 170° выходного зубчатого колеса 8 приводной двигатель 26 пытается выравнивать тугость хода вследствие того, что он выдает повышенный выходной крутящий момент - показанный на фиг.6 пик крутящего момента. Блок 30 компенсации пересчитывает, по меньшей мере, для этой частичной опорной фазы между 130° и 170° значение фактически выданного выходного крутящего момента с помощью значения специфического для выходного зубчатого колеса крутящего момента. А именно блок 30 компенсации обнаруживает при сравнении со значением специфического для выходного зубчатого колеса крутящего момента, что в этом угловом промежутке (130°-170°) возникает циклический пик крутящего момента - однозначное указание на вызванный выходным зубчатым колесом пик крутящего момента. Результатом этого пересчета является схематично изображенное значение скомпенсированного выходного крутящего момента. Этот выходной крутящий момент возрастает независимо от соответствующей изобретению компенсации и достигает в точке 44 крутящего момента отключения. В этом месте 44 блок 24 регулировки вызывает отключение приводного двигателя 26. Предполагается, что к этому моменту времени выполнено прочное винтовое соединение.It can be seen that between the 130° and 170° angular positions of the
Фиг.9 в значительной степени похожа на фиг.8, из-за чего в дальнейшем будут рассматриваться только различия.Fig. 9 is largely similar to Fig. 8, so that only the differences will be considered in the following.
Можно увидеть, что выходное зубчатое колесо 8 имеет как первую частичную опорную фазу между углом поворота в 130° и 170°, так и вторую частичную опорную фазу между углом поворота в 190° и 230°. Между обеими частичными опорными фазами находится полная опорная фаза на угловом промежутке от 170° до 190°. По бокам от обеих частичных опорных фаз располагается дальнейшая полная опорная фаза, которая распространяется от угла поворота в 230° через нулевое положение в 0° до угла поворота в 130°. Компенсация обоих пиков крутящего момента на частичных опорных фазах может теперь осуществляться либо для каждой частичной опорной фазы отдельно. Либо же также возможно обе частичные опорные фазы объединять в пределах полного оборота выходного зубчатого колеса 8 в группу частичных опорных фаз. Теперь может осуществляться одна единственная компенсация вышеописанным образом для группы частичных опорных фаз в целом.It can be seen that the
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙLIST OF REFERENCES
2 винтовое устройство2 screw device
4 корпус4 building
6 плоскостные выходные средства6 planar exit means
8 выходное зубчатое колесо8 output gear
10 угловая головка10 angle head
12 винтовой инструмент12 screw tool
14 первое промежуточное колеса14 first intermediate wheel
16 второе промежуточное колесо16 second intermediate wheel
18 первое опорное колесо18 first support wheel
20 второе опорное колесо20 second support wheel
22 пусковая кнопка22 start button
24 блок регулировки24 adjustment block
26 приводной двигатель26 drive motor
28 датчик крутящего момента28 torque sensor
30 блок компенсации30 compensation block
32 плоскостная выходная часть32 planar outlet
34 средство идентификации винтового устройства34 screw device identification tool
36 интерфейс данных36 data interface
38 интерфейс данных38 data interface
40 средство определения угла40 angle finder
42 граница системы42 system boundary
44 точка пересечения44 point of intersection
46 механический интерфейс46 mechanical interface
48 направление вращения затяжки48 tightening rotation direction
50 винтовой партнер50 screw partner
52 блок52 block
54 блок54 block
56 блок56 block
58 интерфейс58 interface
60 синусоидальная волна60 sine wave
62 выемка62 notch
64 канал данных.64 data channel.
Claims (49)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018118853.6 | 2018-08-02 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2021104613A RU2021104613A (en) | 2022-09-02 |
RU2783598C2 true RU2783598C2 (en) | 2022-11-15 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU841950A1 (en) * | 1979-03-13 | 1981-06-30 | Алтайский Ордена Ленина Тракторныйзавод Им. M.И.Калинина | Device for turning nuts on and off |
SU1388272A1 (en) * | 1986-05-16 | 1988-04-15 | Краматорский Индустриальный Институт | Method of tightening threaded joints |
RU2238183C2 (en) * | 1999-03-16 | 2004-10-20 | Кукен Ко., Лтд. | Methods for reading rotation angle of manually driven nut driver, methods for detecting beatings and determining reliability of thread tightening, method for controlling manually driven unscrewing tool |
RU2459695C2 (en) * | 2007-04-23 | 2012-08-27 | Лезомат Шраубтехник Нееф Гмбх | Electrically driven screwdriver |
RU2530182C2 (en) * | 2010-05-06 | 2014-10-10 | Лезомат Шраубтехник Нееф Гмбх | Device to develop precise tightening torque for thread joints |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU841950A1 (en) * | 1979-03-13 | 1981-06-30 | Алтайский Ордена Ленина Тракторныйзавод Им. M.И.Калинина | Device for turning nuts on and off |
SU1388272A1 (en) * | 1986-05-16 | 1988-04-15 | Краматорский Индустриальный Институт | Method of tightening threaded joints |
RU2238183C2 (en) * | 1999-03-16 | 2004-10-20 | Кукен Ко., Лтд. | Methods for reading rotation angle of manually driven nut driver, methods for detecting beatings and determining reliability of thread tightening, method for controlling manually driven unscrewing tool |
RU2459695C2 (en) * | 2007-04-23 | 2012-08-27 | Лезомат Шраубтехник Нееф Гмбх | Electrically driven screwdriver |
RU2530182C2 (en) * | 2010-05-06 | 2014-10-10 | Лезомат Шраубтехник Нееф Гмбх | Device to develop precise tightening torque for thread joints |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102612187B1 (en) | Screw device, means for generating driving torque, screw system and torque control method | |
JP6304661B2 (en) | Automatic screw tightening control method and apparatus | |
KR102547472B1 (en) | pulsed tool | |
US20110318178A1 (en) | Wind Turbine Yaw System and Method of Controlling the Same | |
CN103003027A (en) | Device for producing precise tightening torque for screw connections | |
US10639771B2 (en) | Power tool with output torque compensation and method therefor | |
KR20150032874A (en) | Method and apparatus for combining torque and angle representations | |
EP2895300B1 (en) | Impact tightening tool | |
JP2019519388A (en) | Electric pulse tool with controlled reaction force | |
JP2009113132A (en) | Pulse hammering tightening tool and method of detecting defective tightening of the tool | |
RU2783598C2 (en) | Screwing device, means for creation of drive torque, screwing system, as well as method for adjustment of torque | |
JP6730058B2 (en) | Control systems and equipment for power wrenches | |
CN110636921B (en) | Electric pulse tool | |
JP5687539B2 (en) | Impact tools | |
TW201736054A (en) | Screwing-member-fastening tool and method for setting driving time in screwing-member-fastening tool | |
WO2011116452A1 (en) | Method for providing preestablished requirements to threaded fasteners and a digital torque converter tool assembly therefor | |
KR20170129396A (en) | Nut runner system capable of Automatic torque control by wired - wireless communication | |
JP2016147317A (en) | Thread fastening state detection device of electric rotary tool, torque adjustment method of the same, and thread fastening control method by using the same | |
JP2014117778A (en) | Nut runner | |
KR101601194B1 (en) | Geared encoder motor and the control system thereof | |
US11926023B2 (en) | Hand held electric pulse tool and a method for tightening operations | |
JP6875159B2 (en) | Brushless motor phase adjuster | |
JP6621013B2 (en) | Method and system for determining whether screw tightening is good or bad | |
CN207104824U (en) | A kind of power tool | |
KR20050051625A (en) | Rotang torgue sensor of use the volt, nut automatic electric powen |