WO2003006211A1 - Verfahren zur automatischen steuerung eines schraubvorgangs - Google Patents

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WO2003006211A1
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Paul-Heinz Wagner
Sittig Ulf
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Paul-Heinz Wagner
Sittig Ulf
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23P19/00—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes
    • B23P19/04—Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes for assembling or disassembling parts
    • B23P19/06—Screw or nut setting or loosening machines
    • B23P19/065—Arrangements for torque limiters or torque indicators in screw or nut setting machines
    • B23P19/066—Arrangements for torque limiters or torque indicators in screw or nut setting machines by electrical means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B23/00—Details of, or accessories for, spanners, wrenches, screwdrivers
    • B25B23/14—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers

Definitions

  • the invention relates to a method for automatically controlling a screwdriving process of a screwdriver, which has a controllable drive for an output shaft and an integrated control unit (32) with a microprocessor and memory, a torque sensor and a rotation angle sensor.
  • the invention has for its object to provide a method for the automatic control of a screwdriver of a screwdriver, which enables the desired final state of the screw to be safely reached with complete monitoring of the screwdriving process and does not require any manual intervention.
  • the method for automatically controlling the screwing process has the following steps:
  • the drive stops the drive when the angle of rotation reaches a predetermined end value.
  • an automatic transition from the torque mode to the angle of rotation mode takes place without manual intervention being necessary.
  • the angle of rotation mode starts from the joining moment, with the further rotation taking place under constant monitoring by the angle of rotation sensor.
  • the assumed actual value of the respective position can be subtracted from the target value of the angle of rotation in order to determine the difference value still to be covered.
  • the drive can be controlled as a function of this difference value, specifically in such a way that it drives the target value in a targeted manner, a controlled reduction in the rotational speed being able to take place beforehand.
  • the drive when the joining torque is reached, the drive remains activated and the control changes to the torque mode without stopping the output shaft. This prevents overshooting until stopping when the joining torque is reached, which would falsify the joining torque. Rather, the rotation angle mode is initiated during the rotation process, so that an exactly defined start of the rotation angle mode is present. The screwing process is also shortened because the drive does not have to be stopped.
  • the time profile of the rotation angle and / or the torque is measured and stored.
  • the rotation angle and / or the torque is measured at certain time intervals and the relevant values are stored so that they can later be made available in the form of a graphic.
  • the time course of the angle of rotation and / or the torque or a relationship between torque and angle of rotation can be transmitted from a control unit integrated in the screwdriver to an external data carrier or fed into an information network. In this way, accurate and automatic documentation of each individual screwing process is possible.
  • the documentation can be done, for example, on a chip card or another data carrier.
  • control unit integrated in the screwdriver can be designed such that it can communicate with an information network.
  • control unit can, for example, enter data into the Internet and can also be selected from the Internet to call up data.
  • This requires a communication capability with the Internet, which can be easily implemented using a mobile radio device or a similar communication device.
  • a data record is created for each screwdriving application, which specifies the characteristic parameters of this screwdriving application.
  • the drive is switched off when a predetermined torque is reached during a test run, and the excessive angle of rotation is measured and stored as a correction value.
  • a target rotation angle is then defined.
  • the drive is switched off when the measured angle of rotation reaches the value of the target angle of rotation minus the correction. As long as the measured angle of rotation does not correspond to the target angle of rotation, the correction can be redetermined using an iteration method.
  • the learning phase is ended when the angle of rotation measured when the screwdriver is at a standstill corresponds to the value of the target angle of rotation.
  • FIG. 2 shows a schematic end view of the screwdriver according to FIG. 1 from the direction of arrow II
  • Fig. 4 is a diagram for explaining the control of the screwdriver.
  • the screwdriver has a holding part 10 which can be held by hand.
  • An electric motor is arranged in a housing 12 of the holding part and can be connected to the supply network via a cable 14.
  • the holding part 10 is connected to an output device 20 which contains a reduction gear in order to reduce the rotational speed of the output device located in the housing 12. With the help of a switching ring 22, the reduction gear can be switched to change the degree of reduction.
  • the reduction gear drives an extension piece 24 on which screw nuts can be attached.
  • a support leg 28 is provided on the housing 26 and can be placed against a stationary abutment in order to derive the counter-torque generated during the screwing process to the abutment.
  • the holding part 10 is rotatable relative to the output device 20.
  • a safety swivel 30 is provided between the holding part 10 and the output device 20. This makes it possible, regardless of the position and operation of the Output device 20 to rotate the holding part 10 in a range of 360 °.
  • the output device 20 contains a torque sensor 52, which eats the torque generated on the output shaft 50.
  • This torque sensor is a torsion sensor that is attached to the output shaft.
  • the signals of this torsion sensor are transmitted to a control unit via a slip ring arrangement or via a contactless data transmission.
  • a rotation angle sensor 54 is provided in the output device 20, which has an encoder disk 56 attached to the output shaft 50 and a sensor 58 that reacts to code markings on the encoder disk.
  • the measurement data generated by the torque sensor 52 and the angle of rotation sensor 54 are transmitted to a control unit 32 integrated in the screwdriver, which contains a microprocessor and a memory.
  • the control unit 32 can communicate with other electronic devices via an interface 34 and can be connected, for example, to a modem which has Internet access.
  • a display device 36 is connected to the control unit 32, on which the current torque and / or the current angle of rotation can be represented in digital form.
  • the setpoints can also be displayed. It is also possible to display data records from different screwdriving cases, which can be selected individually and thus activated.
  • a menu selection can be made on the display device 36 via corresponding input elements. Different screw tightening methods can then be selected for the menu. It is also possible to make the screwdriver operational only if a certain code has been entered beforehand. There- This ensures that the screwdriver is not used by unauthorized persons.
  • the rotary screwdriver is switched on and off in the usual way by actuating corresponding switches 18.
  • An insertion slot 40 for a chip card 42 is provided on the housing 12.
  • the chip card 42 with the chip 44 forms an external data carrier which stores the tightening parameters of the screwing operations carried out.
  • the chip card 42 can, for example, be removed at the end of a working day and its contents can be read into a computer in order to document each individual screwing operation carried out on the working day.
  • the drive is first switched on and the screw is rotated at full speed until a predetermined joining torque M F is reached.
  • the joining torque is a defined value, which here is, for example, 300 Nm.
  • the torque mode DMM is carried out, in which the torque sensor measures the torque during the screwing process.
  • the angle of rotation mode DWM in which the angle of rotation is measured with the angle of rotation sensor 54 starting from 0 °. It is assumed that the target Torque M s the target rotation angle ⁇ s is reached, which is 90 ° here.
  • the rotation angle of the output shaft of the rotary screwdriver is determined continuously or at time intervals.
  • the speed can be reduced to avoid an abrupt shutdown of the screwdriver.
  • the speed can be reduced according to a predetermined function depending on the angle of rotation.
  • the drive of the rotary screwdriver is switched off when the angle of rotation ⁇ M measured with the angle of rotation sensor has reached the value ⁇ s - ⁇ ⁇ , where ⁇ ⁇ is a correction value. After switching off, the drive continues to run so that it finally comes to a standstill at or near the setpoint ⁇ s .
  • the data record which is registered on the chip card 42 during a screwing operation contains the following data in addition to the sequence number of the screwing operation and the date and time information: Joining torque M F Set rotation angle ⁇ s Correction value rotation angle ⁇ ⁇ Correction value torque Torque limit value minimum M m ⁇ n Torque limit value maximum M max Rotation angle limit value minimum ⁇ m i n Rotation angle limit value maximum ⁇ max .
  • This pair of values is recorded at zero time, namely when the joining torque M F / is reached and then at intervals of 10 ms.
  • the tolerance range T in FIG. 3 is reached at the end of a screwing process, a signal is generated which indicates that the screwing is in order. If, on the other hand, the tolerance range T is not met, a corresponding negative signal is generated, which indicates that this screwing process was not in order and must be rejected. The screwdriver is then deactivated and can only be switched on again manually.
  • the correction value ⁇ ⁇ is determined in such a way that during a test run the drive when a predetermined one is reached Torque switched off and the excessive angle of rotation measured and saved as correction value ⁇ ⁇ .
  • the joining torque M F is first selected as the predetermined torque. The drive then comes to a standstill far below the target torque M ⁇ , so that the target torque is not reached.
  • the drive is then switched off in a second test run when the measured angle of rotation ⁇ M reaches the value of the desired angle of rotation minus the previously determined correction value ⁇ ⁇ .
  • the then measured angle of rotation, at which the output shaft comes to a standstill, results in a new correction value ⁇ ⁇ , which is smaller than the first correction value.
  • the value ⁇ s is iteratively approximated. This approach takes place from below, so that it is ensured that the angle of rotation does not overshoot the value ⁇ s .
  • the resulting correction value ⁇ ⁇ is saved for the screwing case in question and adopted for the subsequent screwing operations.
  • the logs of the individual tightening processes are saved and are also available for later evaluations. It is also possible to program or query the screwdriver via the Internet or other data connections. In this way, the data of the individual screwdrivers that are used somewhere in the world are available at any time in a central office. It can also be determined whether a screwdriver is in need of repair or maintenance.

Abstract

Bei einem Schraubvorgang wird in einem Drehschrauber das Drehmoment (MD) und der Drehwinkel (α gemessen. Zunächst erfolgt das Anziehen einer Schraube in einem Drehmomentmodus unter Messung des Drehmoments, bis ein Flügemoment (MF) erreicht ist. Danach wird ohne die Drehung anzuhalten in einen Drehwinkelmodus (DWM) übergegangen, bei dem der Drehwinkel (α) gemessen wird. Der Drehwinkel wird bis zu einem Soll-Drehwinkel (αS) erhöht. Vor Erreichen des Soll-Drehwinkels wird unter Berücksichtigung eines in Probeläufen ermittelten Korrekturwerts (αK) der Messwert (αM) ermittelt, bei dem das Abschalten des Antriebs erfolg en muss, um das gewünschte Soll-Drehmoment (MS) und den gewünschten Soll-Winkel (αS) innerhalb eines Toleranzbereichs (T) zu treffen.

Description

Verfahren zur automatischen Steuerung eines Schraubvorgangs
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur automatischen Steuerung eines Schraubvorganges eines Drehschraubers, der einen steuerbaren Antrieb für eine Ausgangswelle sowie eine integrierte Steuereinheit (32) mit Mikroprozessor und Speicher, einen Drehmomentsensor und einen Drehwinkelsensor aufweist.
Bei Drehschraubern wird häufig die Forderung gestellt, dass eine Schraube mit einem festgelegten Soll-Drehmoment angezogen werden soll. Die genaue Einhaltung des Soll-Drehmoments ist insbesondere bei sicherheitsrelevanten Anwendungen wie Reaktoren, Stromgeneratoren oder Windrädern oder auch im Offshore- Bereich von Bedeutung. Die zielgenaue Erreichung eines bestimmten Drehmoments soll bewirken, dass die Schraube mit einer vorbestimmten Dehnungskraft belastet wird, so dass die durch die Schraube verbundenen Teile mit einer entsprechenden Kraft von der Schraube gegeneinander gedrückt werden. Das an der Ausgangswelle eines Schraubers gemessene Drehmoment gibt jedoch nicht in jedem Fall Auskunft über die Dehnung der Schraube. Es wird beispielsweise dadurch verfälscht, dass das Schraubengewinde verschmutzt oder mit Farbe versehen ist oder dass auf dem Schraubengewinde Öl vorhanden ist. Ferner können im Schraubengewinde und auch in der Mutter Fehlstellen vorhanden sein. Aus diesem Grund ist es nicht, zweckmäßig, bis zum Erreichen eines Soll-Drehmoments den Antrieb eingeschaltet zu lassen und ihn dann schlagartig abzuschalten. Außerdem erfolgt bei einer schlagartigen Abschaltung ein Undefiniertes Überschießen infolge der Massenträgheit der bewegten Masse und von Undefinierten Reibungskräften u.dgl.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur automatischen Steuerung eines Schraubvorgangs eines Drehschraubers anzugeben, das eine sichere Erreichung des angestrebten Endzustands der Schraube unter kompletter Überwachung des Schraubvorgangs ermöglicht und keine manuellen Eingriffe erfordert .
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen. Hiernach weist das Verfahren zur automatischen Steuerung des Schraubvorganges die folgenden Schritte auf:
Aktivieren des Antriebs unter Messung des Drehmoments in einem Drehmomentmodus, bis das Drehmoment ein vorbestimmtes Fügemoment erreicht,
bei Erreichen des Fügemoments: Übergang auf einen Drehwinkelmodus, bei dem der von der Ausgangswelle über- strichene Drehwinkel gemessen wird,
Beenden des Antriebs, wenn der Drehwinkel einen vorgegebenen Endwert erreicht. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt ein automatischer Übergang von dem Drehmomentmodus in den Drehwinkelmodus, ohne dass manuelle Eingriffe notwendig wären. Der Drehwinkelmodus startet ausgehend vom Fügemoment, wobei das Weiterdrehen unter ständiger Überwachung durch den Drehwinkelsensor erfolgt. Dabei kann von dem Sollwert des Drehwinkels jeweils der eingenommene Istwert der jeweiligen Position subtrahiert werden, um den noch zu überstreichenden Differenzwert zu ermitteln. In Abhängigkeit von diesem Differenzwert kann der Antrieb gesteuert werden, und zwar so, dass er den Sollwert zielgenau ansteuert, wobei bereits vorher eine gesteuerte Verringerung der Drehzahl erfolgen kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei Erreichen des Fügemoments der Antrieb aktiviert bleibt und die Steuerung ohne die Ausgangswelle anzuhalten in den Drehmomentmodus übergeht. Hierbei wird vermieden, dass bei Erreichen des Fügemoments ein Überschießen bis zum Anhalten erfolgt, wodurch das Fügemoment verfälscht würde. Vielmehr wird während des Drehvorganges der Drehwinkelmodus eingeleitet, so dass ein exakt definierter Beginn des Drehwinkelmodus vorhanden ist. Außerdem wird der Schraubvorgang verkürzt, weil kein Stillsetzen des Antriebs notwendig ist.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass nach Erreichen des Fügemoments der zeitliche Verlauf des Drehwinkels und/oder des Drehmomentes gemessen und gespeichert wird. Hierbei wird in bestimmten Zeitabständen jeweils der Drehwinkel und/oder das Drehmoment gemessen und die betreffenden Werte werden gespeichert, so dass sie später in Form einer Grafik verfügbar gemacht werden können. Der zeitliche Verlauf des Drehwinkels und/oder des Drehmomentes oder eine Beziehung zwischen Drehmoment und Drehwinkel können von einer in den Drehschrauber integrierten Steuereinheit auf einen externen Datenträger übertragen oder in ein Informationsnetz eingespeist werden. Auf diese Weise ist eine genaue und selbsttätige Dokumentation jedes einzelnen Schraubvorganges möglich. Die Dokumentation kann beispielsweise auf einer Chip-Karte oder einem anderen Datenträger erfolgen. Alternativ hierzu ist es möglich, dass die in den Drehschrauber integrierte Steuereinheit derart ausgebildet ist, dass sie mit einem Informationsnetz kommunizieren kann. Auf diese Weise kann die Steuereinheit beispielsweise Daten in das Internet eingeben und auch vom Internet aus angewählt werden, um Daten abzurufen. Dies setzt eine Kommunikationsfähigkeit mit dem Internet voraus, die über ein Mobilfunkgerät oder eine ähnliche Kommunikationseinrichtung leicht realisiert werden kann.
Für jeden Schraubfall wird ein Datensatz erstellt, der die charakteristischen Parameter dieses Schraubfalles angibt. In einem Lernmodus wird bei einem Probelauf der Antrieb bei Erreichen eines vorgegebenen Drehmoments abgeschaltet und der überschießende Drehwinkel gemessen und als Korrekturwert gespeichert. Danach wird ein Soll-Drehwinkel festgelegt. Der Antrieb wird dann abgeschaltet, wenn der gemessene Drehwinkel den Wert des Soll-Drehwinkels minus dem Korrektur erreicht. Solange der gemessene Drehwinkel nicht dem Soll-Drehwinkel entspricht, kann der Korrektur nach einem Iterationsverfahren neu ermittelt werden. Die Lernphase wird dann beendet, wenn der beim Stillstand des Drehschraubers gemessene Drehwinkel dem Wert des Soll-Drehwinkels entspricht.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen :
Fig. 1 eine Seitenansicht des Drehschraubers,
Fig. 2 eine schematische Stirnansicht des Drehschraubers nach Fig. 1 aus Richtung des Pfeiles II,
Fig. 3 die Ausgangswelle mit den beiden Sensoren, und
Fig. 4 ein Diagramm zur Erläuterung der Steuerung des Drehschraubers .
Der Drehschrauber weist ein Halteteil 10 auf, welches mit der Hand gehalten werden kann. In einem Gehäuse 12 des Halteteils ist ein Elektromotor angeordnet, der über ein Kabel 14 an das Versorgungsnetz angeschlossen werden kann. Das Halteteil 10 ist mit einer Abtriebseinrichtung 20 verbunden, welche ein Untersetzungsgetriebe enthält, um die Drehzahl der in dem Gehäuse 12 befindlichen Abtriebsvorrichtung zu reduzieren. Mit Hilfe eines Schaltrings 22 kann das Untersetzungsgetriebe geschaltet werden, um das Maß der Untersetzung zu verändern. Das Untersetzungsgetriebe treibt einen Ansatzstutzen 24 an, auf den Schraubnüsse aufgesteckt werden können. An dem Gehäuse 26 ist ein Stützfuß 28 vorgesehen, der gegen ein ortsfestes Widerlager gesetzt werden kann, um das beim Schraubvorgang erzeugte Gegenmoment an das Widerlager abzuleiten.
Das Halteteil 10 ist gegenüber der Abtriebseinrichtung 20 drehbar. Hierzu ist zwischen dem Halteteil 10 und der Abtriebseinrichtung 20 ein Sicherheitsdrehgelenk 30 vorgesehen. Dadurch ist es möglich, unabhängig von der Stellung und dem Betrieb der Abtriebseinrichtung 20 das Halteteil 10 in einem Bereich von 360° zu drehen.
Die Abtriebseinrichtung 20 enthält einen Drehmomentsensor 52, der das an der Ausgangswelle 50 entstehende Drehmoment isst. Dieser Drehmomentsensor ist ein Torsionssensor, der an der Ausgangswelle befestigt ist. Die Signale dieses Torsionssensors werden über eine Schleifringanordnung oder über eine berührungslose Datenübertragung zu einer Steuereinheit übertragen. Außerdem ist in der Abtriebseinrichtung 20 ein Drehwinkelsensor 54 vorgesehen, der eine an der Ausgangswelle 50 befestigte Codierscheibe 56 und einen auf Codemarkierungen der Codierscheibe reagierenden Sensor 58 aufweist.
Die von dem Drehmomentsensor 52 und dem Drehwinkelsensor 54 erzeugten Messdaten werden an eine in den Drehschrauber integrierte Steuereinheit 32, die einen Mikroprozessor und einen Speicher enthält, übertragen. Über eine Schnittstelle 34 kann die Steuereinheit 32 mit anderen elektronischen Geräten kommunizieren und beispielsweise an ein Modem angeschlossen werden, welches einen Internetzugang hat.
Mit der Steuereinheit 32 ist eine Anzeigevorrichtung 36 verbunden, an der in digitaler Form das aktuelle Drehmoment und/oder der aktuelle Drehwinkel dargestellt werden kann. Ferner können die Sollwerte angezeigt werden. Es können auch Datensätze unterschiedlicher Schraubfälle angezeigt werden, die einzeln auswählbar und somit aktivierbar sind. Über entsprechende Eingabeelemente kann eine Menüauswahl an der Anzeigevorrichtung 36 erfolgen. Für das Menü können sodann unterschiedliche Schraubenanzugsverfahren ausgewählt werden. Es ist ferner möglich, den Drehschrauber nur dann einsatzfähig zu machen, wenn zuvor ein bestimmter Code eingegeben wurde. Da- durch kann sichergestellt werden, dass der Drehschrauber nicht von unbefugten Personen verwendet wird.
Das Ein- und Ausschalten des Drehschraubers erfolgt durch Betätigung entsprechender Schalter 18 in üblicher Weise.
An dem Gehäuse 12 ist ein Einsteckschlitz 40 für eine Chipkarte 42 vorgesehen. Die Chipkarte 42 mit dem Chip 44 bildet einen externen Datenträger, der die Anzugsparameter der durchgeführten Schraubvorgänge speichert. Die Chipkarte 42 kann beispielsweise- am Ende eines Arbeitstages herausgenommen und ihr Inhalt in einen Computer eingelesen werden, um jeden einzelnen an dem Arbeitstag durchgeführten Schraubvorgang zu dokumentieren.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand von Fig. 3 erläutert, in welchem das Drehmoment MD auf der Ordinate und der Drehwinkel α auf der Abszisse dargestellt ist.
Bei einem Schraubvorgang wird zunächst der Antrieb eingeschaltet und die Schraube mit voller Drehzahl gedreht, bis ein vorbestimmtes Fügemoment MF erreicht ist. Das Fügemoment ist ein definierter Wert, der hier beispielsweise 300 Nm beträgt. Bei Erreichen des Fügen oments ist die Schraubenverbindung bereits so fest angezogen, dass sie nicht mehr unbeabsichtigt gelöst werden oder sich unbeabsichtigt verstellen kann. Bis zum Erreichen des Fügemoments MF wird der Drehmomentmodus DMM durchgeführt, bei dem mit dem Drehmomentsensor das Drehmoment während des Schraubvorganges gemessen wird. Bei Erreichen des Fügemoments MF erfolgt ein Übergang in den Drehwinkelmodus DWM, bei dem mit dem Drehwinkelsensor 54 beginnend von 0° der Drehwinkel gemessen wird. Es sei angenommen, dass bei dem Soll- Drehmoment Ms der Soll-Drehwinkel αs erreicht ist, der hier 90° beträgt .
Beim Drehwinkelmodus wird der Drehwinkel der Ausgangswelle des Drehschraubers kontinuierlich oder in Zeitintervallen ermittelt. Dabei kann bei Annäherung an das Soll-Drehmoment die Drehzahl verringert werden, um eine abrupte Abschaltung des Drehschraubers zu vermeiden. Beispielsweise kann nach einer vorgegebenen Funktion in Abhängigkeit vom Drehwinkel die Drehzahl heruntergesteuert werden.
Um den Koordinatenpunkt der Sollwerte Ms und αs herum ist ein Toleranzgebiet T bezeichnet, das durch die Werte Mmax, Mmin, αmin und αmax definiert ist, die vom Anwender an einer Eingabevorrichtung des Drehschraubers eingegeben werden können. Wenn der Schraubvorgang in diesem Toleranzgebiet T endet, wird er als akzeptabel angesehen.
Der Antrieb des Drehschraubers wird abgeschaltet, wenn der mit dem Drehwinkelsensor gemessene Drehwinkel αM den Wert αs - ακ erreicht hat, wobei ακ ein Korrekturwert ist. Nach dem Abschalten läuft der Antrieb noch nach, so dass er schließlich an oder nahe dem Sollwert αs zum Stillstand kommt.
Der Datensatz, der bei einem Schraubvorgang auf der Chipkarte 42 registriert wird, enthält außer der laufenden Nummer des Schraubvorganges und den Datums- und Uhrzeitangaben die folgenden Daten: Fügemoment MF Soll-Drehwinkel αs Korrekturwert-Drehwinkel ακ Korrekturwert-Drehmoment Drehmoment-Grenzwert-Minimum Mmιn Drehmoment-Grenzwert-Maximum Mmax Drehwinkel-Grenzwert-Minimum αmin Drehwinkel-Grenzwert-Maximum αmax.
Außerdem werden für eine graphische Darstellung im Anschluss an das Erreichen des Fügemoments MF die folgenden Daten aufgenommen und in der Chipkarte gespeichert:
Drehmoment-Ist-Wert Drehwinkel-Ist-Wert .
Dieses Wertepaar wird jeweils zum Zeitpunkt Null, nämlich dem Erreichen des Fügemoments MF/ und danach in Abständen von 10 ms aufgenommen.
Wird am Ende eines Schraubvorganges der Toleranzbereich T in Fig. 3 erreicht, wird ein Signal erzeugt, das angibt, dass die Verschraubung in Ordnung ist. Wird der Toleranzbereich T dagegen nicht getroffen, wird ein entsprechendes Negativsignal erzeugt, das angibt, dass dieser Verschraubungsvorgang nicht in Ordnung war und verworfen werden muss. Das Schraubgerät wird daraufhin außer Funktion gesetzt und kann nur manuell wieder eingeschaltet werden.
Der Korrekturwert ακ wird in der Weise ermittelt, dass bei einem Probelauf der Antrieb bei Erreichen eines vorgegebenen Drehmoments abgeschaltet und der überschießende Drehwinkel gemessen und als Korrekturwert ακ gespeichert wird. Als vorgegebenes Drehmoment wird zunächst das Fügemoment MF ausgewählt. Der Antrieb kommt dann weit unterhalb des Soll-Drehmoments MΞ zum Stillstand, so dass das Soll-Drehmoment nicht erreicht wird.
Danach wird in einem zweiten Probelauf der Antrieb dann abgeschaltet, wenn der gemessene Drehwinkel αM den Wert des Soll- Drehwinkels minus dem zuvor ermittelten Korrekturwert- ακ erreicht. Der daraufhin gemessene Drehwinkel, bei dem die Ausgangswelle zum Stillstand kommt, ergibt einen neuen Korrekturwert ακ, der kleiner ist als der erste Korrekturwert. Auf diese Weise erfolgt eine iterative Annäherung an den Wert αs. Diese Annäherung erfolgt von unten her, so dass sichergestellt wird, dass der Drehwinkel nicht über den Wert αs hinausschießt. Der sich schließlich ergebende Korrekturwert ακ wird für den betreffenden Schraubfall abgespeichert und für die nachfolgenden Schraubvorgänge übernommen.
Die Protokolle der einzelnen Schraubvorgänge werden gespeichert und stehen ebenfalls für spätere Auswertungen zur Verfügung. Es besteht auch die Möglichkeit, den Drehschrauber über das Internet oder über andere Datenverbindungen zu programmieren oder abzufragen. Auf diese Weise stehen in einer Zentrale jederzeit die Daten der einzelnen Drehschrauber, die irgendwo in der Welt benutzt werden, zur Verfügung. Es kann auch festgestellt werden, ob ein Drehschrauber reparatur- oder wartungsbedürftig ist .

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur automatischen Steuerung eines Schraubvorganges eines Drehschraubers, der einen steuerbaren Antrieb für eine Ausgangswelle sowie eine integrierte Steuereinheit (32) mit Mikroprozessor und Speicher, einen Drehmomentsensor und einen Drehwinkelsensor aufweist, mit den Schritten:
Aktivieren des Antriebs unter Messung des Drehmoments in .einem Drehmomentmodus (DMM) , bis das Drehmoment ein vorbestimmtes Fügemoment (MF) erreicht,
bei Erreichen des Fügemoments (MF) : Übergang auf einen Drehwinkelmodus (DWM) , bei dem der von der Ausgangswelle überstrichene Drehwinkel (αM) gemessen wird,
Beenden des Antriebs, wenn der Drehwinkel einen vorgegebenen Wert erreicht.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei bei Erreichen des Fügemoments (MF) der Antrieb aktiviert bleibt und die Steuerung ohne die Ausgangswelle anzuhalten in den Drehwinkelmodus (DWM) übergeht.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei nach Erreichen des Fügemoments (MF) der zeitliche Verlauf des Drehwinkels (α) und/oder des Drehmomentes (MD) gemessen und gespeichert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der zeitliche Verlauf des Drehwinkels (α) und/oder des Drehmoments (MD) oder eine Beziehung zwischen Drehmoment und Drehwinkel von einer in den Drehschrauber integrierten Steuereinheit (32) auf einen externen Datenträger (42) ' übertragen oder in ein Informationsnetz eingespeist werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, wobei in einem Probelauf der Antrieb bei Erreichen eines vorgegebenen Drehmoments abgeschaltet' und der überschießende Drehwinkel gemessen und als Korrekturwert (ακ) gespeichert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei ein Soll-Drehwinkel (αs) festgelegt wird und der Antrieb dann abgeschaltet wird, wenn der gemessene Drehwinkel (αM) den Wert des Soll-Drehwinkels (αs) minus dem Korrekturwert (ακ) erreicht.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei nach dem Abschalten des Antriebs der Drehwinkel gemessen und mit dem Soll-Drehwinkel (αs) verglichen wird und bei einer Abweichung als neuer Korrekturwert ((XK) gespeichert wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass Schraubparameter unterschiedlicher Schraubfälle gespeichert werden und bei Bedarf abrufbar sind.
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