SE532507C2 - Metod och anordning för kalibrering av ett tryckluftmatningssystem till en pneumatisk mutterdragare innefattande en avståndsplacerad tryckstyrenhet - Google Patents

Description

532 50? luftmatningssystemet för att förhindra att ett kvardröjande lufttryck orsakar ett fördröjt åtdragningsstopp hos mutterdragaren och därigenom ett momentöverskott. Detta är speciellt viktigt vid impulsmutterdragare där ett kvardröjande tryck i luftmatningsledningen efter det att en tryckreduktion eller avstängning skett vid den avståndsplacerade styrenheten kan orsaka extra momentimpulser och därmed ett momentöverskott. En viss fördröjning i tryckfallet kommer alltid att uppstå oavsett hur snabbt en trycknedsättning åstadkommes vid uppnàende av målmomentnivân, vilket innebär att det alltid kommer att finnas en risk för överdragning av skruvförband, speciellt s.k. stumma förband där en snabb momenttillväxt lätt orsakar ett momentöverskott.

En tidigare lösning till problemet med fördröjningar i åtdragningsstopp till följd av en innestängd luftvolym i luftmatningssystemet innebär att avstängningspunkten hos styrenheten kalibreras med hänsyn till en utvald luftmatningsledning med vissa specificerade dimensioner.

Detta innebär att det relativt långsamma tryckfallet vid mutterdragaren efter avstängning kan kompenseras en gång för alla. Nackdelen med denna metod är att den inte ger någon flexibilitet för olika mutterdragarapplikationer som kräver olika längder och/eller andra dimensioner hos luftmatningsledningen. Detta innebär att ett utbyte av den luftmatningsledning för vilken avstängningspunkten har kalibrerats mot en annan luftmatningsledning med andra dimensioner skulle medföra en försämrad noggrannhet hos det slutliga àtdragningsresultatet.

Det är ett ändamål med uppfinningen att lösa det ovan nämnda problemet och att förbättra momentnoggrannheten hos 532 5G? en avståndsstyrd pneumatisk mutterdragare i relation till en önskad målmomentnivà genom att tidigarelägga tryckavstängnings- eller tryckändringspunkten i förhållande till en uppmätt tidsfördröjning orsakad av den innestängda luftvolymen luftmatningsledningen, oavsett dimensionerna hos den för närvarande använda luftmatningsledningen.

Det är ett ytterligare ändamål med uppfinningen att skapa en metod och en anordning för utförande av en snabb analys av luftmatningsledningen liksom en justering av tryckförändringspunkten vid en avståndsstyrd pneumatisk mutterdragare utan behovet av någon tryckgivare vid mutterdragaränden av ledningen.

Ytterligare ändamål och fördelar med uppfinningen framgår av den följande beskrivningen och patentkraven.

En föredragen utföringsform av uppfinningen beskrivs nedan i detalj under hänvisning till bifogade ritningar.

Ritningsförteckning Fig. 1 visar pneumatisk mutterdragare ansluten via en luftmatningsledning till en på avstånd placerad tryckstyrenhet.

Fig. 2 visar en schematisk illustration av tryckstyrnings- och kalibreringsenheten.

Fig. 3 visar ett moment/tid~diagram som illustrerar en tidigarelagd avstängningspunkt i förhållande till målmomentnivån.

Fig. 4 visar ett diagram som illustrerar tryckresponsen i luftmatningsledningen vid tryckluftavstängning. 532 50? Fig. 5 visar ett diagram som illustrerar tryckresponsen i luftmatningsledningen vid återkommande tryckförändringar i form av upprepade tryckpulser under en kalibreringssekvens.

Mutterdragarsystemet som visas i Fig. 1 innefattar en portabel pneumatisk mutterdragare 10, en stationär och pà avstånd placerad programmerbar tryckstyrenhet 11, en arbetsstyrenhet 12 för mutterdragaren innefattande en beräknings- och kalibreringsenhet 12a och kommunicerande med tryckstyrenheten ll. Ett luftmatningssystem, vilket innefattar en luftmatningsledning 14, är anordnat att ansluta mutterdragaren 10 till tryckstyrenheten 11.

Luftmatningssystemet inkluderar inte bara luftmatningsledningen 14 utan även icke illustrerade ledningsanslutningar, kopplingar m.m. vilka tillsammans innesluter en viss luftvolym. Denna luftvolym kommer att fungera som en elastisk kudde och orsaka fördröjningar i tryckvariationer inklusive avstängningar initierade av tryckstyrenheten 11.

Mutterdragaren 10 är försedd med en icke illustrerad momentgivare vilken är ansluten till arbetsstyrenheten 12 via en elektrisk ledning 13 som av praktiska skäl är sammanlagd med luftmatningsledningen 14, vilket illustreras i Fig. 1. Arbetsstyrenheten 12 är programmerad att styra mutterdragarens 10 arbetsparametrar under åtdragningsprocesser på så sätt att önskade àtdragningsresultat uppnås inom acceptabla gränsvärden för arbetsparametrarna. Mutterdragaren 10 kan vara av momentimpulstyp, slående typ eller segdragande typ.

Såsom visas schematiskt i Fig. 2 innefattar tryckstyrenheten 11 en tryckregleringsventil 15. Denna är 532 SÛ? anordnad att ändra matningstrycket hos drivluften till mutterdragaren 10 vid önskade momentnivåer eller att bara stänga av tryckluftmatningen vid en önskad mâlmomentnivå.

Tryckregleringsventilen 15 är ansluten till en tryckluftkälla via en inloppskanal l6 och till mutterdragaren 10 via en utloppskanal 17. Tryckstyrenheten ll innefattar vidare en programmerbar ventilaktiveringsenhet 18 vilken kommunicerar med arbetsstyrenheten l2 och är avsedd att styra tryckregleringsventilens 15 funktion i relation till ett visst kalibreringsprogram för luftmatningssystemet. Detta program involverar förändringar i lufttrycket i en eller fler tryckväxlingspunkter mellan två eller fler trycknivàer, antingen i ett enkelt växlingssteg eller i återkommande pulserande tryckvariationer för fastställande av tryckförändringsfördröjningen orsakad av den innestängda luftvolymen i luftmatningssystemet, inkluderande luftmatningsledningen 14 mellan tryckstyrenheten ll och mutterdragaren 10.

I Fig. 3 illustreras en typisk moment/tid-kurva för ett åtdragningsförlopp vid ett skruvförband, varvid en mutterdragare av impulstyp används. För att träffa målmomentnivân TT utan något momentöverskott måste avstängningen initieras i en växlingspunkt ts, ty den innestängda luftvolymen i luftmatningssystemet kommer att medföra en tidsfördröjning i effektnedgángen hos mutterdragaren. Detta får mutterdragaren att fortsätta producera moment under ett förlängt tidsintervall och stanna vid tT. För att förhindra att denna förlängda momentproduktion orsakar ett momentöverskott, dvs. ett momentresultat som ligger över den önskade málmomentnivån, måste avstängningen initieras vid en tidigarelagd 532 50? avstängningspunkt tAs. Genom att beräkna den tidsfördröjning som orsakas av det för tillfället använda luftmatningssystemet, inkluderande en viss längd av luftmatningsledningen, är den tidigarelagda avstängningspunkten tM;så vald att mutterdragaren stannar vid målmomentnivàn utan något oönskat momentöverskott.

Kurvan som visas i Fig. 3 är en typisk impulsmutterdragarkurva, och den tidigarelagda avstängningspunkten skall förläggas så att inga ytterligare impulser kommer att genereras då målmomentnivån uppnåtts.

Vid användning av en segdragande mutterdragare är det också nödvändigt att förhindra mutterdragaren att generera ett tröghetsmomentrelaterat momenttillskott. Om än inte mutterdragaren bringas att helt stanna bör dess hastighet reduceras till en så låg nivå att de tröghetsmomentrelaterade krafterna hos de roterande delarna hos mutterdragaren inte adderar något till det uppnådda åtdragningsmomentet vid tf. I Fig. 4 illustreras ett förhållande mellan en plötslig tryckreduktion vid tryckstyrenheten ll från en första nivå Pltill en andra trycknivà P2 med motsvarande trycknivåer vid mutterdragaränden av luftmatningsledningen 14.

Tryckreduktionen utförs i en växlingspunkt ts, varvid tidsintervallet At mellan växlingspunkten och den punkt tg där lufttrycket vid mutterdragaren har sjunkit med ett tryckfall AP indikeras. Om den första trycknivån P1 utgörs av det normala arbetstrycket som matas till mutterdragaren och den andra reducerade trycknivån P2 är tillräckligt låg för att stoppa âtdragningen är det indikerade tidsintervallet At just den tidsfördröjning som måste kompenseras för genom en tidigarelagd avstängningspunkt. 532 50? Ett föredraget exempel på metoden enligt uppfinningen illustreras i Fig. 5 och innefattar ett upprepat antal tryckväxlingspunkter med ett inbördes tidsintervall som anges vid tl och tz. Tryckpulserna har en konstant amplitud PH - PL. Kalibreringsmetoden enligt uppfinningen innebär att en initial tryckpuls introduceras i luftmatningsledningen 14, och en àterkopplande (feed back) reläkrets är anordnad att svara på ”ekot”, dvs. den âterstudsande tryckpulsen från luftmatningsledningen 14, för att som resultat sända in ytterligare tryckpulser i ledningen. Denna âterkopplingsstyrda tryckpulsinmatningen i ledningen resulterar i tryckresonanssvängning i ledningen 14. Återkopplingsfrekvensen hos denna svängning är beroende av ledningens 14 dynamiska egenskaper inkluderande fortplantningstiden för tryckpulserna genom ledningen.

Denna âterkopplingsstyrda resonansfrekvens hos trycksvängningen motsvarar en viss pulslängd tg - tl från vilken fortplantningen av en tryckförändring för den aktuella ledningen 14 kan beräknas. Denna fortplantningshastighet motsvarar tidsfördröjningen för vilken mutterdragarens tidigarelagda avstängningspunkt tAs bestäms för att undvikande av momentöverskott vid skruvåtdragningar.

Lämpligen utförs automatiskt en testcykel för tryckluftmatningssystemet innefattande inmatning av tryckpulser i luftmatningsledningen via en återkopplingskrets varje gång systemet startas upp. En resonansfrekvens med en viss våglängd bestäms och en tidsfördröjning för den aktuella ledningen beräknas. Detta garanterar att mutterdragarstyrningen alltid är kalibrerad för den tidsfördröjning som orsakas av det aktuellt använda 532 50? luftmatningssystemet, vare sig detta är förändrat från en tidigare mutterdragarapplikation eller inte.

Kalibreringsprocessen för luftmatningssystemet startar automatiskt varje gång systemet startas upp för att tillförsäkra att korrekta tidsfördröjningsdata är sparade i arbetsstyrenheten 12 för tillämpning vid påbörjande av en skruvàtdragningsprocess. Då systemet startas upp sänder arbetsstyrenheten l2 en startsignal för kalibrering till tryckstyrenheten ll, varigenom den senare påbörjar en kalibreringsprocess genom trycksättning av luftmatningssystemet. I ett system där mutterdragaren är försedd med en lämplig tryckgivare kan systemet pàföras ett visst konstant tryck P1 följt av en snabb trycksänkning till en andra trycknivå P2 àstadkommen via tryckregleringsventilen 15 i en tryckväxlingspunkt ts, varvid tidsintervallet At mellan växlingspunkten ts och en andra punkt td indikeras i vilken trycket fallit över ett visst förutbestämt intervall AP vid mutterdragaren. Se diagrammet i Fig. 4. Denna tidsfördröjning At i tryckförändringsrespons kan sparas i styrenheten 12 och användas för att skapa en tidigarelagd avstängningspunkt tAS för mutterdragaren och därigenom åstadkomma en avstängningsprocedur för tryckregleringsventilen 15 som är kompenserad för tidsfördröjningen. Se diagrammet i Fig. 3.

I system där tryckgivare saknas vid mutterdragaren består kalibreringen av en inmatning av ett antal på varandra följande tryckpulser med en viss amplitud PH - PL i luftmatningsledningen 14. Se diagrammet i Fig. 5. För varje tryckpuls som inmatas i luftmatningsledningen 14 uppstår en trycksvarspuls i luftmatningsledningen 14. Beroende på storleken, dvs. den invändiga volymen, hos den aktuella 5332 59? luftmatningsledningen uppstår en för systemet specifik pulssvarsfrekvens, vilket innebär trycksvarspulser med en specifik våglängd. Kalibreringsprocessen inbegriper variation av frekvensen hos de inmatade tryckpulserna tills en våglängd t2 - tl hos de inmatade pulserna motsvarar våglängden hos svarspulserna, varvid en resonans i systemet indikeras. Genom att ha bestämt resonansfrekvensen - våglängden hos luftmatningssystemet kan styrenheten 12 fastställa en för tidsfördröjningen kompenserad tidigarelagd avstängningspunkt för àtdragningsprocesser som skall utföras med det aktuella systemet.

Den pà tryckpulser baserade kalibreringsprocessen är mycket fördelaktig genom att den ger ett tillförlitligt resultat och genomförs under några få sekunder eller till och med delar av en sekund vid tillämpning på system av mindre storlekar. Inte heller krävs någon tryckgivare vid mutterdragaren med tillhörande signalöverföring.

Claims (4)

532 50? 10 Patentkrav.

1. Metod för kalibrering av ett luftmatningssystem för en pneumatisk mutterdragare (10), innefattande en avstàndsplacerad tryckstyrenhet (ll), och en luftmatningsledning (14) för anslutning av mutterdragaren (10) till tryckstyrenheten (ll), varvid tryckstyrenheten (ll) är anordnad att styra mutterdragarens (10) arbete genom ändring av trycket hos den till mutterdragaren (10) frammatade luften i en tryckväxlingspunkt (ts) för att kompensera för en tidsfördröjning (At) förorsakad av fortplantningstiden hos tryckförändringar genom luftmatningsledningen, innefattande följande steg: 0 inmatning via ett styrorgan av relätyp ett antal på varandra följande tryckpulser av en viss amplitud (PH - PL) i luftmatningsledningen (14), I indikering av frekvensen hos de tryckpulser som åstadkommits i luftmatningsledningen (14) av nämnda styrorgan av relätyp, 0 indikering av pulslängden (tg - ti) hos de relästyrda tryckpulserna vid resonanssvängning i luftmatningsledningen (14), 0 beräkning av tidsfördröjningen (At) i förhållande till den indikerade pulslängden (tg - t1), samt 0 fastställande av en tidigarelagd tryckväxlingspunkt (tAs) i relation till nämnda beräknade tidsfördröjning (At).

2. Metod enligt kravet 1, vid vilken nämnda växlingspunkt (ts) utgörs av en avstängningspunkt för mutterdragaren, och nämnda tidigarelagda tryckväxlingspunkt 532 5G? 11 (tAs) är en tidsfördröjningskompenserad avstängningspunkt för tryckluften.

3. Anordning för kalibrering av luftmatningssystemet till en pneumatisk mutterdragare, innefattande en avståndsplacerad tryckstyrenhet (ll), en luftmatningsledning (14) för anslutning av tryckstyrenheten (ll) till mutterdragaren (10), samt en momentgivare på mutterdragaren, varvid tryckstyrenheten (ll) är anordnad att styra mutterdragarens arbete genom ändring av trycket hos den till mutterdragaren (10) frammatade luften i en tryckväxlingspunkt (ts) från en första trycknivå (PH ) till en andra trycknivà (PL), k ä n n e t e c k n a d av att 0 ett styrorgan av relätyp är anordnat att inmata pâ varandra följande tryckpulser av en viss amplitud (PH ~ PL) i luftmatningsledningen (14), 0 ett organ är anordnat att indikera pulslängden (tg ~ tl) hos en resonanssvängning som àstadkommes av nämnda styrorgan av relätyp, och 0 ett organ är anordnat att beräkna nämnda tidsfördröjning (At) och fastställa en tidigarelagd tryckväxlingspunkt (tfifl med hänsyn till pulslängden (tg - tl) vid nämnda resonanssvängning.

4. Anordning enligt kravet 3, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda tryckstyrenhet (ll) innefattar en avstängningsventil (15) för avbrytande av lufttillförseln till mutterdragaren (10) vid nämnda tidigarelagda tryckväxlingspunkt (tAy.