DD273997A1 - Einrichtung zum ueberwachen des anziehvorganges einer schraube bzw. mutter - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Hydraulikschrauber, der in der Lage ist, den Anziehvorgang einer Schraube bzw. Mutter aller Groessenordnungen zu ueberwachen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Ueberwachen des Anziehvorganges zu schaffen, die es ermoeglicht, dass Schrauben bzw. Muttern bis in den Streckgrenzbereich angezogen werden, wobei diese Montagemethode auf der gleichzeitigen Bestimmung von Drehmoment und Drehwinkel basiert. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass parallel zur Hydraulikpumpe ein Druckwandler vorgesehen ist, wobei der Taststift etwa 1-2 Umdrehungen vor Aufsetzen des Schraubenkopfes auf dem Bauteil einen Initiator betaetigt und durch das Aufliegen des Schraubenkopfes ein Anstieg des hydraulischen Druckes folgt, so dass der Beginn des stetigen Abwaertsregelns der Drehzahl ueber ein Proportional-Stromregelventil auf eine Minimaldrehzahl realisierbar ist und die anliegenden Impulse der Drehwinkelmessung zur Synchronisation fuer die Ermittlung des aktuellen Drehmomentes dienen, wobei beide Werte einer rechentechnischen Verarbeitung zufuehrbar und speicherbar sind. Fig. 1

Description

Abbruch des Festziehvorganges aussagefähigen rechentechnischen Verarbeitung zuführbar sind und das speicherbare Ergebnis

über Aussc' iuß bzw. über die ordnungsgemäße Schraubverbindung entscheidet.

Die Funktion Jer erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß bei Signalgabe des Taststiftes und Drphmomentanstieg die Schraube bzw. Mutter auf dem Bauteil aufliegt. Es erfolgt eine stetige Verminderung der Drehzahl, weil das Anfahren der Streckgrenze mit verminderter Geschwindigkeit günstig ist, da dadurch mehr Zeit für notwendige Gefügeveränderungen des Werkstoffes der Schraube bzw. der Bauteile verbleibt. Das ist notwendig, um gewisse Setzerscheinungon beim Festziehen der Schraubverbindung ausgleichen zu können, so daß die Genauigkeit des Festziehvorganges weiter ansteigt. Wie in den Nachteilen der anderen Verfahren schon angeführt, ist es nicht zweckmäßig, ab dem Aufliegen des Schraubenkopfes auf dem Bauteil mit einer Drehmomentsteuerung weiter zu arbeiten. Deshalb wird ab diesem Zeitpunkt die Steuerung nach der Drehwinkelmessung bzw. mit der Streckgrenzkontrolle vorgenommen. Der Drehwinkel kann gemessen werden mittels einer Codierscheibe, die mit einem entsprechenden Sensor abgetastet wird. Durch das feststehende Übersetzungsverhältnis zwischen Schrauberspindel und Codierscheibe (S 1) gibt es eine eindeutige Zuordnung zwischen Impulszahl und Drehwinkel. Eine entsprechende Zählschaltung in der Steuerung schaltet den Schrauber Eine weitere Möglichkeit, den Drehwinkel zu messen, besteht darin, daß die Größe des Sollwertes für das Stromstellventil bereits

ein elektrisches Abbild der Geschwindigkeit ist. Voraussetzung ist, daß der hydraulische Antrieb eine größere Ölmenge pro

Zeiteinheit zur Verfügung stellen kann, als die dem Öffnungsquerschnitt des Stromstellventils entsprachen würde. Wenn man

also den Sollwert über der Zeit integriert, ergibt sich damit das Maß für den Drehwinkel. Es ist außerdem möglich, nicht den

Sollwert des Stromstellventils über der Zeit zu integrieren, sondern nach dem Stromstellventil einen Volumenstromaufnehmer

anzuordnen. Er bildet ein dem Durchfluß proportionales analoges Signal, das wiederum über der Zeit integriert ein Maß für den

Drehwinkel darstellt. Die Montagemethode der Streckgrenzkontrolle setzt das gleichzeitige Messen des Drehwinkels und des Drehmomentes in kleinen Intervallen voraus. Die Bewertung des Quotienten beider Maßwerte führt zum Abschalten des Schraubers. Die Messung des Drehmomentes wird über einen Druckwandler vorgenommen, der ein dem Druck analoges

elektrisches Signal bildet.

Das bei beiden Verfahren unmittelbar nach Abschalten des Schraubers aktuelle Drehmoment, das in Form eines analogen Signales am Druckwandler anliegt, wird digitalisiert und kann angezeigt bzw. ausgedruckt werden. Gleiches gilt für den Drehwinkel. Ausfuhrungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen

Fig. 1: die Steuerung des Hydraulikschraubers Fig. 2: den mechanischen Aufbau des Hydraulikschraubers

Gemäß Fig. 1 wird die notwendige Drehbewegung des Hydraulikschraubers durch einen Hydraulikmotor 1 und eine durch einen Elektromotor 3 angetriebene Hydraulikpumpe 2 erzeugt. Weiterhin befindet sich im Kreislauf parallel zu Hydraulikpumpe 2 ein Druckwandler 4, der einen anliegenden hydraulischen Druck am Eingang in ein analoges Spannungssignal am Ausgang umwandelt. In Reihe geschaltet zur Hydraulikpumpe 2 ist ein Proportional-Stromregelventil 5 vorgesehen und dieses ist mit den übrigen Bauelementen wie Monometer 6, Filter 7, Rückschlagventile 8-11, Druckbegrenzungsventil 9 sowie Manometerventil 10 verbunden.

In einem Schraubergehäuse (Fig. 2), bestehend aus dem Gehäuse 12, dem Kopfstück 17 und dem Deckel 21, sind der Hydraulikmotor 1 und die Antriebswelle 14 untergebracht. Hydraulikmotor 1 undAntriebswolle 14sind durch eine Kupplung 13 verbunden. Die Antriebswelle 14 ist als geschlitzte Hohlwelle ausgebildet, in der sich der Taststift 15 mit dem Ringläufer 16 gegen eine Druckfeder 22 axial verschieben läßt. An der Antriebswelle 14 ist abtriebsseitig ein Vierkant angearbeitet zur Aufnahme des erforderlichen Wechseleinsatzes 18. Als Signalgeber ist ein verstellbarer Initiator 19 im Griffstück 20 untergebracht. Auf der Kupplung 13 ist das Antriebsrad 23 angeordnet, das die Drehbewegung des Schraubers in einem bestimmten Übersetzungsverhältnis durch den Treibriemen 28 auf das Abtriebsrad 24 überträgt. Die Schlitzscheibe 26 ist durch die Lagerung 25 mit dem Abtriebsrad 24 fest verbunden. Die Schlitzscheibe 26 dient einer definierten Winkelauflösung der Drehbewegung an der Antriebswelle 14, die durch den Optokoppler 27 signalisiert wird.

Claims (2)

1. Einrichtung zum Überwachen des Anziehvorganges einer Schraube bzw. Mutter, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Hydraulikpumpe (2) ein Druckwandler (4), der einen anliegenden hydraulischen Druck am Eingang in ein analoges Spannungssignal am Ausgang umwandelt, vorgesehen ist, wobei der im Hydraulikschrauber federnd und axial angeordnete Taststift (15) etwa 1-2 Umdrehungen vor Aufsetzen des Schraubenkopfes auf dem Bauteil einen das Umschalten auf geringe Drehzahl gewährleistenden Initiator (19) betätigt und durch das Aufliegen des Schraubenkopfes ein Anstieg des hydraulischen Druckes folgt, so daß dar Beginn des stetigen Abwärtsregelns der Drehzahl über ein Proportional-Stromregelventil (5) auf eine Minimaldrehzahl realisierbar ist, und die anliegenden Impulse der Drehwinkelmessung zur Synchronisation für die Ermittlung des aktuellen Drehmomentes dienen, wobei beide Werte in der Steuerung einer über den Abbruch des Festziehvorganges aussagefähigen rechentechnischen Verarbeitung zuführbar sind und das speicherbare Ergebnis über Ausschuß bzw. über die ordnungsgemäße Schraubverbindung entscheidet.

   Hierzu
2. 2 Seiten Zeichnungen

   Anwendungsgebiet der Erfindung

   Die Erfindung betrifft einen Hydraulikschrauber, der in der Lage ist, den Anziehungsvorgang einer Schraube bzw. Mutter aller Größenordnungen zu überwachen.

   Charakteristik des bekannten Standes der Technik

   Es ist ein Hydraulikschrauber gemäß DD . '273 zum Anziehen und Lösen von SchrauLen bekannt, der durch einen, ein gleichmäßiges Drehmoment erzeugenden Hydraulikmotor angetrieben wird und auf Rechts· oder Linkslauf umschaltbar ist. Eine Antriebswelle für die Schraubenkopfaufnahme besteht aus einem Kupplungsteil und einem Aufnahmeteil. Als Teil einer Schaltungseinrichtung zum Ein- und Ausschalten des Elektromotors ist diese im Griffstück begrenzt axial angeordnet. Als nahezu geschlossener Ölkreislauf sind Pumpe, Umsteuerventil, in ihren Endpunkten drehbar angelenkte Druckschläuche, Hydromotoi, Gestellrahmen, drehmomentbestimmendes Druckbegrenzungsventil mit nachgeordnetem Strömungs- oder Druckmelder miteinander verbunden und bilden mit elektromotor vind elektronischer Schraubensteuerung eine kompakte, leicht ortsveränderliche und einfach handhabbare räumliche Baueinheit. Der Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß nur eine Montage mit einer Drehmomentmessung möglich ist, wobei die Vorspannkraft der Schraube nur durch einen geringen Teil der Montagedrehmomentes erzeugt wird. Der Anteil des Kopfauflagerreibmomentes kann bis zu 90% des Montagemomentes, betragen.

   Die Reibungsmomente einer Schraubverbindung werden wesentlich vom Oberflächenzustand der Bauteile, der Flächenpressung und der Gleitgeschwindigkeit bestimmt. Genaue Vorspannkräfte lassen sich deshalb nicht erzielen, ihre Schwankung dürfte bei ± 25% liegen. Drehmomentgesteuerte Schraubgeräte sind deshalb nur für untergeordnete Verschraubungen einsetzbar. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß das Anziehen der Schraubverbindung bis zun. Erreichen des Anzugsdrehmomentes bzw. der Streckgrenze mit unverminderter Geschwindigkeit erfolgt. Hierdurch kommt es zu Setzvorgängen der Schraubverbindung, die zum Absinken des Anzugsdrehmomentes führt.

   Ziel der Erfindung

   Das Ziel der Erfindung besteht darin, die beschriebenen Nachteile zu beseitigen und einen Hydraulikschrauberzu entwickeln, der in der Lage ist, eine Schraubverbindung mittels Drehwinkelmessung bzw. der Streckengrenzkontrolle herzusteilen, universell eingesetzt werden kann, einfach bedienbar sowie leicht transportabel und handhabbar ist.

   Darlegung des Wesens der Erfindung

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Überwachen des Anziehvorganges 7u schaffen, die es ermöglicht, daß Schrauben bzw. Muttern bis in den Streckgrenzbereich angezogen werden, wobei diese Montagemethode auf der gleichzeitigen Bestimmung von Drehmoment und Drehwinkel basiert.

   Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß parallel zur Hydraulikpumpe ein Druckwandler, der einen anliegenden hydraulischen Druck am Eingang in ein analoges Spannungssignal am Ausgang umwandelt, vorgesehen ist, wobei der im Hydraulikschrauber federnd und axial angeordnete Taststift etwa 1-2 Umdrehungen vor Aufsetzen des Schraubenkopfes auf dem Bauteil einen das Umschalten auf geringere Drehzahl gewährleistenden Initiator bestätigt und durch das Aufliegen des Schraubenkopfes ein Anstieg des hydraulischen Druckes folgt, so daß der Beginn des stetigen Abwärtsregelns der Drehzahl über ein Proportional-Stromregelventil auf eine Minimaldrehzahl realisiert ist, und die anliegenden Impulse der Drehwinkelmessung zur Synchronisation für die Emittlung der aktuellen Drehmomentes dienen, wobei beide Werte in der Steuerung einer über den