WO1999050029A1 - Hydraulically operated power wrench and method for controlling the same - Google Patents

Hydraulically operated power wrench and method for controlling the same Download PDF

Info

Publication number
WO1999050029A1
WO1999050029A1 PCT/EP1999/002026 EP9902026W WO9950029A1 WO 1999050029 A1 WO1999050029 A1 WO 1999050029A1 EP 9902026 W EP9902026 W EP 9902026W WO 9950029 A1 WO9950029 A1 WO 9950029A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
screw
piston
actual
pressure
angle
Prior art date
Application number
PCT/EP1999/002026
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jörg Hohmann
Frank Hohmann
Original Assignee
Hohmann Joerg
Frank Hohmann
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hohmann Joerg, Frank Hohmann filed Critical Hohmann Joerg
Publication of WO1999050029A1 publication Critical patent/WO1999050029A1/en

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25BTOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B23/00Details of, or accessories for, spanners, wrenches, screwdrivers
    • B25B23/14Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers
    • B25B23/145Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for fluid operated wrenches or screwdrivers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25BTOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B21/00Portable power-driven screw or nut setting or loosening tools; Attachments for drilling apparatus serving the same purpose
    • B25B21/004Portable power-driven screw or nut setting or loosening tools; Attachments for drilling apparatus serving the same purpose of the ratchet type
    • B25B21/005Portable power-driven screw or nut setting or loosening tools; Attachments for drilling apparatus serving the same purpose of the ratchet type driven by a radially acting hydraulic or pneumatic piston

Definitions

  • the invention relates to a hydraulically operated power wrench and a method for its control with a lever pivotable by a piston-cylinder unit with a ratchet arrangement for gradually rotating a ratchet bushing and a drive unit with a motor-driven, volumetric pump
  • Such a power wrench is described, for example, in DE 34 16 879 C2.
  • this power wrench there is a predetermined ratio between the piston path of the piston-cylinder unit and thus the swivel angle of the ratchet bushing and the volume flow of the volumetric pump, which is derived from the formula
  • H is the stroke of the piston-cylinder unit
  • ND is the volume of the oil introduced into the cylinder
  • AKD is the piston area of the piston of the piston-cylinder unit
  • the volume flow of the pump results from the rotational speed of the drive motor of the pump and the pump volume delivered per revolution corresponds to a specific stroke distance H of the piston-cylinder unit
  • the joint point is detected by forming the gradient of the tightening torque rd, which has a significant jump at the joint point.
  • An indication of how the actual screw clamping angle is determined in comparison to a predetermined target screw clamping angle is not found in DE 43 38 846 AI
  • the invention is based on the problem of creating a hydraulically operated power wrench and a method for controlling a hydraulically operated power wrench of the type mentioned at the beginning, by means of which the operation is simplified and operating errors are eliminated as far as possible without special requirements being placed on the specialist knowledge of the operator further damage to the screws to be tightened and to the power wrench are to be avoided, the accuracy with which the screws are tightened is increased and reliable transmission of the measurement and control signals are ensured
  • Evaluation electronics for determining a target screw clamping angle from the entered values, a scanning device for the actual screw clamping angle from the stroke of the piston-cylinder unit starting from the joint point and a control and switch-off device for switching off the movement of the piston-cylinder unit when the Target screw clamping angle are provided
  • the invention is based on the consideration that there is a geometric, unchangeable relationship between the volume flow of the pump and the stroke of the piston-cylinder unit, so that one revolution of the motor-driven, volumetric pump has a very specific stroke of the piston-cylinder unit Since this stroke distance in turn corresponds to a certain angle of rotation of the ratchet bushing, the actual screw clamping angle results directly from the revolutions of the pump by simple conversion. Accordingly, the actual screw clamping angle can be determined from the volume flow of the drive unit through the scanning device
  • the scanning device for determining the actual screw angle can have an actual pressure sensor and, when the screw is tightened, the break points of the actual pressure when the joint point is reached, when the screw rotation is inserted in the intermediate steps and when the piston of the piston-cylinder unit stops Use the interval limits for the volume flow of the drive unit at the end of the stroke, determine the actual screw angle from the volume flow within these interval limits and switch off the movement of the piston-cylinder unit when the set screw angle is reached.
  • This design of the scanning device takes advantage of the fact that when the ratchet bushing is gradually turned at the pump outlet, a steep rise in pressure begins, which changes with a bend in the pressure curve, which occurs when the screw connection is tightened up to the joint point several steps take place, at the end of each step again a kink in the pressure curve occurs when the piston-cylinder unit hits a stop at the end of the stroke path Another kink point occurs before the end of the stroke path when the joint point is reached because of At this point, the pressure rise is proportional to the bolt preload
  • the piston-cylinder unit covers the full stroke distance to the stop during each step, so that the interval between the kink point of the pressure curve at the beginning and at The end of the stroke is a measure for the respective screw clamping angle - 4 - a certain volume flow of the pump is assigned, which in turn results from its speed, there is a clear relationship between the screw clamping angle and the volume flow of the drive unit
  • the movement of the piston-cylinder unit is switched off, for example by switching off the drive unit or by opening a pressure valve in the line connection between the drive unit and the piston-cylinder unit
  • an adjustable pressure valve is arranged between the piston-cylinder unit and the pump, which can be set to a set pressure corresponding to the set preload force, and the scanning device determines the actual screw clamping angle when the set pressure is reached from the volume flow of the drive unit , it is possible to have an increase in the pressure at the pressure valve set by the scanning device if the desired screw clamping angle is not reached and to cause the screw to continue to rotate by the piston-cylinder unit until the desired screw clamping angle is reached Before reaching the target screw clamping angle, simply connect it to the interval of the pressure curve, the break point of which results from opening the pressure valve when the set target pressure is reached. Of course, this target pressure must not be set so high that when it is reached Target pressure the target - preload is exceeded
  • the input electronics, the evaluation electronics and the scanning device can preferably consist of a uniform electronic module, it is advantageous to provide an electronic pressure gauge in the line connection between the piston-cylinder unit and the drive unit as the actual pressure transducer, the measurement data of which as electrical measurement variables directly Can be used by the electronic component
  • An electronic pressure meter of this type is required if the drive motor for the volumetric pump is not an electric motor but, for example, an air motor - 5 -
  • the actual pressure sensor can be designed as a current consumption measuring device, since the current consumption of an electric motor that drives a volumetric pump is directly proportional to the pump pressure
  • the actual pressure sensor can also be designed as a phase angle measuring device
  • the scanning device for the actual pressure can preferably have a differentiating device, since the break points of the pressure curve to be recorded result from the differentiation of the actual pressure as an abrupt change in the slope and enable the break points to be determined precisely
  • the relevant volume flow of the drive unit can be calculated from the number of revolutions of the volumetric pump in the interval limits in the scanning device, preferably by the speed of revolution of the volumetric pump and the duration of the intervals of the pressure curve between the break points for calculating the Volume flow can be used
  • the method according to the invention for controlling a hydraulically operated power wrench of the type mentioned at the outset has the steps of entering a nominal preload force, the screw size, the thread pitch and the clamping length or the screw material, the material quality, the screw size, the thread pitch and the clamping length into an input electronics, Determination of a desired screw clamping angle from the entered values in an electronic evaluation unit, determination of the reaching of the joint point in a scanning device, determination of the actual screw clamping angle from the stroke of the piston-cylinder unit starting from the joint point in the scanning device and switching off the movement of the piston cylinder -Unit when the desired screw clamping angle is reached by means of a control and shutdown device
  • the scanning device can easily determine the actual screw clamping angle from the volume flow of the drive unit, the scanning device preferably having an actual pressure sensor for determining the actual screw angle and when the screw is tightened the kink points of the actual pressure when the joint point is reached Insert the screw rotation in the intermediate steps and when the piston of the piston-cylinder unit stops at the stroke end as interval limits for the volume flow - 6 -
  • the Drive unit determines the actual screw clamping angle from the volume flow within these interval limits and switches off the movement of the piston-cylinder unit when the set screw angle is reached.
  • the approach to the set screw clamping angle can advantageously be checked in such a way that between the piston
  • An adjustable pressure valve is arranged in the cylinder unit, which is set to a somewhat lower target pressure than that corresponding to the target pretensioning force.
  • the scanning device determines the actual screw tension angle from the volume flow of the drive unit when the set target pressure is reached, the If the target pressure can be exactly determined by differentiating the pressure curve at the break point, the scanning device can calculate a required further rotation angle, increase the pressure setting on the pressure valve accordingly and continue to turn the screws by the piston-cylinder unit until the target Effect the screw clamping angle and then switch off the movement of the piston-cylinder unit
  • Fig. 1 is a schematic representation of an inventive
  • Fig. 2 is a schematic representation of the pressure curve when
  • a hydraulically operated power wrench 1 comprises a piston-cylinder unit 2, a pivotable lever 3, which can be acted upon by the piston-cylinder unit 2, with a ratchet arrangement 5 for gradually turning a ratchet bushing 4
  • a swivel angle ⁇ of the lever 3 This corresponds to the full stroke of the piston-cylinder unit. Accordingly, there is a fixed geometric relationship between the stroke H and the swivel angle
  • the pivoting of the pivot lever 3 for tightening a screw, not shown, is carried out by applying pressure oil to the piston-cylinder unit 2 from a drive unit 6, while the return stroke of the lever 3 is effected by a return spring, not shown.
  • the return stroke takes place as an idle stroke, since the ratchet arrangement 5 releases the rotary connection between the lever 3 and the ratchet bush 4 on the return stroke
  • the drive unit 6 has two pumps 7, 8 connected in parallel, which act as piston pumps - 7 - are designed with different delivery volumes
  • the pumps 7, 8 are driven by a common drive motor 9, which in the exemplary embodiment shown is designed as an electric motor.
  • a combined switchover and pressure control valve 11 is connected to the pressure side of the pumps 7, 8, the latter Operation will be explained furthermore.
  • a pressure sensor 12 is also arranged in the pressure line to the power wrench 1. Instead of a pressure sensor 12 arranged in the pressure line, the pressure in the pressure line can also be measured by a current consumption measuring device 13 connected to the drive motor 9 or by a drive motor 9 connected phase angle measuring device 14 take place
  • a tachometer generator 15 can also be connected to the drive motor 9
  • An electronic control unit 16 controlling the drive unit 6 is connected to an input electronics 17, preferably an input keyboard, and has inputs for the pressure sensor 12 and / or the current consumption measuring device 13 and / or the phase angle measuring device 14 and / or the tachometer generator 15.
  • An output of the electronic ones Control unit 16 is connected to the changeover and pressure control valve 11.
  • the electronic control unit 16 comprises evaluation electronics 18 for determining a desired screw tension angle from the screw values entered into the input electronics 17, namely a desired preload force, the screw size, the thread pitch and the clamping length
  • the electronic control unit 16 comprises a scanning device 19 for the actual screw clamping angle and a control and switch-off device 20 for switching off the movement of the piston-cylinder unit 2 when the desired screw clamping angle is reached.
  • a differentiating device 21 in the elect Ronic control unit 16 serves to represent the break points Ai to As, B] to B3 and C] to C from the pressure curve shown in FIG. 2 when tightening a screw connection as a sudden change in the pressure rise and for evaluation in the scanning device 19 and the control and To provide shutdown device 20
  • the nominal preload force, the screw size, the thread pitch and the clamping length are entered into the input electronics 17 and from there to the evaluation electronics 18 in the electronic control unit 16.
  • the evaluation electronics 18 determines a nominal bolt preload angle from these screwing data, since the SoH preload force corresponds to a certain screw elongation, which in turn is directly related to the thread pitch - 8 - there is a proportional relationship to the nominal screw clamping angle
  • the target preload is determined by the modulus of elasticity of the screw material, the permissible tensile stress, i.e. the material quality, the shaft cross-section and the screw length and can be specified, for example, on the screw itself or in a table.
  • the evaluation electronics can also determine the target preload, however the screw material and the screw quality are entered in addition to the screw size, the thread pitch and the clamping length
  • This desired screw tension angle is only measured from the joint point B3, that is to say from the point at which the various components of the screw connection lie snugly.
  • This joint point is designated B3 in FIG.
  • the pressure curve can be determined either by means of an electronic pressure sensor 12 arranged in the pressure line or by a current consumption measuring device 13 connected to the drive motor 9 or by a phase angle measuring device 14 connected to the drive motor 9 by differentiating the pressure curve using the differentiating device 21 in
  • the break points A] to A ⁇ Bl to B3 and C] to Cß can be determined very precisely, so that the actual screw clamping angle can be compared at any time with the target screw clamping angle
  • the switching off of the movement of the piston-cylinder unit 2 when the desired screw clamping angle is reached can be controlled in different ways.
  • the changeover and pressure control valve 11 is set to a maximum pressure pmax, which is always higher than the pressure which is reached when it is reached of the desired screw clamping angle in the pressure line, it is necessary to send a signal from the control and shutdown device 20 in the electronic control unit 16 to the drive motor 9 or to the changeover and pressure control valve 11, which drives the drive motor 9 when the setpoint is reached -
  • pmax a maximum pressure pmax
  • the pressure relief valve for the pump 8 can also be set so that a part of the intervals 11 to I5 is still detected by both pumps 7, 8 when one - 1 1 - particularly fast screwing is desired
  • the invention has the particular advantage that a highly precise tightening of a screw connection to a predeterminable target preload force can be achieved via a target bolt tension angle that can be calculated therefrom, without the actual bolt tension angle having to be measured directly by means of a special angle measuring device, since the The actual screw clamping angle can be determined from the volume flow of the hydraulic drive unit 6 for the power wrench 1 and this volume flow is geometrically predetermined from the dimensions of the pumps 7, 8 and their speed

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
  • Details Of Spanners, Wrenches, And Screw Drivers And Accessories (AREA)

Abstract

The invention relates to a hydraulically operated power wrench and to a method for controlling the same. Said power wrench comprises a lever which can be turned by means of a piston-cylinder unit, with a ratchet arrangement for progressively turning a ratchet sleeve; a drive unit with a motor-driven volumetric pump, an input electronics unit for inputting a desired prestressing force, the size of the screw, the thread pitch and the grip of bolt, an output electronics unit for determining a desired screw gripping-angle from the inputted values, a detecting device for determining the actual screw-gripping angle based on the course of travel of the piston-cylinder unit starting from the joining point and a control and cut-off device for stopping the movement of the piston-cylinder unit when the desired screw-gripping angle is reached.

Description

"Hydraulisch betriebener Kraftschrauber und Verfahren zu seiner Steuerung""Hydraulically operated power wrench and method for its control"
Die Erfindung betrifft einen hydraulisch betriebenen Kraftschrauber und ein Verfahren zu seiner Steuerung mit einem durch eine Kolben-Zylinder-Einheit schwenkbaren Hebel mit einer Ratschenanordnung zum schrittweisen Drehen einer Ratschenbuchse und einer Antriebseinheit mit einer motorisch angetriebenen, volumetrischen PumpeThe invention relates to a hydraulically operated power wrench and a method for its control with a lever pivotable by a piston-cylinder unit with a ratchet arrangement for gradually rotating a ratchet bushing and a drive unit with a motor-driven, volumetric pump
Ein derartiger Kraftschrauber ist beispielsweise in der DE 34 16 879 C2 beschrieben Bei diesem Kraftschrauber besteht zwischen dem Kolbenweg der Kolben-Zylinder-Einheit und damit dem Schwenkwinkel der Ratschenbuchse sowie dem Volumenstrom der volumetrischen Pumpe ein vorgegebenes Verhältnis, das sich aus der FormelSuch a power wrench is described, for example, in DE 34 16 879 C2. In this power wrench there is a predetermined ratio between the piston path of the piston-cylinder unit and thus the swivel angle of the ratchet bushing and the volume flow of the volumetric pump, which is derived from the formula
VD V D
H ARDH ARD
ergibt Hierbei ist H der Hubweg der Kolben-Zylinder-Einheit, ND das Volumen des in den Zylinder eingeleiteten Ols und AKD die Kolbenflache des Kolbens der Kolben-Zylinder-Einheitwhere H is the stroke of the piston-cylinder unit, ND is the volume of the oil introduced into the cylinder and AKD is the piston area of the piston of the piston-cylinder unit
Bei einer Antriebseinheit aus einer motorisch angetriebenen, volumetrischen Pumpe, insbesondere einer Kolbenpumpe ergibt sich der Volumenstrom der Pumpe aus der Umdrehungsgeschwindigkeit des Antriebsmotors der Pumpe und dem je Umdrehung gelieferten Pumpenvolumen entspricht ein bestimmter Hubweg H der Kolben-Zylinder-EinheitIn the case of a drive unit consisting of a motor-driven, volumetric pump, in particular a piston pump, the volume flow of the pump results from the rotational speed of the drive motor of the pump and the pump volume delivered per revolution corresponds to a specific stroke distance H of the piston-cylinder unit
Bei den bisher bekannten Kraftschraubern der eingangs erwähnten Art wurde eine Steuerung des Anzugsmoments, das sich direkt aus dem auf die Kolben-Zylinder-Einheit wirkenden Druck und dem Hebelarm des schwenkbaren Hebels ergibt, in der Weise durchgeführt, daß der Druck der Antriebseinheit auf einen dem Soll-Anzugsmoment entsprechenden Soll-Druck eingestellt wurde, so daß sich ein einstellbares Druckventil bei Erreichen des Soll-Drucks und damit des Anzugmoments öffnete und die Hubbewegung der Kolben-Zylinder-Einheit zum Stillstand kam Mit dieser bekannten Steuerung waren jedoch die ebenfalls bekannten Nachteile des Anziehens über das Drehmoment eines Kraftschraubers verbunden, das bekanntermaßen stark von äußeren Umstanden, wie Gewindereibung, Reibung gegenüber einer Auflageflache und Verformung der mittels der Schraubenverbindung zusammenzufugenden Bauteile und dergleichen abhangig ist und daher kein genaues Maß für - 2 - die tatsachlich erreichte Schraubenvorspannung istIn the previously known power screwdrivers of the type mentioned, a control of the tightening torque, which results directly from the pressure acting on the piston-cylinder unit and the lever arm of the pivotable lever, was carried out in such a way that the pressure of the drive unit on one Target tightening torque corresponding target pressure was set so that an adjustable pressure valve opened when the target pressure and thus the tightening torque was reached and the stroke movement of the piston-cylinder unit came to a standstill With this known control, however, the known disadvantages of the Tightening connected via the torque of a power screwdriver, which is known to be strongly dependent on external circumstances, such as thread friction, friction with respect to a contact surface and deformation of the components to be joined by means of the screw connection, and the like, and therefore is not an exact measure for - 2 - is the actual bolt preload
Aufgrund des Hooke'schen Gesetzes ist die tatsachlich erreichte Schraubenvorspannung direkt proportional zum Schraubendrehwinkel bei gegebener Gewindesteigung, da einem bestimmten Schraubendrehwinkel eine bestimmte Schraubendehnung und damit eine bestimmte Schraubenvorspannung entsprichtOn the basis of Hooke's law, the screw preload actually achieved is directly proportional to the screw rotation angle for a given thread pitch, since a specific screw rotation angle corresponds to a specific screw elongation and thus a specific screw preload
Um diesen Drehwinkel zu bestimmen, ist es bei drehend angetriebenen Kraftschraubern, beispielsweise aus der DE 43 31 846 AI , bekannt, eine Schraubverbindung zunächst bis zur Auflage der Bestandteile der Schraub Verbindung aufeinander anzuziehen Erst wenn die verschiedenen Bestandteile dieser Schraubverbindung satt aufeinander liegen, d h wenn der Fugepunkt erreicht ist, wird bei dem bekannten Verfahren die Erkenntnis benutzt, daß bis zum Erreichen des Fugepunkts nur ein geringer Anstieg des vom Kraftschrauber aufgebrachten Drehmoments und damit des auf den Kraftschrauber wirkenden Drucks eintritt, dieses Drehmoment und damit der Druck vom Fugepunkt ab jedoch steil ansteigt und somit der Knickpunkt im Drehmoment- bzw Druckverlauf als Ausgangspunkt für die Bestimmung des Ist-Schraubenspannwinkels genommen werden kann Bei dem in der DE 43 31 846 AI beschriebenen Verfahren zum Anziehen einer Schraub Verbindung wird der Fugepunkt erfaßt, indem der Gradient des Anzugsmoments gebildet wird, der am Fugepunkt einen signifikanten Sprung besitzt Eine Angabe, wie der Ist-Schraubenspannwinkel im Vergleich zu einem vorgegebenen Soll-Schraubenspannwinkel ermittelt wird, findet sich nicht in der DE 43 38 846 AITo determine this angle of rotation, it is known in the case of rotationally driven power screwdrivers, for example from DE 43 31 846 AI, to first tighten a screw connection until the components of the screw connection rest on one another only when the various components of this screw connection lie snugly on one another, ie when the joint point is reached, the knowledge is used in the known method that until the joint point is reached there is only a slight increase in the torque applied by the power screwdriver and thus the pressure acting on the power screwdriver, but this torque and thus the pressure from the joint point is steep increases and thus the kink in the torque or pressure curve can be used as the starting point for determining the actual screw clamping angle. In the method described in DE 43 31 846 AI for tightening a screw connection, the joint point is detected by forming the gradient of the tightening torque rd, which has a significant jump at the joint point. An indication of how the actual screw clamping angle is determined in comparison to a predetermined target screw clamping angle is not found in DE 43 38 846 AI
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen hydraulisch betriebenen Kraftschrauber und ein Verfahren zum Steuern eines hydraulisch betriebenen Kraftschraubers der eingangs erwähnten Art zu schaffen, durch die die Bedienung vereinfacht und Bedienungsfehler möglichst ausgeschaltet werden, ohne daß besondere Anforderungen an die Fachkenntnisse der Bedienungsperson gestellt werden Des weiteren sollen Schaden an den anzuziehenden Schrauben und am Kraftschrauber vermieden, die Genauigkeit, mit der das Anziehen der Schrauben bewirkt wird, erhöht und eine sichere Übertragung der Meß- und Steuersignale gewahrleistet werdenThe invention is based on the problem of creating a hydraulically operated power wrench and a method for controlling a hydraulically operated power wrench of the type mentioned at the beginning, by means of which the operation is simplified and operating errors are eliminated as far as possible without special requirements being placed on the specialist knowledge of the operator further damage to the screws to be tightened and to the power wrench are to be avoided, the accuracy with which the screws are tightened is increased and reliable transmission of the measurement and control signals are ensured
Ausgehend von dieser Problemstellung wird bei einem hydraulisch betriebenen Kraftschrauber mit einem durch eine Kolben-Zylinder-Einheit schwenkbaren Hebel mit einer Ratschenanordnung zum schrittweisen Drehen einer Ratschenbuchse und einer Antriebseinheit mit einer motorisch angetriebenen, volumetrischen Pumpe vorgeschlagen, daß erfindungsgemaß eine Eingabeelektronik zum Eingeben einer Soll-Vorspannkraft, der Schraubengrόße, der Gewindesteigung und" der Klemmlange oder des Schraubenmaterials, der Materialgute, der Schraubengroße, der Gewindesteigung und der Klemmlange, eine - 3 -Based on this problem, it is proposed in a hydraulically operated power screwdriver with a lever which can be pivoted by a piston-cylinder unit with a ratchet arrangement for the gradual rotation of a ratchet bushing and a drive unit with a motor-driven, volumetric pump, that according to the invention an input electronics for inputting a desired Preload, the screw size, the thread pitch and " the clamping length or the screw material, the material quality, the screw size, the thread pitch and the clamping length, one - 3 -
Auswerteelektronik zum Ermitteln eines Soll-Schraubenspannwinkels aus den eingegebenen Werten, eine Abtasteinrichtung für den Ist-Schraubenspannwinkel aus dem Hubweg der Kolben-Zylinder-Einheit ausgehend vom Fugepunkt und eine Steuer- und Abschalteinrichtung zum Abschalten der Bewegung der Kolben-Zylinder-Einheit bei Erreichen des Soll-Schraubenspannwinkels vorgesehen sindEvaluation electronics for determining a target screw clamping angle from the entered values, a scanning device for the actual screw clamping angle from the stroke of the piston-cylinder unit starting from the joint point and a control and switch-off device for switching off the movement of the piston-cylinder unit when the Target screw clamping angle are provided
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß zwischen dem Volumenstrom der Pumpe und dem Hubweg der Kolben-Zylinder-Einheit eine geometrische, unveränderliche Beziehung besteht, so daß einer Umdrehung der motorisch angetriebenen, volumetrischen Pumpe ein ganz bestimmter Hubweg der Kolben-Zylinder-Einheit entspricht Da diesem Hubweg wiederum ein bestimmter Drehwinkel der Ratschenbuchse entspricht, ergibt sich aus den Umdrehungen der Pumpe durch einfaches Umrechnen direkt der Ist-Schraubenspannwinkel Dementsprechend laßt sich der Ist-Schraubenspannwinkel aus dem Volumenstrom der Antriebseinheit durch die Abtasteinrichtung ermittelnThe invention is based on the consideration that there is a geometric, unchangeable relationship between the volume flow of the pump and the stroke of the piston-cylinder unit, so that one revolution of the motor-driven, volumetric pump has a very specific stroke of the piston-cylinder unit Since this stroke distance in turn corresponds to a certain angle of rotation of the ratchet bushing, the actual screw clamping angle results directly from the revolutions of the pump by simple conversion. Accordingly, the actual screw clamping angle can be determined from the volume flow of the drive unit through the scanning device
Vorzugsweise kann die Abtasteinrichtung für die Ermittlung des Ist-Schraubenwinkels einen Ist-Druckaufnehmer aufweisen und beim Spannen der Schraube die Knickpunkte des Ist-Drucks bei Erreichen des Fugepunkts, bei Einsetzen der Schraubendrehung in den Zwischenschritten und bei Anschlag des Kolbens der Kolben-Zylinder-Einheit am Hubende als Intervallgrenzen für den Volumenstrom der Antriebseinheit heranziehen, in diesen Intervallgrenzen den Ist-Schraubenwinkel aus dem Volumenstrom ermitteln und bei Erreichen des Soll-Schraubenspannwinkels die Bewegung der Kolben-Zylinder-Einheit abschalten.Preferably, the scanning device for determining the actual screw angle can have an actual pressure sensor and, when the screw is tightened, the break points of the actual pressure when the joint point is reached, when the screw rotation is inserted in the intermediate steps and when the piston of the piston-cylinder unit stops Use the interval limits for the volume flow of the drive unit at the end of the stroke, determine the actual screw angle from the volume flow within these interval limits and switch off the movement of the piston-cylinder unit when the set screw angle is reached.
Diese Ausgestaltung der Abtasteinrichtung macht sich die Tatsache zunutze, daß beim schrittweisen Drehen der Ratschenbuchse am Pumpenausgang zunächst ein steiler Druckanstieg einsetzt, der mit einem Knick in den Druckverlauf übergeht, der sich beim Anziehen der Schraubenverbindung bis zum Fugepunkt einstellt Das Anziehen bis zum Fϋgepunkt kann in mehreren Schritten erfolgen, wobei am Ende eines jeden Schrittes wiederum ein Knickpunkt im Druckverlauf auftritt, wenn die Kolben-Zylinder-Einheit am Ende des Hubweges gegen einen Anschlag fahrt Ein weiterer Knickpunkt tritt vor Ende des Hubweges auf, wenn der Fugepunkt erreicht wird, da von diesem Punkt ab der Druckanstieg proportional zur Schraubenvorspannkraft erfolgtThis design of the scanning device takes advantage of the fact that when the ratchet bushing is gradually turned at the pump outlet, a steep rise in pressure begins, which changes with a bend in the pressure curve, which occurs when the screw connection is tightened up to the joint point several steps take place, at the end of each step again a kink in the pressure curve occurs when the piston-cylinder unit hits a stop at the end of the stroke path Another kink point occurs before the end of the stroke path when the joint point is reached because of At this point, the pressure rise is proportional to the bolt preload
Solange die vorgegebene Soll-Schraubenvorspannung, d h der daraus ermittelte Soll-Schraubenspannwinkel noch nicht erreicht ist, legt die Kolben-Zylinder-Einheit wahrend jedes Schrittes den vollen Hubweg bis zum Anschlag zurück, so daß das Intervall zwischen dem Knickpunkt des Druckverlaufs zu Beginn und am Ende des Hubweges ein Maß für den jeweiligen Schraubenspannwinkel ist Da diesem Intervall eine bestimmte Fordermenge bzw - 4 - ein bestimmter Volumenstrom der Pumpe zugeordnet ist, der sich wiederum aus deren Drehzahl ergibt, besteht eine eindeutige Beziehung zwischen dem Schraubenspannwinkel und dem Volumenstrom der AntriebseinheitAs long as the specified target bolt preload, i.e. the target bolt angle determined from it, has not yet been reached, the piston-cylinder unit covers the full stroke distance to the stop during each step, so that the interval between the kink point of the pressure curve at the beginning and at The end of the stroke is a measure for the respective screw clamping angle - 4 - a certain volume flow of the pump is assigned, which in turn results from its speed, there is a clear relationship between the screw clamping angle and the volume flow of the drive unit
Wird beim Anziehen der Schraubenverbindung wahrend des letzten Schrittes der Soll-Schraubenspannwinkel erreicht, was sich in der Abtasteinrichtung durch Aufaddieren der Hubwege in den einzelnen Schritten seit dem Fugepunkt feststellen laßt, wird die Bewegung der Kolben-Zylinder-Einheit abgeschaltet, beispielsweise durch Abschalten der Antriebseinheit oder durch Offnen eines Druckventils in der Leitungsverbindung zwischen der Antriebseinheit und der Kolben-Zylinder-EinheitIf the desired screw clamping angle is reached during the last step when tightening the screw connection, which can be determined in the scanning device by adding up the stroke lengths in the individual steps since the joining point, the movement of the piston-cylinder unit is switched off, for example by switching off the drive unit or by opening a pressure valve in the line connection between the drive unit and the piston-cylinder unit
Wenn zwischen der Kolben-Zylinder-Einheit und der Pumpe ein einstellbares Druckventil angeordnet ist, das auf einen der Soll-Vorspannkraft entsprechenden Soll-Druck einstellbar ist, und ermittelt die Abtasteinrichtung den Ist-Schraubenspannwinkel bei Erreichen des Soll-Drucks aus dem Volumenstrom der Antriebseinheit, ist es möglich, bei Nichterreichen des Soll-Schraubenspannwinkels eine Erhöhung des Drucks am Druckventil durch die Abtasteinrichtung einstellen zu lassen und ein Weiterdrehen der Schraube durch die Kolben-Zylinder-Einheit bis Erreichen des Soll-Schraubenspannwinkels zu bewirken Dabei läßt sich der Ist-Schraubenspannwinkel vor Erreichen des Soll-Schraubenspannwinkels auf einfache Weise mit dem Intervall des Druckverlaufs in Verbindung bringen, dessen Knickpunkt sich durch das Offnen des Druckventils bei Erreichen des eingestellten Soll-Drucks ergibt Dieser Soll-Druck darf selbstverständlich nicht so hoch eingestellt sein, daß bei Erreichen dieses Soll-Drucks die Soll-Vorspannkraft überschritten wirdIf an adjustable pressure valve is arranged between the piston-cylinder unit and the pump, which can be set to a set pressure corresponding to the set preload force, and the scanning device determines the actual screw clamping angle when the set pressure is reached from the volume flow of the drive unit , it is possible to have an increase in the pressure at the pressure valve set by the scanning device if the desired screw clamping angle is not reached and to cause the screw to continue to rotate by the piston-cylinder unit until the desired screw clamping angle is reached Before reaching the target screw clamping angle, simply connect it to the interval of the pressure curve, the break point of which results from opening the pressure valve when the set target pressure is reached. Of course, this target pressure must not be set so high that when it is reached Target pressure the target - preload is exceeded
Aufgrund der eingangs erwähnten Ungenauigkeiten der Steuerung über eine Druckeinstellung ist es daher vorteilhaft, diesen Soll-Druck etwas niedriger als der Soll- Vorspannkraft entsprechend einzustellen, um durch einen anschließenden Schritt den vorgegebenen Soll-Schraubenspannwinkel und damit die Soll- Vorspannkraft tatsachlich zu erreichen, indem die Schraube durch die Kolben-Zylinder-Einheit um einen entsprechenden Winkel weitergedreht und die Bewegung des Kraftschraubers dann abgeschaltet wirdDue to the inaccuracies in the control mentioned above, it is therefore advantageous to set this target pressure somewhat lower than the target pretensioning force in order to actually achieve the specified target screw pretensioning angle and thus the target pretensioning force by a subsequent step the screw is turned by the piston-cylinder unit through a corresponding angle and the movement of the power screwdriver is then switched off
Da die Eingabeelektronik, die Auswerteelektronik und die Abtasteeinrichtung vorzugsweise aus einem einheitlichen elektronischen Baustein bestehen können, ist es vorteilhaft, als Ist-Druckaufnehmer einen elektronischen Druckmesser in der Leitungsverbindung zwischen der Kolben-Zylinder-Einheit und der Antriebseinheit vorzusehen, dessen Meßdaten als elektrische Meßgroßen direkt durch den elektronischen Baustein verwertbar sind Ein derartiger elektronischer Druckmesser ist erforderlich, wenn der Antriebsmotor für die volumetrische Pumpe kein Elektromotor, sondern beispielsweise ein Druckluftmotor ist - 5 -Since the input electronics, the evaluation electronics and the scanning device can preferably consist of a uniform electronic module, it is advantageous to provide an electronic pressure gauge in the line connection between the piston-cylinder unit and the drive unit as the actual pressure transducer, the measurement data of which as electrical measurement variables directly Can be used by the electronic component An electronic pressure meter of this type is required if the drive motor for the volumetric pump is not an electric motor but, for example, an air motor - 5 -
Handelt es sich bei dem Antriebsmotor für die volumetrische Pumpe um einen Elektromotor, kann der Ist-Druckaufnehmer als Stromaufnahmemeßgerat ausgebildet sein, da die Stromaufnahme eines Elektromotors, der eine volumetrische Pumpe antreibt, direkt proportional zum Pumpendruck istIf the drive motor for the volumetric pump is an electric motor, the actual pressure sensor can be designed as a current consumption measuring device, since the current consumption of an electric motor that drives a volumetric pump is directly proportional to the pump pressure
Handelt es sich bei dem Antriebsmotor um einen wechselstrombetriebenen Antriebsmotor, dessen Phasenlage sich mit dem aufzubringenden Drehmoment und damit proportional zum von der volumetrischen Pumpe erzeugten Druck ändert, kann der Ist-Druckaufnehmer auch als Phasenwinkelmeßgerat ausgebildet seinIf the drive motor is an AC-powered drive motor, the phase position of which changes with the torque to be applied and thus in proportion to the pressure generated by the volumetric pump, the actual pressure sensor can also be designed as a phase angle measuring device
Vorzugsweise kann die Abtasteinrichtung für den Ist-Druck eine Differentiiereinrichtung aufweisen, da sich die aufzunehmenden Knickpunkte des Druckverlaufs als sprunghafte Veränderung der Steigung aus der Differentiierung des Ist-Drucks ergeben und eine genaue Ermittlung der Knickpunkte ermöglichenThe scanning device for the actual pressure can preferably have a differentiating device, since the break points of the pressure curve to be recorded result from the differentiation of the actual pressure as an abrupt change in the slope and enable the break points to be determined precisely
Für die Ermittlung des Ist-Schraubenspannwinkels laßt sich der maßgebliche Volumenstrom der Antriebseinheit aus der Anzahl der Umdrehungen der volumetrischen Pumpe in den Intervallgrenzen in der Abtasteinrichtung berechnen, vorzugsweise indem die Umdrehungsgeschwindigkeit der volumetrischen Pumpe und die Zeitdauer der Intervalle des Druckverlaufs zwischen den Knickpunkten zur Berechnung des Volumenstroms herangezogen werdenTo determine the actual screw clamping angle, the relevant volume flow of the drive unit can be calculated from the number of revolutions of the volumetric pump in the interval limits in the scanning device, preferably by the speed of revolution of the volumetric pump and the duration of the intervals of the pressure curve between the break points for calculating the Volume flow can be used
Das erfindungsgemaße Verfahren zum Steuern eines hydraulisch betriebenen Kraftschraubers der eingangs erwähnten Art weist die Schritte auf Eingeben einer Soll-Vorspannkraft, der Schraubengroße, der Gewindesteigung und der Klemmlange oder des Schraubenmaterials, der Materialgute, der Schraubengroße, der Gewindesteigung und der Klemmlange in eine Eingabeelektronik, Ermitteln eines Soll-Schraubenspannwinkels aus den eingegebenen Werten in einer Auswerteelektronik, Feststellen des Erreichens des Fugepunkts in einer Abtasteinrichtung, Ermitteln des Ist-Schraubenspannwinkels aus dem Hubweg der Kolben-Zylinder-Einheit ausgehend vom Fugepunkt in der Abtasteinrichtung und Abschalten der Bewegung der Kolben-Zylinder-Einheit bei Erreichen des Soll-Schraubenspannwinkels mittels einer Steuer- und AbschalteinrichtungThe method according to the invention for controlling a hydraulically operated power wrench of the type mentioned at the outset has the steps of entering a nominal preload force, the screw size, the thread pitch and the clamping length or the screw material, the material quality, the screw size, the thread pitch and the clamping length into an input electronics, Determination of a desired screw clamping angle from the entered values in an electronic evaluation unit, determination of the reaching of the joint point in a scanning device, determination of the actual screw clamping angle from the stroke of the piston-cylinder unit starting from the joint point in the scanning device and switching off the movement of the piston cylinder -Unit when the desired screw clamping angle is reached by means of a control and shutdown device
Die Abtasteinrichtung kann dabei den Ist-Schraubenspannwinkel ohne weiteres aus dem Volumenstrom der Antriebseinheit ermitteln, wobei die Abtasteinrichtung vorzugsweise für die Ermittlung des Ist-Schraubenwinkels einen Ist-Druckaufnehmer aufweist und beim Spannen der Schraube die Knickpunkte des Ist-Drucks bei Erreichen des Fugepunkts, bei Einsetzen der Schraubendrehung in den Zwischenschritten und bei Anschlag des Kolbens der Kolben-Zylinder-Einheit am Hubende als Intervallgrenzen für den Volumenstrom der - 6 -The scanning device can easily determine the actual screw clamping angle from the volume flow of the drive unit, the scanning device preferably having an actual pressure sensor for determining the actual screw angle and when the screw is tightened the kink points of the actual pressure when the joint point is reached Insert the screw rotation in the intermediate steps and when the piston of the piston-cylinder unit stops at the stroke end as interval limits for the volume flow - 6 -
Antriebseinheit heranzieht, in diesen Intervallgrenzen den Ist-Schraubenspannwinkel aus dem Volumenstrom ermittelt und bei Erreichen des Soll-Schraubenwinkels die Bewegung der Kolben-Zylinder-Einheit abschaltet Die Annäherung an den Soll-Schraubenspannwinkel laßt sich vorteilhaft in der Weise kontrollieren, daß zwischen der Kolben-Zylinder-Einheit ein einstellbares Druckventil angeordnet wird, das auf einen etwas niedrigeren Soll-Druck als dem der Soll-Vorspannkraft entsprechenden eingestellt ist Wenn dann die Abtasteinrichtung den Ist-Schraubenspannwinkel bei Erreichen des eingestellten Soll-Drucks aus dem Volumenstrom der Antriebseinheit ermittelt, wobei das Erreichen des Soll-Drucks durch Differentiieren des Druckverlaufs im Knickpunkt genau ermittelbar ist, kann die Abtasteinrichtung einen erforderlichen Weiterdrehwinkel berechnen, die Druckeinstellung am Druckventil entsprechend erhohen und ein Weiterdrehen der Schrauben durch die Kolben-Zylinder-Einheit bis Erreichen des Soll-Schraubenspannwinkels bewirken und dann die Bewegung der Kolben-Zylinder-Einheit abschaltenDrive unit, determines the actual screw clamping angle from the volume flow within these interval limits and switches off the movement of the piston-cylinder unit when the set screw angle is reached. The approach to the set screw clamping angle can advantageously be checked in such a way that between the piston An adjustable pressure valve is arranged in the cylinder unit, which is set to a somewhat lower target pressure than that corresponding to the target pretensioning force. If the scanning device then determines the actual screw tension angle from the volume flow of the drive unit when the set target pressure is reached, the If the target pressure can be exactly determined by differentiating the pressure curve at the break point, the scanning device can calculate a required further rotation angle, increase the pressure setting on the pressure valve accordingly and continue to turn the screws by the piston-cylinder unit until the target Effect the screw clamping angle and then switch off the movement of the piston-cylinder unit
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des näheren erläutert In der Zeichnung zeigenThe invention is explained below with reference to an embodiment shown in the drawing
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemaßenFig. 1 is a schematic representation of an inventive
Kraftschraubers mit Antriebseinheit und elektronischer Steuereinheit undPower wrench with drive unit and electronic control unit and
Fig. 2 eine schematische Darstellung des Druckverlaufs beimFig. 2 is a schematic representation of the pressure curve when
SchraubenspannenScrew clamping
Ein hydraulisch betriebener Kraftschrauber 1 umfaßt eine Kolben-Zylinder-Einheit 2, einen durch die Kolben-Zylinder-Einheit 2 beaufschlagbaren, schwenkbaren Hebel 3 mit einer Ratschenanordnung 5 zum schrittweisen Drehen einer Ratschenbuchse 4 Zwischen Anschlagen in der Kolben-Zylinder-Einheit 2 ergibt sich ein Schwenkwinkel α des Hebels 3 Dies entspricht dem vollen Hubweg der Kolben-Zylinder-Einheit Dementsprechend besteht zwischen dem Hubweg H und dem Schwenkwinkel eine feststehende, geometrische BeziehungA hydraulically operated power wrench 1 comprises a piston-cylinder unit 2, a pivotable lever 3, which can be acted upon by the piston-cylinder unit 2, with a ratchet arrangement 5 for gradually turning a ratchet bushing 4 Between stops in the piston-cylinder unit 2 a swivel angle α of the lever 3 This corresponds to the full stroke of the piston-cylinder unit. Accordingly, there is a fixed geometric relationship between the stroke H and the swivel angle
Das Schwenken des Schwenkhebels 3 zum Spannen einer nicht dargestellten Schraube erfolgt durch Beaufschlagung der Kolben-Zylinder-Einheit 2 mit Druckol von einer Antriebseinheit 6, wahrend der Ruckhub des Hebels 3 durch eine nicht dargestellte Rückholfeder bewirkt wird Der Ruckhub erfolgt als Leerhub, da die Ratschenanordnung 5 beim Rückhub die Drehverbindung zwischen dem Hebel 3 und der Ratschenbuchse 4 freigibtThe pivoting of the pivot lever 3 for tightening a screw, not shown, is carried out by applying pressure oil to the piston-cylinder unit 2 from a drive unit 6, while the return stroke of the lever 3 is effected by a return spring, not shown. The return stroke takes place as an idle stroke, since the ratchet arrangement 5 releases the rotary connection between the lever 3 and the ratchet bush 4 on the return stroke
Die Antriebseinheit 6 weist zwei parallel geschaltete Pumpen 7, 8 auf, .die als Kolbenpumpen - 7 - mit unterschiedlichem Fordervolumen ausgebildet sind Der Antrieb der Pumpen 7, 8 erfolgt durch einen gemeinsamen Antriebsmotor 9, der im dargestellten Ausführungsbeispiel als Elektromotor ausgebildet ist Mit der Druckseite der Pumpen 7, 8 ist ein kombiniertes Umschalt- und Drucksteuerventil 1 1 verbunden, dessen Wirkungsweise noch erläutert wird Des weiteren ist in der Druckleitung zum Kraftschrauber 1 ein Druckaufnehmer 12 angeordnet Anstelle eines in der Druckleitung angeordneten Druckaufnehmers 12 kann die Messung des Drucks in der Druckleitung auch durch ein mit dem Antriebsmotor 9 verbundenes Stromaufnahmemeßgerat 13 oder durch ein mit dem Antriebsmotor 9 verbundenes Phasenwinkelmeßgerat 14 erfolgenThe drive unit 6 has two pumps 7, 8 connected in parallel, which act as piston pumps - 7 - are designed with different delivery volumes The pumps 7, 8 are driven by a common drive motor 9, which in the exemplary embodiment shown is designed as an electric motor. A combined switchover and pressure control valve 11 is connected to the pressure side of the pumps 7, 8, the latter Operation will be explained furthermore. A pressure sensor 12 is also arranged in the pressure line to the power wrench 1. Instead of a pressure sensor 12 arranged in the pressure line, the pressure in the pressure line can also be measured by a current consumption measuring device 13 connected to the drive motor 9 or by a drive motor 9 connected phase angle measuring device 14 take place
Mit dem Antriebsmotor 9 kann des weiteren ein Tachogenerator 15 verbunden seinA tachometer generator 15 can also be connected to the drive motor 9
Eine die Antriebseinheit 6 steuernde, elektronische Steuereinheit 16 ist mit einer Eingabeelektronik 17, vorzugsweise einer Eingabetastatur, verbunden und weist Eingange für den Druckaufnehmer 12 und/oder das Stromaufnahmemeßgerat 13 und/oder das Phasenwinkelmeßgerat 14 und/oder den Tachogenerator 15 auf Ein Ausgang der elektronischen Steuereinheit 16 ist mit dem Umschalt- und Drucksteuerventil 11 verbunden Die elektronische Steuereinheit 16 umfaßt eine Auswerteelektronik 18 zum Ermitteln eines Soll-Schraubenspannwinkels aus den in die Eingabeelektronik 17 eingegebenen Schraubenwerte, nämlich einer Soll-Vorspannkraft, der Schraubengroße, der Gewindesteigung und der Klemmlange Des weiteren umfaßt die elektronische Steuereinheit 16 eine Abtasteinrichtung 19 für den Ist-Schraubenspannwinkel sowie eine Steuer- und Abschalteinrichtung 20 zum Abschalten der Bewegung der Kolben-Zylinder-Einheit 2 bei Erreichen des Soll-Schraubenspannwinkels Eine Differentiereinrichtung 21 in der elektronischen Steuereinheit 16 dient dazu, aus dem in Fig 2 dargestellten Druckverlauf beim Anziehen einer Schraubenverbindung die Knickpunkte Ai bis As, B] bis B3 und C] bis C als sprunghafte Veränderung des Druckanstiegs darzustellen und zur Auswertung in der Abtasteinrichtung 19 sowie der Steuer- und Abschalteinrichtung 20 zur Verfügung zu stellenAn electronic control unit 16 controlling the drive unit 6 is connected to an input electronics 17, preferably an input keyboard, and has inputs for the pressure sensor 12 and / or the current consumption measuring device 13 and / or the phase angle measuring device 14 and / or the tachometer generator 15. An output of the electronic ones Control unit 16 is connected to the changeover and pressure control valve 11. The electronic control unit 16 comprises evaluation electronics 18 for determining a desired screw tension angle from the screw values entered into the input electronics 17, namely a desired preload force, the screw size, the thread pitch and the clamping length The electronic control unit 16 comprises a scanning device 19 for the actual screw clamping angle and a control and switch-off device 20 for switching off the movement of the piston-cylinder unit 2 when the desired screw clamping angle is reached. A differentiating device 21 in the elect Ronic control unit 16 serves to represent the break points Ai to As, B] to B3 and C] to C from the pressure curve shown in FIG. 2 when tightening a screw connection as a sudden change in the pressure rise and for evaluation in the scanning device 19 and the control and To provide shutdown device 20
Das Spannen einer Schraubenverbindung mittels der in Fig 1 dargestellten Schraubvorrichtung erfolgt unter Bezugnahme auf Fig 2 in folgender WeiseThe tightening of a screw connection by means of the screw device shown in FIG. 1 takes place in the following manner with reference to FIG. 2
Zunächst werden in die Eingabeelektronik 17 die Soll- Vorspannkraft, die Schraubengroße, die Gewindesteigung und die Klemmlange eingegeben und von dort an die Auswerteelektronik 18 in der elektronischen Steuereinheit 16 geleitet Die Auswerteelektronik 18 ermittelt aus diesen Verschraubungsdaten einen Soll-Schraubenvorspannwinkel, da der SoH-Vorspannkraft eine bestimmte Schraubendehnung entspricht, die wiederum über die Gewindesteigung in einem direkt - 8 - proportionalen Verhältnis zum Soll-Schraubenspannwinkel stehtFirst of all, the nominal preload force, the screw size, the thread pitch and the clamping length are entered into the input electronics 17 and from there to the evaluation electronics 18 in the electronic control unit 16. The evaluation electronics 18 determines a nominal bolt preload angle from these screwing data, since the SoH preload force corresponds to a certain screw elongation, which in turn is directly related to the thread pitch - 8 - there is a proportional relationship to the nominal screw clamping angle
Die Soll-Vorspannkraft ist durch den Elastizitätsmodul des Schraubenmaterials, die zulassige Zugspannung, d h die Materialgute, den Schaftquerschnitt und die Schraubenlange vorgegeben und kann beispielsweise auf der Schraube selbst oder in einer Tabelle angegeben sein Die Auswerteelektronik kann jedoch auch die Soll-Vorspannkraft ermitteln, wenn das Schraubenmaterial und die Schraubengute zusatzlich zu der Schraubengroße, der Gewindesteigung und der Klemmlange eingegeben werdenThe target preload is determined by the modulus of elasticity of the screw material, the permissible tensile stress, i.e. the material quality, the shaft cross-section and the screw length and can be specified, for example, on the screw itself or in a table. The evaluation electronics can also determine the target preload, however the screw material and the screw quality are entered in addition to the screw size, the thread pitch and the clamping length
Dieser Soll-Schraubenspannwinkel wird erst ab dem Fugepunkt B3, d h ab dem Punkt, an dem die verschiedenen Bestandteile der Schrauben Verbindung satt aufliegen, gemessen Dieser Fugepunkt ist in Fig 2 mit B3 bezeichnetThis desired screw tension angle is only measured from the joint point B3, that is to say from the point at which the various components of the screw connection lie snugly. This joint point is designated B3 in FIG
Wenn der Soll-Schraubenspannwinkel ermittelt ist, der ggf zusammen mit den eingegebenen Schraubendaten auf einem nicht dargestellten Bildschirm angezeigt sein kann, wird der Motor 9 zum Antreiben der Pumpen 7, 8 in Betrieb gesetzt oder wird bei standig laufendem Antriebsmotor 9 ein Druckentlastungsventil im Umschalt- und Drucksteuerventil 1 1 geschlossen, so daß sich in der Druckleitung zum Kraftschrauber 1 der Pumpendruck aufbaut. Dieser Druck steigt zunächst nur bis zum Punkt A] in Fig 2 an und entspricht den Widerstanden in den Leitungen, dem Kraftschrauber 1 und in der Schraubenverbindung während des Anziehens bis zum Fugepunkt B3 In Fig 2 ist dargestellt, daß bis zum Erreichen des Fugepunktes B3 zwei Leerhube A]-Bι und A2-B2 erforderlich sind Diese Leerhübe entsprechen dem vollem Hubweg der Kolben-Zylinder-Einheit 2 bis zum Anschlag am Ende des Hubwegs, an dem der Druck in der Druckleitung steil bis auf den in dem Abschalt- und Drucksteuerventil eingestellten Druck ansteigt Bei diesem Druck kann es sich, wie nachstehend noch beschrieben, entweder um einen gleichbleibenden Druck pmax oder um einen ersten Druck pj und anschließend den Druck pmax handeln Zwischen jedem Hub kehrt die Kolben-Zylinder-Einheit, durch die elektronische Steuereinheit 16 gesteuert, in ihre Ausgangsstellung zurückWhen the desired screw tensioning angle has been determined, which may possibly be displayed together with the entered screw data on a screen (not shown), the motor 9 is started to drive the pumps 7, 8 or a pressure relief valve is switched on when the drive motor 9 is running. and pressure control valve 1 1 closed, so that the pump pressure builds up in the pressure line to the power wrench 1. This pressure initially only rises up to point A] in FIG. 2 and corresponds to the resistances in the lines, the power wrench 1 and in the screw connection during tightening up to joint point B3. FIG. 2 shows that two have been reached until joint point B3 Empty stroke A] -Bι and A2-B2 are required These empty strokes correspond to the full stroke of the piston-cylinder unit 2 up to the stop at the end of the stroke, at which the pressure in the pressure line is steep except for that set in the shutdown and pressure control valve Pressure increases As described below, this pressure can be either a constant pressure pmax or a first pressure pj and then the pressure pmax. Between each stroke, the piston-cylinder unit, controlled by the electronic control unit 16, returns. back to their starting position
Wenn wahrend des dritten Schritts beim Spannen der Schraubverbindung der Fugepunkt B3 erreicht ist, wird die Schraube entsprechend den Schraubendaten gespannt, wobei entsprechend der zunehmenden Schraubenvorspannung ein gleichmaßiges Ansteigen des erforderlichen Schraubmoments und damit des Drucks in der Druckleitung zur Kolben-Zylinder-Einheit 2 eintritt Ist in einem Schritt das Ende Hubweges H erreicht, steigt vom Punkt C] der Druck wieder stark auf pi oder auf pmax an If, during the third step in tensioning the screw connection, the joint point B3 is reached, the screw is tightened according to the screw data, whereby, according to the increasing screw preload, the required screw torque and thus the pressure in the pressure line to the piston-cylinder unit 2 increase evenly a step in the end of stroke length H is reached, the pressure rises from the point C] again strongly to pi or to pmax
Der Schraubvorgang wiederholt sich in mehreren Schritten in der gleichen Weise, wobei die Intervalle I] bis 16 dem Ist-Schraubenspannwinkel entsprechen - 9 -The screwing process is repeated in several steps in the same way, the intervals I] to 16 corresponding to the actual screw clamping angle - 9 -
Der Druckverlauf laßt sich, wie bereits erwähnt, entweder mittels eines in der Druckleitung angeordneten, elektronischen Druckaufnehmers 12 oder durch ein mit dem Antriebsmotor 9 verbundenes Stromaufnahmemeßgerat 13 oder durch ein mit dem Antriebsmotor 9 verbundenes Phasenwinkelmeßgerat 14 ermitteln Durch Differentieren des Druckverlaufs mittels der Differentiereinrichtung 21 in der elektronischen Steuereinheit 16 lassen sich die Knickpunkte A] bis A^ Bl bis B3 und C] bis Cß sehr genau bestimmen, so daß sich der Ist-Schraubenspannwinkel zu jedem Zeitpunkt mit dem Soll-Schraubenspannwinkel vergleichen läßtAs already mentioned, the pressure curve can be determined either by means of an electronic pressure sensor 12 arranged in the pressure line or by a current consumption measuring device 13 connected to the drive motor 9 or by a phase angle measuring device 14 connected to the drive motor 9 by differentiating the pressure curve using the differentiating device 21 in In the electronic control unit 16, the break points A] to A ^ Bl to B3 and C] to Cß can be determined very precisely, so that the actual screw clamping angle can be compared at any time with the target screw clamping angle
Der Ist-Schraubenspannwinkel ergibt sich aus den Intervallen I] bis Iß in der Weise, daß die als Kolbenpumpen ausgebildeten Pumpen 7, 8 für jede Umdrehung des Antriebsmotors 9 ein ganz bestimmtes Hydraulikolvolumen liefern, dem ein bestimmter Hubweg H der Kolben-Zylinder-Einheit 2 je nach wirksamer Kolbenflache entsprichtThe actual screw clamping angle results from the intervals I] to Iß in such a way that the pumps 7, 8 designed as piston pumps deliver a very specific hydraulic oil volume for each revolution of the drive motor 9, to which a certain stroke distance H of the piston-cylinder unit 2 depending on the effective piston area
Lauft beispielsweise der Antriebsmotor 9 mit konstanter Drehzahl, genügt es, die Zeit für die Intervalle I] bis !(, zwischen den Knickpunkten B3-C1, A4-C2, A5-C3, A6-C4, Aγ-C55 A8-C6 aufzuaddieren, da bei konstanter Drehzahl des Antriebsmotors 9 die Pumpen 7, 8 einen konstanten Volumenzustrom liefern, der genau einem bestimmten, aufzusummierenden Hubweg H der Kolben-Zylinder-Einheit 2 und damit dem Schraubenspannwinkel entspricht Hierzu ist eine Zeitschaltung erforderlich, die nur die Intervalle I] bis Iö aufsummiertFor example, if the drive motor 9 runs at constant speed, it is sufficient to add up the time for the intervals I] to! (, Between the break points B3-C1, A4-C2, A5-C3, A6-C4, Aγ-C5 5 A8-C6 , since at constant speed of the drive motor 9 the pumps 7, 8 deliver a constant volume inflow which corresponds exactly to a specific stroke path H to be summed up of the piston-cylinder unit 2 and thus the screw clamping angle. This requires a time switch that only the intervals I] until I added up
Ist mit dem Antriebsmotor 9 ein Tachogenerator 13 verbunden, der die Umdrehungen des Antriebsmotors zahlt, ist weder eine Zeitschaltung erforderlich, noch muß der Antriebsmotor mit konstanter Drehzahl laufen, da, wie bereits ausgeführt, jeder Umdrehung des Antriebsmotors 9 ein ganz bestimmtes Fordervolumen der Pumpen 7, 8 entspricht, das einen entsprechenden Hubweg der Kolben-Zylinder-Einheit 2 zufolge hatIf a tachogenerator 13 is connected to the drive motor 9 and pays the revolutions of the drive motor, neither a time switch is necessary, nor does the drive motor have to run at a constant speed, since, as already stated, each revolution of the drive motor 9 has a very specific demand volume of the pumps 7 , 8, which has a corresponding stroke of the piston-cylinder unit 2
Das Abschalten der Bewegung der Kolben-Zylinder-Einheit 2 bei Erreichen des Soll-Schraubenspannwinkels laßt sich auf unterschiedliche Weise steuern Ist beispielsweise das Umschalt- und Drucksteuerventil 1 1 auf einen Hochstdruck pmax eingestellt, der stets hoher liegt als der Druck, der sich beim Erreichen des Soll-Schraubenspannwinkels in der Druckleitung einstellt, ist es erforderlich, von der Steuer- und Abschalteinrichtung 20 in der elektronischen Steuereinheit 16 ein Signal an den Antriebsmotor 9 oder an das Umschalt- und Drucksteuerventil 11 zu senden, das den Antriebsmotor 9 bei Erreichen des Soll-Schraubenspannwinkels abstellt oder durch Offnen eines Druckentlastungsventils im Umschalt- und Drucksteuerventil 11 eine schnelle Druckentlastung in der Druckleitung zur Kolben-Zylinder-Einheit 2 bewirkt und damit zum Stillstand der Hubbewegung führt Dieser Abschaltpunkt kann beispielsweise beim Punkt C5 bei dem Druck pj erreicht sein, so daß die - 10 -The switching off of the movement of the piston-cylinder unit 2 when the desired screw clamping angle is reached can be controlled in different ways. For example, the changeover and pressure control valve 11 is set to a maximum pressure pmax, which is always higher than the pressure which is reached when it is reached of the desired screw clamping angle in the pressure line, it is necessary to send a signal from the control and shutdown device 20 in the electronic control unit 16 to the drive motor 9 or to the changeover and pressure control valve 11, which drives the drive motor 9 when the setpoint is reached - Turns off the screw clamping angle or by opening a pressure relief valve in the changeover and pressure control valve 11 causes a rapid pressure relief in the pressure line to the piston-cylinder unit 2 and thus leads to the lifting movement coming to a standstill that the - 10 -
Intervalle I] bis I5 dem Ist-Schraubenspannwinkel entsprechenIntervals I] to I5 correspond to the actual screw clamping angle
Eine andere Möglichkeit, den Ist-Schraubenspannwinkel in Übereinstimmung mit den Soll-Schraubenspannwinkel zu bringen, besteht darin, in dem Umschalt- und Drucksteuerventil 1 1 einen Druck pi einzustellen, der niedriger ist als der Druck, der sich bei Erreichen des Soll-Schraubenspannwinkels einstellt In diesem Fall endet die Hubbewegung der Kolben-Zylinder-Einheit 2 zunächst im Knickpunkt C5, da in diesem Punkt der eingestellte Druck p 1 erreicht wird und sich das Umschalt- und Drucksteuerventil 1 1 zum Hydraulikbehalter 10 öffnetAnother possibility of bringing the actual screw clamping angle into agreement with the target screw clamping angle is to set a pressure pi in the changeover and pressure control valve 11 which is lower than the pressure which arises when the target screw clamping angle is reached In this case, the stroke movement of the piston-cylinder unit 2 initially ends at the break point C5, since the set pressure p 1 is reached at this point and the changeover and pressure control valve 11 opens to the hydraulic container 10
Wahrend sich die Kolben-Zylinder-Einheit 2 in die Ausgangsstellung zurück bewegt, wird das auf den Druck p] eingestellte Drucksteuerventil 1 1, durch die elektronische Steuereinheit 16 gesteuert, geschlossen, so daß ein weiterer Druckanstieg wahrend des nachfolgenden Arbeitshubes der Kolben-Zylinder-Einheit möglich ist Es erfolgt somit ein Weiterdrehen der Schraubenverbindung durch den Kraftschrauber 1 bis das Intervall Iß durchlaufen ist und nunmehr der Ist-Schraubenspannwinkel mit dem Soll-Schraubenspannwinkel übereinstimmt, wonach, wie bereits beschrieben, entweder der Antriebsmotor 9 abgeschaltet oder ein Druckentlastungsventil in dem Umschalt- und Drucksteuerventil 11 geöffnet wird, so daß das durch die Pumpen 7, 8 geforderte Druckol in den Ölbehälter 10 zurückfließtWhile the piston-cylinder unit 2 is moving back to the starting position, the pressure control valve 1 1 set to the pressure p], controlled by the electronic control unit 16, is closed, so that a further increase in pressure during the subsequent working stroke of the piston-cylinder Unit is possible. Thus, the screw connection is further rotated by the power wrench 1 until the interval Iß has passed and the actual screw clamping angle now matches the target screw clamping angle, after which, as already described, either the drive motor 9 is switched off or a pressure relief valve in the switchover - And pressure control valve 11 is opened so that the pressure oil required by the pumps 7, 8 flows back into the oil container 10
Bei dem in Fig 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Pumpen 7, 8 mit unterschiedlichem Fordervolumen parallel geschaltet Beide Pumpen 7, 8 fordern wahrend der Leerhube Ai-B], A2-B2 bis zum Erreichen des Fugepunktes B3 gemeinsam in die Druckleitung zur Kolben-Zylinder-Einheit 2 Bei Erreichen des Fugepunktes B3 öffnet sich ein Druckentlastungsventil in dem Umschalt- und Drucksteuerventil 1 1 , wodurch der Volumenstrom der Pumpe 8 wieder in den Ölbehälter 10 zurückfließt und nur noch die Pumpe 7 in die Druckleitung zur Kolben-Zylinder-Einheit 2 fordert Auf diese Weise wird der Fugepunkt B3 sehr schnell erreicht, ohne daß die gesamte Antriebseinheit 6 hinsichtlich ihrer Leistung auf den beim Anziehen der Schraubenverbindung erforderlichen hohen Druck ausgerichtet zu werden brauchtIn the embodiment shown in FIG. 1, two pumps 7, 8 with different delivery volumes are connected in parallel. During the empty stroke Ai-B], A2-B2, both pumps 7, 8 collectively reach the pressure line to the piston-cylinder until the joining point B3 is reached. Unit 2 When the joint point B3 is reached, a pressure relief valve in the changeover and pressure control valve 1 1 opens, causing the volume flow of the pump 8 to flow back into the oil container 10 and only the pump 7 in the pressure line to the piston-cylinder unit 2 prompts In this way, the joint point B3 is reached very quickly without the need to align the entire drive unit 6 with regard to its performance to the high pressure required when tightening the screw connection
Durch das Offnen des Druckentlastungsventils geht die Leistungsaufnahme des Antriebsmotors 9 schlagartig zurück und steigt beim weiteren Anziehen der Schraube wieder an, so daß sich dieser Schaltpunkt durch das Stromaufnahmemeßgerat 13 oder durch das Phasenwinkelmeßgerat in der Abtasteinrichtung 19 beim Aufnehmen des Ist-Schraubenspannwinkels berücksichtigen läßtBy opening the pressure relief valve, the power consumption of the drive motor 9 drops suddenly and rises again when the screw is further tightened, so that this switching point can be taken into account by the current consumption measuring device 13 or by the phase angle measuring device in the scanning device 19 when the actual screw clamping angle is recorded
Selbstverständlich kann das Druckentlastungsventil für die Pumpe 8 auch so eingestellt sein, daß noch ein Teil der Intervalle 11 bis I5 durch beide Pumpen 7, 8 erfaßt wird, wenn ein - 1 1 - besonders schneller Schraubvorgang erwünscht istOf course, the pressure relief valve for the pump 8 can also be set so that a part of the intervals 11 to I5 is still detected by both pumps 7, 8 when one - 1 1 - particularly fast screwing is desired
Mit der Erfindung ist der besondere Vorteil verbunden, daß sich ein hochgenaues Anziehen einer Schraubenverbindung auf eine vorgebbare Soll-Vorspannkraft über einen daraus errechenbaren Soll-Schraubenspannwinkel erreichen laßt, ohne daß der Ist-Schraubenspannwinkel direkt mittels einer besonderen Winkelmeßvorrichtung gemessen werden muß, da sich der Ist-Schraubenspannwinkel aus dem Volumenstrom der Hydraulikantriebseinheit 6 für den Kraftschrauber 1 ermitteln laßt und dieser Volumenstrom aus den Abmessungen der Pumpen 7, 8 und ihrer Drehzahl geometrisch vorgegeben ist The invention has the particular advantage that a highly precise tightening of a screw connection to a predeterminable target preload force can be achieved via a target bolt tension angle that can be calculated therefrom, without the actual bolt tension angle having to be measured directly by means of a special angle measuring device, since the The actual screw clamping angle can be determined from the volume flow of the hydraulic drive unit 6 for the power wrench 1 and this volume flow is geometrically predetermined from the dimensions of the pumps 7, 8 and their speed

Claims

- 12 -- 12 -
P a t e n t a n s p r ü c h eP a t e n t a n s r u c h e
Hydraulisch betriebener Kraftschrauber (1) mitHydraulically operated power wrench (1) with
- einem durch eine Kolben-Zylinder-Einheit (2) schwenkbaren Hebel (3) mit einer Ratschenanordnung (5) zum schrittweisen Drehen einer Ratschenbuchse (4),a lever (3) which can be pivoted by a piston-cylinder unit (2) and has a ratchet arrangement (5) for gradually rotating a ratchet bushing (4),
- einer Antriebseinheit (6) mit einer motorisch angetriebenen, volumetrischen Pumpe (7, 8),- a drive unit (6) with a motor-driven volumetric pump (7, 8),
- einer Eingabeelektronik ( 17) zum Eingeben einer Soll-Vorspannkraft, der Schraubengroße, der Gewindesteigung und der Klemmlange oder des Schraubenmaterials, der Materialgute, der Schraubengroße, der Gewindesteigung und der Klemmlange,- An input electronics (17) for entering a target preload, the screw size, the thread pitch and the clamping length or the screw material, the material quality, the screw size, the thread pitch and the clamping length,
- einer Auswerteelektronik ( 18) zum Ermitteln eines Soll-Schraubenspannwinkels aus den eingegebenen Werten,- evaluation electronics (18) for determining a desired screw clamping angle from the entered values,
- einer Abtasteinrichtung ( 19) für den Ist-Schraubenspannwinkel aus dem Hubweg der Kolben-Zylinder-Einheit (1), ausgehend vom Fugepunkt (B3) und- A scanning device (19) for the actual screw angle from the stroke of the piston-cylinder unit (1), starting from the joint point (B3) and
- einer Steuer- und Abschalteinrichtung (20) zum Abschalten der Bewegung der Kolben-Zylinder-Einheit (2) bei Erreichen des Soll-Schraubenspannwinkels- A control and switch-off device (20) for switching off the movement of the piston-cylinder unit (2) when the desired screw clamping angle is reached
Kraftschrauber nach Anspruch 1, bei dem die Abtasteinrichtung (19) dem Ist-Schraubenspannwinkel aus dem Volumenstrom der Antriebseinheit (6) ermitteltPower screwdriver according to Claim 1, in which the scanning device (19) determines the actual screw clamping angle from the volume flow of the drive unit (6)
Kraftschrauber nach Anspruch 2, bei dem die Abtasteinrichtung (19) für die Ermittlung des Ist-Schraubenwinkels einen Ist-Druckaufnehmer (12, 13, 14) aufweist und beim Spannen der Schraube die Knickpunkte (A1-A3, Bi-Bs, C i-Cό) des Ist-Drucks bei Erreichen des Fugepunktes (B3) bei Einsetzen der Schraubendrehung in den Zwischenschritten und bei Anschlag der Kolben-Zylinder-Einheit (1) am Hubende als Intervallgrenzen (Ii bis Iß) für den Volumenstrom der Antriebseinheit (6) heranzieht, in diesen Intervallgrenzen (Ii bis Iß) den Ist-Schraubenwinkel aus dem Volumenstrom ermittelt und bei Erreichen des Soll-Schraubenspannwinkels die Bewegung der Kolben-Zylinder-Einheit (1) abschaltetPower screwdriver according to Claim 2, in which the scanning device (19) for determining the actual screw angle has an actual pressure sensor (12, 13, 14) and when the screw is tightened the break points (A1-A3, Bi-Bs, C i- Cό) of the actual pressure when reaching the joint point (B3) when inserting the screw rotation in the intermediate steps and when the piston-cylinder unit (1) stops at the stroke end as interval limits (Ii to Iß) for the volume flow of the drive unit (6) , the actual screw angle is determined from the volume flow within these interval limits (Ii to Iß) and the movement of the piston-cylinder unit (1) is switched off when the desired screw clamping angle is reached
Kraftschrauber nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem zwischen der Kolben-Zylinder-Einheit (1) und der Pumpe (7, 8) ein einstellbares Druckventil (11) angeordnet ist, das auf einen der Soll- Vorspannkraft entsprechenden Soll-Druck einstellbar ist, die Abtasteinrichtung (19) den Ist-Schraubenspannwinkel bei Erreichen des Soll-Drucks aus dem Volumenstrom der Antriebseinheit (6). ermittelt, bei - 13 -Power wrench according to claim 1, 2 or 3, in which an adjustable pressure valve (11) is arranged between the piston-cylinder unit (1) and the pump (7, 8), which can be set to a desired pressure corresponding to the desired biasing force is, the scanning device (19) the actual screw clamping angle when reaching the target pressure from the volume flow of the drive unit (6). determined at - 13 -
Nichterreichen des Soll-Schraubenspannwinkels eine Erhöhung der Druckeinstellung am Druckventil (1 1 ) und ein Weiterdrehen der Schraube durch die Kolben-Zylinder-Einheit (1) bis Erreichen des Soll-Schraubenspannwinkels bewirktIf the desired screw clamping angle is not reached, the pressure setting on the pressure valve (1 1) is increased and the screw is further turned by the piston-cylinder unit (1) until the desired screw clamping angle is reached
5 Kraftschrauber nach Anspruch 3 oder 4, bei dem der Ist-Druckaufnehmer als elektronischer Druckmesser (12) in der Verbindung zwischen der Kolben-Zylinder-Einheit (1) und der Antriebseinheit (6) ausgebildet ist5 power wrench according to claim 3 or 4, wherein the actual pressure sensor is designed as an electronic pressure gauge (12) in the connection between the piston-cylinder unit (1) and the drive unit (6)
6 Kraftschrauber nach Anspruch 3 oder 4, bei dem der Ist-Druckaufnehmer als Stromaufnahmemeßgerat (19) einer elektromotorisch angetriebenen Antriebseinheit (6) ausgebildet ist6 power wrench according to claim 3 or 4, wherein the actual pressure sensor is designed as a current consumption measuring device (19) of an electromotive drive unit (6)
7 Kraftschrauber nach Anspruch 3 oder 4, bei dem der Ist-Druckaufnehmer als Phasenwinkelmeßgerat (14) einer mit Wechselstrom betriebenen elektromotorischen Antriebseinheit (6) ausgebildet ist7 power wrench according to claim 3 or 4, wherein the actual pressure transducer is designed as a phase angle measuring device (14) of an electromotive drive unit (6) operated with alternating current
8 Kraftschrauber nach einem der Ansprüche 3 bis 7, bei dem die Abtasteinrichtung (19) eine Differentiiereinrichtung (21) für den Ist-Druck aufweist und sich die Knickpunkte (A1-A3, B]-B8, Cι-C6)als sprunghafte Veränderung der Steigung des Ist-Druckverlaufs aus der Differentiierung des Ist-Drucks ergeben8 power wrench according to one of claims 3 to 7, in which the scanning device (19) has a differentiating device (21) for the actual pressure and the break points (A1-A3, B] -B8, Cι-C6) as a sudden change in Slope of the actual pressure curve result from the differentiation of the actual pressure
9. Kraftschrauber nach einem der Ansprüche 3 bis 8, bei dem der für die Ermittlung des Ist-Schraubenspannwinkels maßgebende Volumenstrom der Antriebseinheit (6) aus der Anzahl der Umdrehungen der volumetrischen Pumpe (7, 8) in den Intervallgrenzen (II bis Iß) in der Abtasteinrichtung (19) berechnet wird9. Power screwdriver according to one of claims 3 to 8, in which the volume flow of the drive unit (6) determining the actual screw clamping angle from the number of revolutions of the volumetric pump (7, 8) in the interval limits (II to Iß) in the scanner (19) is calculated
0 Kraftschrauber nach Anspruch 9, bei dem aus der Umdrehungsgeschwindigkeit der volumetrischen Pumpe (7, 8) und der Zeitdauer der Intervalle (Ii bis Iß) der Volumenstrom in der Abtasteinrichtung (19) berechnet wird0 power wrench according to claim 9, in which the volume flow in the scanning device (19) is calculated from the rotational speed of the volumetric pump (7, 8) and the duration of the intervals (Ii to Iß)
1 Verfahren zum Steuern eines hydraulisch betriebenen Kraftschraubers mit einem durch eine Kolben-Zylinder-Einheit schwenkbaren Hebel mit einer Ratschenanordnung zum schrittweisen Drehen einer Ratschenbuchse und einer Antriebseinheit mit einer motorisch angetriebenen, volumetrischen Pumpe mit den Schritten1 Method for controlling a hydraulically operated power wrench with a lever which can be pivoted by a piston-cylinder unit, with a ratchet arrangement for gradually rotating a ratchet bushing and a drive unit with a motor-driven, volumetric pump with the steps
- Eingeben einer Soll-Vorspannkraft, der Schraubengroße, der Materialgute, der Gewindesteigung und der Klemmlange oder des Schraubenmaterials, der Materialgute, der Schraubengroße, der Gewindesteigung und der Klemmlange in eine Eingabeelektronik,Entering a nominal preload force, the screw size, the material quality, the thread pitch and the clamping length or the screw material, the material quality, the screw size, the thread pitch and the clamping length in an input electronics,
- Ermitteln eines Soll-Schraubenspannwinkels aus den eingegebenen Werten in einer - 14 -- Determination of a target screw clamping angle from the entered values in one - 14 -
Auswerteelektronik,Evaluation electronics,
- Festellen des Erreichens des Fugepunkts in einer Abtasteinrichtung,- determining the reaching of the joint point in a scanner,
- Ermitteln des Ist-Schraubenspannwinkels aus dem Hubweg der Kolben-Zylinder-Einheit, ausgehend vom Fugepunkt in der Abtasteinrichtung und- Determine the actual screw clamping angle from the stroke of the piston-cylinder unit, starting from the joint point in the scanning device and
- Abschalten der Bewegung der Kolben-Zylinder-Einheit (2) bei Erreichen des Soll-Schraubenspannwinkels mittels einer Steuer- und Abschalteinrichtung- Switching off the movement of the piston-cylinder unit (2) when the desired screw clamping angle is reached by means of a control and switch-off device
Verfahren nach Anspruch 1 1, bei dem die Abtast einrichtung den Ist-Schraubenspannwinkel aus dem Volumenstrom der Antriebseinheit ermitteltThe method of claim 1 1, wherein the scanning device determines the actual screw angle from the volume flow of the drive unit
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die Abtasteinrichtung für die Ermittlung des Ist-Schraubenwinkels einen Ist-Druckaufnehmer aufweist und beim Spannen der Schraube die Knickpunkte des Ist-Drucks bei Erreichen des Fugepunktes, bei Einsetzen der Schraubendrehung in den Zwischenschritten und bei Anschlag des Kolbens der Kolben-Zylinder-Einheit am Hubende als Intervallgrenzen für den Volumenstrom der Antriebseinheit heranzieht, in diesen Intervallgrenzen den Ist-Schraubenspannwinkel aus dem Volumenstrom ermittelt und bei Erreichen des Soll-Schraubenspannwinkels die Bewegung der Kolben-Zylinder-Einheit (1) abschaltetMethod according to Claim 12, in which the scanning device for determining the actual screw angle has an actual pressure sensor and, when the screw is tightened, the kink points of the actual pressure when the joint point is reached, when the screw rotation is inserted in the intermediate steps and when the piston stops Use the piston-cylinder unit at the stroke end as interval limits for the volume flow of the drive unit, determine the actual screw clamping angle from the volume flow within these interval limits and switch off the movement of the piston-cylinder unit (1) when the desired screw clamping angle is reached
Verfahren nach Anspruch 1 1, 12 oder 13, bei dem zwischen der Kolben-Zylinder-Einheit und der Pumpe ein einstellbares Druckventil angeordnet ist, das auf einen, der Soll- Vorspannkraft entsprechenden Soll-Druck einstellbar ist, die Abtasteinrichtung für die Ermittlung des Ist-Schraubenspannwinkels den Ist-Schraubenspannwinkel bei Erreichen des Soll-Drucks aus dem Volumenstrom der Antriebseinheit ermittelt, bei Nichterreichen des Soll-Schraubenspannwinkels eine Erhöhung der Druckeinstellung am Druckventil und ein Weiterdrehen der Schraube durch die Kolben-Zylinder-Einheit bis Erreichen des Soll-Schraubenspannwinkels bewirktThe method of claim 1 1, 12 or 13, in which an adjustable pressure valve is arranged between the piston-cylinder unit and the pump, which is adjustable to a desired pressure corresponding to the desired biasing force, the scanning device for determining the actual -Screw angle determines the actual screw angle from the volume flow of the drive unit when the target pressure is reached; if the target screw angle is not reached, the pressure setting on the pressure valve is increased and the screw continues to be turned by the piston-cylinder unit until the target screw angle is reached
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, bei dem die Abtasteinrichtung eine Differentiiereinrichtung für den Ist-Druck aufweist und sich die Knickpunkte als sprunghafte Veränderung der Steigung des Ist-Druckverlaufs aus der Differentiierung des Ist-Drucks ergebenMethod according to Claim 13 or 14, in which the scanning device has a differentiating device for the actual pressure and the breakpoints result from the differentiation of the actual pressure as a sudden change in the gradient of the actual pressure curve
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, bei dem aus der Anzahl der Umdrehungen der volumetrischen Pumpe in den Intervallgrenzen in der Abtasteinrichtung berechnet wird - 15 -Method according to one of claims 13 to 15, in which is calculated from the number of revolutions of the volumetric pump in the interval limits in the scanning device - 15 -
17. Verfahren nach Anspruch 16, bei dem der für die Ermittlung des17. The method according to claim 16, wherein the for determining the
Ist-Schraubenspannwinkels maßgebende Volumenstrom der Antriebseinheit aus der Umdrehungsgeschwindigkeit der volumetrischen Pumpe und der Zeitdauer der Intervalle in der Abtasteinrichtung berechnet wird. Actual screw clamping angle, the decisive volume flow of the drive unit is calculated from the rotational speed of the volumetric pump and the duration of the intervals in the scanning device.
PCT/EP1999/002026 1998-03-28 1999-03-25 Hydraulically operated power wrench and method for controlling the same WO1999050029A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1998113900 DE19813900A1 (en) 1998-03-28 1998-03-28 Hydraulically operated power screwdriver and method for its production
DE19813900.4 1998-03-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1999050029A1 true WO1999050029A1 (en) 1999-10-07

Family

ID=7862768

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP1999/002026 WO1999050029A1 (en) 1998-03-28 1999-03-25 Hydraulically operated power wrench and method for controlling the same

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE19813900A1 (en)
WO (1) WO1999050029A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007532331A (en) * 2004-04-14 2007-11-15 ワグナー ポール−ハインツ Angle controlled rotation method of parts
EP3653888B1 (en) 2018-11-13 2023-01-25 Enerpac Tool Group Corp. Hydraulic power system and method for controlling same

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE300396T1 (en) * 2002-09-19 2005-08-15 Alexander Kipfelsberger HYDRAULIC RATCHET WRENCH WITH A DOUBLE-ACTING HYDRAULIC CYLINDER PISTON DRIVE
DE102004057402B4 (en) * 2004-11-26 2007-03-29 Schraubtechnik Neef Gmbh Method for controlling the pressure supply of a connected to a pressure source hydraulic piston-cylinder unit and hydraulic drive means
DE102004058338A1 (en) * 2004-12-02 2006-06-08 Werner, Karl-Heinz, Dipl.-Ing. Screwing process control device e.g. for servo screw driver, has screwing system provided from hydraulically operated force nut and piston cylinder unit with unit connected to motor propelled pump
DE102005019258B4 (en) * 2005-04-26 2009-02-12 Junkers, Holger, Dipl.-Ing.(FH) Method for bolt point analysis and for yield strength controlled tightening of screw connections using intermittently working screwdrivers
DE102008019765A1 (en) * 2008-04-18 2009-10-22 Hohmann, Jörg Method and device for controlling a hydraulically operated power wrench
DE102010009712A1 (en) * 2010-01-08 2011-07-14 Liebherr-Werk Nenzing GmbH, Vorarlberg Method for tightening a screw connection while elongating the screw
DE102010020258A1 (en) * 2010-05-11 2011-11-17 Lösomat Schraubtechnik Neef Gmbh Circuit arrangement for operating a torque screwdriver or the like

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3318910A1 (en) * 1983-05-25 1984-11-29 Oskar Ing.(grad.) 7073 Lorch Mohilo Method and device for programming an electronic wrench
DE3327964A1 (en) * 1983-08-03 1985-02-28 Oskar Ing.(grad.) 7073 Lorch Mohilo Method of identifying connecting bolts according to type and/or tightening specification
DE3416879A1 (en) 1984-05-08 1985-11-14 Hohmann, Hans, 5778 Meschede Hydraulically operated nut-runner
EP0297515A1 (en) * 1987-06-29 1989-01-04 SPS TECHNOLOGIES, Inc. Torque and angular displacement sensing in yield threshold controlled wrenches
DE4331846A1 (en) 1992-09-30 1994-03-31 Volkswagen Ag Tightening of screwed joint - involves detecting contact between components by sensing positive kink in tightening-torque curve
US5668328A (en) * 1996-07-17 1997-09-16 Applied Power Inc. Method and apparatus for hydraulically tightening threaded fasteners

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5007153A (en) * 1989-06-29 1991-04-16 Junkers John K Method for tightening threaded connectors

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3318910A1 (en) * 1983-05-25 1984-11-29 Oskar Ing.(grad.) 7073 Lorch Mohilo Method and device for programming an electronic wrench
DE3327964A1 (en) * 1983-08-03 1985-02-28 Oskar Ing.(grad.) 7073 Lorch Mohilo Method of identifying connecting bolts according to type and/or tightening specification
DE3416879A1 (en) 1984-05-08 1985-11-14 Hohmann, Hans, 5778 Meschede Hydraulically operated nut-runner
EP0297515A1 (en) * 1987-06-29 1989-01-04 SPS TECHNOLOGIES, Inc. Torque and angular displacement sensing in yield threshold controlled wrenches
DE4331846A1 (en) 1992-09-30 1994-03-31 Volkswagen Ag Tightening of screwed joint - involves detecting contact between components by sensing positive kink in tightening-torque curve
US5668328A (en) * 1996-07-17 1997-09-16 Applied Power Inc. Method and apparatus for hydraulically tightening threaded fasteners

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007532331A (en) * 2004-04-14 2007-11-15 ワグナー ポール−ハインツ Angle controlled rotation method of parts
EP3653888B1 (en) 2018-11-13 2023-01-25 Enerpac Tool Group Corp. Hydraulic power system and method for controlling same

Also Published As

Publication number Publication date
DE19813900A1 (en) 1999-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2558251C2 (en) Method and device for automatically tightening screws
EP1737619B1 (en) Method for the angle-controlled turning of a part
EP2110205B1 (en) Method and device for controlling a hydraulically operated power screwdriver
DE3528058C2 (en)
DE2541928C3 (en) Device with a measuring device for tightening a connection of components, in particular a screw connection
EP1412135B1 (en) Method for controlling an intermittently operating screw tool
DE2932044C2 (en)
DE4310936A1 (en) Device to compensate for overshoot or overshoot in a power tool
EP3571017B1 (en) Method and device for tightening screw joints
DE102007000281A1 (en) Method for controlling a screwdriver
DE19503524A1 (en) Impulse screwdriver and method for tightening a screw connection using the impulse screwdriver
DE2804880C2 (en) Power operated tool
WO1999050029A1 (en) Hydraulically operated power wrench and method for controlling the same
EP0284974A1 (en) Power screw driver with torque limitation
DE19721272B4 (en) Electric pressing device
EP2233249B1 (en) System for simultaneous tightening of multiple threaded joints in one processing step
WO2006048420A1 (en) Method for controlling a tightness property of a screw device
WO2008084077A1 (en) Method for automatically determining the state of a hydraulic aggregate
EP3458201B1 (en) Coating agent pump
EP1815148B1 (en) Method for controlling the pressure supply of a hydraulic piston-cylinder unit which is connected to a pressure source, and hydraulic drive device
EP2353788B1 (en) Method for pulling a screw connection involving elongation of the screw
DE1957919A1 (en) Metering device
DE2600939A1 (en) Tightening mechanism with quality control system - has regulator and monitor circuit controlling torque, speed and rate or change values
DE102004058338A1 (en) Screwing process control device e.g. for servo screw driver, has screwing system provided from hydraulically operated force nut and piston cylinder unit with unit connected to motor propelled pump
EP3093107A1 (en) Screw unit and method for screwing a screw into a workpiece

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
122 Ep: pct application non-entry in european phase