SE533215C2 - Metod och anordning för åtdragning av förband - Google Patents

Description

25 30 533 TIS eller mera), ge upphov till ryckningar när àtdragningsmomentet börjar stiga utan att operatören är förberedd pä den plötsliga ökning av átdragningsmomentet. Nämnda rykningar kan vara mycket otrevliga för operatören, men även en fara för operatören när utslaget blir stort och operatören befinner sig när en vägg eller ett skarpt föremål.

Denna anledning, ligger till grund för utveckling av kontrollmetoder, där rotationshastigheten i det andra steget i àtdragningsprocessen styrs på ett sätt som möjliggör en ätdragnings process som inte bara är snabb, men som även är mera fördelaktig från ett ergonomiskt perspektiv.

Enligt teknikens ståndpunkt existerar det tvá metoder för àtdragning av förband, båda baseras på en tvâ-stegsdragning där den första metoden i princip börjar med en hög och väsentligen konstant rotationshastighet fram till att àtdragningsmomentet uppnår ett tröskelvärde följd av en kort paus, som är till för att för att förbereda operatörer för nästkommande steg med ett ökat àtdragningsmoment. I det andra steget, utförs nedgängningen med en reducerad hastighet och hàlles konstant fram till att màlvärdet för àtsdragningsmomentet har uppnådde.

Den andra metoden är i själva verket en en-stegs metod innefattande en första fas som är lik och ganska ”statisk” jämfört med den som nämns ovan, men där i den andra fasen, istället för att reducera hastigheten till noll enligt ovan, hastigheten direkt ändras till en lägre hastighet som häller àtdragningshastigheten konstant fram till att màlmomentet har uppnàdds. lO 15 20 25 30 533 215 Även om de ovan nämnda metoder ger en påtaglig förbättring för operatören med avseende pà ergonomin, och till stor del reducerar utmattande och obekväma rykningar som vanligtvis uppstår under àtdragningsprocessen, kommer fortfarande processen i sig förbli likadan för alla operatörer, med resultat att àtdragningsprocessen kan upplevas som bekväm för vissa operatörer, men även oflexibelt för andra operatörer.

Följaktligen uppstår det ett behov av ett förbättrat elektriskt àtdragningsverktyg som kan användas enligt en mera flexibel metod för att förbättra ergonomin och användarvänligenheten.

Sammanfattning av uppfinningen Ett syfte med denna uppfinning är att tillhandahålla ett elektriskt verktyg för àtdragning av skruvförband som möjliggör användning av verktyget pà ett sätt som är fördelaktig för operatören med avseende pà ergonomin.

Ett annat syfte med denna uppfinning är att tillhandahålla ett elektriskt verktyg för åtdragning av skruvförband med ökad funktionalitet vid átdragning av fästelement. Dessa syften àstadkommes av verktyget enligt den kännetecknande delen av patentkrav l.

Enligt uppfiningen tillhandahàlles ett elektriskt verktyg för ätdragning av fästelement, där verktyget uppvisar ett kopplingsanordning som löstagbart kopplas mot fästelement under àtdragningsprocessen, som till exempel en skruvbit-skruv eller hyllsa-mutter anordning, samt ett hus innefattande en motor till för att rotera kopplingen och därmed fästelementet under ätdragningen, nämnda àtdragning är utformad att utföras kring en första axel, kännetecknat av att nämnda verktyg innefattar organ för fastställande av en rotationsvinkel av 10 15 20 25 533 215 nämnda verktyg relativt nämnda första axel under àtdragning av fästelementet, samt medel för att kontrollera rotationen av nämnda motor under átdragningen med användning av den fastställda rotationsvinkeln.

Detta har fördelen att monteringsverktyget kan användas pà ett sätt som är mera anpassat till den enskilde operatören. Genom detekteringen av rotationsvinkeln av verktyget relativt den första axeln, kan motorhastigheten, och därmed rotationshastigheten av fästelementet kontrolleras, baseradlpà hur operatören rör verktyget under àtdragningsprooessen, och därmed ta hänsyn till andra parametrar än de som tidigare har varit möjligt.

Vidare kännetecken av föreliggande uppfinningen, samt fördelar därav, framgår av den detaljerade beskrivningen av föredragna utföringsformer med tillhörande figurer, som endast utgör exempel, och som inte skall ses som begränsande pà nàgot sätt.

Kort beskrivning av ritningarna Figs. 1A-B visar en metod för àtdragning av fästelement enligt teknikens ståndpunkt.

Fig. 2A visar schematiskt ett exempel pä en anordning enligt föreliggande uppfinning.

Fig. 2B visar verktyget enligt Fig. 2A sett uppifrån.

Figs. 3A-B visar ett annat exempel av ett verktyg för vilken föreliggande uppfinning är lämplig.

Figs. 4A-B visar ytterliggare ett annat exempel av ett verktyg för vilken föreliggande uppfinning är lämplig. 10 15 20 25 30 533 215 Detaljerad beskrivning av föredragna utföringsformer Fördelarna med den föreliggande uppfinningen kommer att klargöras med hjälp av en kort beskrivning av teknikens ståndpunkt enligt de tvä ovan nämnda metoder för àtdragning av fästelement med referens till fig. 1 A-B.

I Fig. 1 A visas en graf med variationen med avseende pà tiden för åtdragningsmoment och rotationshastighet vid àtdragningen under en typisk átdragningsprocess. Den heldragna linjen representerar rotationshastigheten vid ätdragning. Och den streckade linjen representerar àtdragningsmomentet. Som synliggjöres i figuren, börjar metoden med ett högt, väsentligen konstant varvtal Rl, och som förblir högt så länge àtdragningsmomentet är lägre än ett första tröskelvärde Ta, t ex till punkt A i figuren. I punkt A detekteras således att momentet börjar stiga, och när detta detekteras, sänks rotationshastigheten för ätdragningen till noll, punkt B.

Punkt A, är i allmänhet en punkt där àtdragningsmomentet stiger väldigt snabbt och som upplevs/detekteras av operatören. Denna punkt kallas för ”tröskelpunkten”.

När hastigheten har sänkts till noll, pausar metoden en förutbestämd och ur ergonomin lämplig tidsperiod, till en punkt C, varefter àtdragningshastigheten sänks till en lägre hastighet R2 det konstateras att àtdragningsmomentet för förbandet har uppnått màlmomentvärdet Tt, i punkt D. När nämnda mälmoment har uppnåtts och därmed förbandet bedöms vara àtdraget reduceras hastigheten till noll.

Trots at hastigheten i det andra steget är väsentligen u I O I O ' n konstant, kan den aven tillatas at variera sa att istallet -, dt hàlles konstant. 10 15 20 25 30 533 215 I FIG. 1B visar den andra metoden, enligt ovan, för styrning av åtdragningsprocessen. Denna metod är lik den som visas i fig. 1A fram till punkt A. Men, istället för att reducera hastigheten till noll såsom ovan, reduceras hastigheten till en intermediär hastighet R3 och som vid punkt B' hålles konstant (eller, alternativt, åç hålles konstant) tills att t màlmomentet Tt har uppnåtts i punkt D'. Denna metod tillåter således inte operatören att ”förbereda” sig på den kommande momentökningen, även om ryckningarna dämpas något på grund av sänkningen av rotationshastigheten i verktyget.

Enligt föreliggande uppfinning, är det möjligt att uppnå påtagligt fler sofistikerade styrmetoder genom att använda signaler från anordningar för detektering av vinkelförskjutning av verktygets hus relativt en axel som utgör riktningen för åtdragning av förbandet i fråga (t ex , riktningen i vilken t ex en mutter rör sig när den gängas ner på en med gänga försedd stång), samt genom en anordning för att styra motor rotationen med användning av den fastställda vinkelförskjutningen.

I fig. 2A visas schematiskt ett verktyg 200 i form av ett elektriskt monteringsverktyg enligt ett exempel av en utföringsform av föreliggande uppfinning. Verktyget 200 har ett hus 210, där en del utgör ett bakre handtag 211 för greppande av verktyget av en operatör under drift. Inne i huset 210 är en elektrisk motor 215 anordnad som förses med ström genom en elkabel 221. I ett alternativt utförande, förses den elektriska motorn 215, med energi från ett eller fler batterier som, t ex, är anordnade i det bakre handtaget. 10 15 20 25 30 533 2¶5 Verktyget innefattar även en utgående axel från motorn 223, som står i förbindelse med en växel 216 för att på så sätt möjliggöra att ett fästelement kan dras med hjälp av verktyget 200 med en rotationshastighet som skiljer sig med den från motorn 215. Vidare, uppvisas en utgående axel 224 från växeln 216 till en vinkelväxel 225, som innefattar en utgående axel 214, med en främre del 217, som sträcker sig ut från huset 210, och som är anpassad för att bära upp en kopplingsanordning, ( t ex en hylsa, ej visad) som därmed skapar en löstagbar koppling till ett fâstelement för åtdragning av ett förband. Den främre delen 217 av den utgående axeln 214 kan bestå av vilken känd typ som helst för roterande åtdragning, t ex fyrkant, eller polygonfattning.

Verktyget 200 innefattar vidare en styrenhet 220, som styr driften av verktyget 200 och som innefattar organ för mottagande av signaler från och/eller avger signaler till, t ex, en externt anordnad enhet till vilken verktyget kan anslutas med hjälp av en kabel, samt sensorer så som moment givare (inte visat) för kontinuerlig mätning av àtdragningsmomentet under átdragningen, samt en gyrosensor 226, som nedan kommer at beskrivas i detalj.

De mottagna signaler, möjligtvis tillsammans med annan information, kan därefter användas i en datahanteringsenhet i styrenheten 220, vilken med hjälp av de mottagna sensorsignalerna och data med hjälp ett datorprogram, som t ex kan lagras i en datorprogramvaraprodukt i form av ett minne i , eller i anslutning till hanteringsenheten, utför nödvändiga beräkningar för att på ett önskvärt sätt styra motorn 215 och därmed även ätdragningsprocessen. Följaktligen innefattar styrenheten 220 organ för att styra kraft matningen till motorn för att styra dess drift, och därmed rotationshastigheten och momentet för åtdragning av förbandet. 10 15 20 25 30 533 215 Detta sker antingen direkt eller via genererade styrsignaler för överföring till en separat motorstyrenhet.

Verktyget 200 är i en vidare föreslagen vidareutveckling försedd med ljusdioder eller andra visuella medel 222 till för att informera operatören om status för det aktuella förbandet.

Till exempel kan dioden indikera att förbandet är àtdraget.

Som ett alternativ, är det möjligt att tillhandahålla ett flertal dioder som kan indikera olika steg i àtdragningsprocessen, och/eller kan en högtalare användas för att indikera processen/utförd med hjälp av ljud.

Med avseende pà gyrosensorn 226, kan det, t ex, vara en typ av elektrisk eller optisk gyrosensor, även om andra typer av gyrosensorer kan övervägas. Nämnda sensorer är kända i momentnycklar, se t ex EP 1 022 097 A2 (BLM S.a.s. di L.

Bareggi & C.), men då för en helt annan orsak, t ex till för att fastställa antalet varv som ett fåstelement har roterats samt momentnyckelns användningshastighet.

Nämnda dokument innehåller även en kort beskrivning av denna typ av gyrosensorer, som i grunden avger en elektrisk signal som stär i proportion till den rotationen som sensorn utsätts för.

Enligt föreliggande uppfinning används signalerna fràn gyrosensorn 226, som nämndes ovan, för att styra motorn. Detta kommer att exemplifieras med referens till fig. 2B, som visar en anordning 200 i fig. 2A från ovan. Som kan ses i figuren, innefattar verktyget 200, bortsätt från det bakre handtaget 211 även ett intermediärt handtag 240 till för att tillåta att operatören använder verktyget med båda händerna, som kan vara 10 15 20 25 30 533 215 nödvändigt vid àtdragningar med högt moment ( till exempel, i bilindustrin, används max-moment på 70-100 Nm, vid monteringsarbeten där verktyg av den visade typen används) Operatörens händer 241, 242 indikeras med streckade linjer.

I figuren indikeras axeln (lodrätt mot pappret, där ätdragningen utförs inåt) utmed vilken àtdragningen utförs med A1. Start positionen med vilken åtdragningen påbörjades är, med avseende till vinkelpositionen kring axeln Al ofta arbiträr, t ex, operatören kan där möjligt med hänsyn till omgivande hinder, positionera verktyget 200 i ett önskat vinkelläge relativt axeln Al innan àtdragningen påbörjas. I en utföringsform fastställes positionen vid start av åtdragningen som ett referensläge, på så sätt, att gyrosensorns 226 utgående signal fastställer referensläget vid start av àtdragningen.

Detta referensläge visas i figuren med hjälp av en streckad linje R. Genom att använda signalerna från gyrosensorn blir det nu möjligt för verktygets styrsystem att detektera en vinkelrörelse av verktyget kring axeln Rl, t ex, rörelser av verktyget längs den visade kurvan 243, som ger upphov till vinkelförskjutningar a och ß. Detta ger fördelen att styrsystem kan detektera t ex , ryckningar, som operatören utsätts för, t ex när momentet stiger. Genom att använda informationen från gyrosensorn kan styrsystemet, så fort den detekterar en påbörjad ryckning som sannolikt kan upplevas som obekvämt av operatören, reducera hastigheten på motorn för att på sä sätt reducera kraften som operatören utsätts för och därigenom reducera amplituden ( t ex vinkelrörelsen samt vinkelhastigheten som verktyget 200 rör sig med i något av riktningarna som anges med pilarna 244, 245) av ryckningen som operatören utsätts för. lO 15 20 25 30 533 215 10 Fördelen med föreliggande uppfinning är således att, när det detekteras att en ryckning är istànd att ske, t ex när verktyget har avvikigt från ett referensvärde R med en bestämd vinkel a eller ß inom en bestämd tidsram, kan motorns hastighet omedelbart reduceras eller till och med stoppas så att operatören ges tid att reagera pä den ökade ryckningen (t ex genom att spänna muskler).

Användningen av en gyrosensor (eller någon typ av lämplig accelerometer som kan generera signaler avseende åtminstone nägot av acceleration, hastighet, eller vinkel längs en kurva 231) har fördelen att ett antal åtdragningsmetoder som ger mervärde till operatören kan åstadkommas.

Till exempel kan enligt föreliggande uppfinning verktyget 200 användas som ett gaspàdragshandtag genom att, istället för ett verktyg där íï- eller rotationshastigheten vid àtdragningen t hálles konstant, sä som beskrevs ovan, operatören tillàtes att styra àtdragningshastigheten (åtminstone sà länge som den av operatören förinställda hastigheten inte bryter mot någon àtdragningsstrategi till för att säkerställa ett säkert àtdraget förband). Detta kan till exempel åstadkommas med hjälp av en åtdragningsstrategi som kännetecknas av att om operatören håller verktyget i, eller väsentligen i, referensläget R som visas i fig. 2B, kan àtdragningshastigheten (eller íâ) hållas konstant enligt t teknikens ståndpunkt, men när operatören drar verktyget mot sig, t ex rör verktyget åt vänster i figuren, kan rotationshastigheten tillåtas öka i relation till avvikelsen fràn referensläget R enligt en lämplig relation. 10 15 20 25 533 245 ll Samt tvärt om, när operatören rör verktyget i den motsatta riktningen, t ex ät höger i figuren, kan hastigheten arrangeras att reduceras.

Således kan i enlighet med föreliggande uppfinning operatören tillåtas att använda verktyget pä ett sätt där han fritt kan .. . . _ _ dT . bestamma atdragningshastigheten och darmed 15- enligt personliga preferenser.

I ett annat exempel, styrs átdragningshastigheten i verktyget pä ett sätt som strävar efter att hälla verktyget i referenspositionen R. Nämligen, när verktyget rör sig ät höger i figuren, vilket indikerar att É; är något högt för t dT . operatören, sänks hastigheten och därmed även 1%- vilket därmed underlättar för operatören att återföra verktyget till referensläget. Samt tvärt om, när operatören rör verktyget mot ~ I n u I II I sig sjalv kan det antas att det aktuella 1:- ar nagot for lagt t och att därmed hastigheten kan ökas.

I ett vidare exempel används verktyget på ett sätt som liknar funktionen hos en klicknyckel. I denna utföringsform ökar àtdragningsmomentet när operatören drar verktyget mot sig själv medan när verktyget rör sig i motsatt riktning, t ex när operatören repositionerar verktyget för fortsatt àtdragning, så som är vanligt hos en konventionell klicknyckel sker ingen àtdragning, utan endast ett säkerställande att förbandet ej lossas.

Det bör inses att, även om de ovan nämnda àtdragningsmetoderna har visats med rörelser av verktyget i särskilda riktningar så kan även omvända förhållande råda med avseende på riktningen. 10 15 20 533 215 12 Till exempel kan rotationshastigheten för verktyget beredas att öka när operatören trycker verktyget ifrån sig, om det så önskas. Även om föreliggande uppfinning har beskrivits i relation till verktyg för hög-moment ätdragning enligt ovan, så kan föreliggande uppfinning användas för andra typer av àtdragningsverktyg. Till exempel, behöver inte verktyget vara ett vinkelverktyg, det kan även vara av en rak typ (se, till exempel, fig. 3A-B, varvid man styr rotationen av verktyget (se pilarna i fig. 3B) eller där man använder rotationen för att styra rotationshastigheten av verktyget enligt ovan), eller ett verktyg av pistol typen (se figurer 4A-B), där handtagets rotation relativt axeln Al styrs under åtdragningen (se pilarna i fig. 4B, som visar verktyget enligt fig. 4A bakifrån) eller där man använder rotationen för att styra rotationshastigheten av verktyget enligt ovan. Även om föreliggande uppfinning har exemplifierats med en gyrosensor, bör det inses att andra lämpliga anordningar kan användas för detektering av en vinkelförskjutning av verktyget relativt axeln för åtdragningen av fästelementet, eller från vilken nämnda vinkelförskjutning kan avläsas har betraktats och inkluderas i skopet av föreliggande uppfinning.

Claims (10)

533 ïfifi 13 Patentkrav

1. Elektriskt àtdragningsverktyg för àtdragning av gängade fästelement bestående av ett hus (210), en rotationsmotor (215), en till rotationsmotorn (215) kopplad utgående axel (214), varvid den utgående axeln (214) är roterbar kring en rotationsaxel (Al) som uppbär en kopplingsanordning för sammankoppling med ett fästelement, en anordning (226) för avkänning av husets (210) vinkelförskjutning (a,ß) relativt rotationsaxeln (Al) under ett àtdragningsförlopp, samt en anordning (220) för styrning av motorns (215) utgående axelns rotationshastighet i relation till den fastställda aktuella vinkelförskjutningen (a,ß) av huset (210) kännetecknat av att anordningen (220) för styrning av rotationshastigheten av utgàende axeln via vinkelförskjutning (a,ß) av huset (210) innefattar organ för: ~ ökning rotations hastigheten av utgàende axeln om en vinkelförskjutning (a,ß) av huset (210) kring nämnda axel (A1) i en riktning (a) detekteras, - sänkning rotationshastigheten av utgående axeln när en vinkelförskjutning (a,ß) av huset (210) i motsatt riktning (B) detekteras.

2. Verktyg enligt krav 1, kännetecknat av att den innefattar organ för: -fastställande av ett referensläge (R) för huset (210), -ökning av rotationshastigheten av utgående axeln om vinkelförskjutning av huset (210) kring nämnda axel (A1) i en riktning (a) från nämnda referensläge detekteras, och sänkning av rotationshastigheten av utgående axeln om en vinkelförskjutning av huset (210) i den andra riktningen (ß) från nämnda referensläge detekteras. 533 215 l4

3. Verktyg enligt krav 2, kånnetecknat av att nämnda ökning/sänkning av rotationshastigheten av utgående axeln är arrangerad att vara beroende av vinkelförskjutningen (a,ß) av huset (210) relativt nämnda referensläge (R).

4. Verktyg enligt krav 1, kännetecknat av att nämnda anordning (220) för styrning av rotationshastigheten av utgående axeln med användning av vinkelförskjutningen (a,ß) av huset (210) innefattar en anordning för: - att rotera utgående axeln i åtdragningsriktningen om en rotation av huset (210) kring axeln (Al) i en riktning (a) detekteras, och - att rotera utgående axeln påtagligt långsammare eller att hålla nämnda fästelement väsentligen stilla om en vinkelförskjutning av huset (210) i mottsatt riktning (ß) detekteras.

5. Verktyg enligt något av kraven 1-4, kännetecknat av att den första riktningen (ß) är en riktning mot verktygsoperatören.

6. Verktyg enligt krav 1, kännetecknat av att nämnda anordning (220) för styrning av rotationshastigheten av utgående axeln med användning av vinkelförskjutningen (a,ß) av huset (210) innefattar organ för: - fastställande av ett referensläge R hos huset (210), och - anpassning av rotationshastigheten hos utgående axeln baserat på den fastställda vinkelförskjutningen för att kvarhålla verktyget i nämnda referensläge.

7. Verktyg enligt något av de föregående kraven, kännetecknat av att huset (210) har en avlång form. 533 Eflä 15

8. Verktyg enligt något av de föregående kraven, kânnetecknat av att nämnda hus (210) är anordnat i en vinkel med avseende på axeln (A1).

9. Verktyg enligt något av de föregående kraven, kânnetecknat av att anordningen för fastställande av ett referensläge och för fastställande av en vinkelförskjutning av huset (210) består av en gyrosensor (226).

10. Metod för åtdragning av fästelement med användning av ett elektriskt àtdragningsverktyg bestående av ett hus (210), en rotationsmotor (215), en till rotationsmotorn (215) kopplad utgående axel (214), varvid den utgående axeln (214) är roterbar kring en rotationsaxel (A1) som uppbär en kopplingsanordning för sammankoppling med ett fästelement, en anordning för avkänning av husets (210) aktuella vinkelförskjutning.(a,ß) relativt nämnda rotationsaxeln (Al) under ett åtdragningsförlopp, samt en anordning (220) för styrning av utgående axelns rotationshastigheten, kånnetecknat av följande steg: 0 avkänning av husets (210) vinkelförskjutning (a,ß) relativt rotationsaxeln (A1) under ett àtdragningsförlopp, 0 styrning av rotationshastigheten av utgående axeln via vinkelförskjutningen (a,ß) av huset (210) genom att: - öka rotationshastigheten av utgående axeln om en vinkelförskjutning (a,ß) av huset (210) kring nämnda axel (A1) i en riktning (a) detekteras, ~ att sänka rotationshastigheten av utgående axeln när en vinkelförskjutning (u,ß) av huset (210) i motsatt riktning (ß) detekteras.