DD273997A1 - DEVICE FOR MONITORING THE TIGHTENING OPERATION OF A SCREW OR BZW. MOTHER - 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. 1The invention relates to a hydraulic wrench, which is able to monitor the tightening process of a screw or nut of all sizes. The invention has for its object to provide a device for monitoring the tightening process, which makes it possible that screws or nuts are tightened to the yield strength range, this mounting method is based on the simultaneous determination of torque and angle of rotation. The essence of the invention is that parallel to the hydraulic pump, a pressure transducer is provided, wherein the stylus about 1-2 turns before placing the screw head on the component actuates an initiator and by the bearing of the screw head an increase in the hydraulic pressure follows, so that the Beginning of the continuous Abwaertsregelns the speed via a proportional flow control valve to a minimum speed can be realized and the applied pulses of the rotation angle measurement for synchronization for the determination of the current torque, both values of a computational processing zuführbar and can be stored. Fig. 1

Description

Abbruch des Festziehvorganges aussagefähigen rechentechnischen Verarbeitung zuführbar sind und das speicherbare ErgebnisDemolition of the tightening process informative computational processing can be fed and the storable result

über Aussc' iuß bzw. über die ordnungsgemäße Schraubverbindung entscheidet.decides whether or not the correct screw connection is required.

Die Funktion Jer erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß bei Signalgabe des Taststiftes und Drphmomentanstieg dieThe function Jer inventive solution is that when signaling the stylus and Drphmomentanstieg the Schraube bzw. Mutter auf dem Bauteil aufliegt. Es erfolgt eine stetige Verminderung der Drehzahl, weil das Anfahren derScrew or nut rests on the component. There is a steady reduction in speed, because the start of the Streckgrenze mit verminderter Geschwindigkeit günstig ist, da dadurch mehr Zeit für notwendige Gefügeveränderungen desYield point at reduced speed is favorable, as this gives more time for necessary microstructural changes of Werkstoffes der Schraube bzw. der Bauteile verbleibt. Das ist notwendig, um gewisse Setzerscheinungon beim Festziehen derMaterial of the screw or components remains. This is necessary in order to have certain settling phenomenon when tightening the Schraubverbindung ausgleichen zu können, so daß die Genauigkeit des Festziehvorganges weiter ansteigt. Wie in denTo compensate for screw, so that the accuracy of the tightening process continues to increase. As in the Nachteilen der anderen Verfahren schon angeführt, ist es nicht zweckmäßig, ab dem Aufliegen des Schraubenkopfes auf demDisadvantages of the other methods already stated, it is not appropriate from the resting of the screw head on the Bauteil mit einer Drehmomentsteuerung weiter zu arbeiten. Deshalb wird ab diesem Zeitpunkt die Steuerung nach derComponent with a torque control to continue working. Therefore, from this point on, the controller will be after the Drehwinkelmessung bzw. mit der Streckgrenzkontrolle vorgenommen.Angle measurement or made with the yield strength control. Der Drehwinkel kann gemessen werden mittels einer Codierscheibe, die mit einem entsprechenden Sensor abgetastet wird.The angle of rotation can be measured by means of a Codierscheibe, which is scanned with a corresponding sensor. Durch das feststehende Übersetzungsverhältnis zwischen Schrauberspindel und Codierscheibe (S 1) gibt es eine eindeutigeDue to the fixed gear ratio between screwdriver spindle and coding disc (S 1), there is a clear Zuordnung zwischen Impulszahl und Drehwinkel. Eine entsprechende Zählschaltung in der Steuerung schaltet den SchrauberAssignment between pulse number and angle of rotation. A corresponding counting circuit in the controller switches the nutrunner Eine weitere Möglichkeit, den Drehwinkel zu messen, besteht darin, daß die Größe des Sollwertes für das Stromstellventil bereitsAnother way to measure the angle of rotation is that the size of the setpoint for the flow control valve already

ein elektrisches Abbild der Geschwindigkeit ist. Voraussetzung ist, daß der hydraulische Antrieb eine größere Ölmenge proan electrical image of the speed is. The condition is that the hydraulic drive a larger amount of oil per

Zeiteinheit zur Verfügung stellen kann, als die dem Öffnungsquerschnitt des Stromstellventils entsprachen würde. Wenn manTime unit can provide, as would correspond to the opening cross-section of the flow control valve. If

also den Sollwert über der Zeit integriert, ergibt sich damit das Maß für den Drehwinkel. Es ist außerdem möglich, nicht denSo integrated the setpoint over time, thus giving the measure of the angle of rotation. It is also possible, not the

Sollwert des Stromstellventils über der Zeit zu integrieren, sondern nach dem Stromstellventil einen VolumenstromaufnehmerSetpoint of the flow control valve to integrate over time, but after the power control valve a volume flow sensor

anzuordnen. Er bildet ein dem Durchfluß proportionales analoges Signal, das wiederum über der Zeit integriert ein Maß für dento arrange. It forms a proportional to the flow analog signal, which in turn integrated over time a measure of the

Drehwinkel darstellt. Die Montagemethode der Streckgrenzkontrolle setzt das gleichzeitige Messen des Drehwinkels und desRotation angle represents. The method of construction of the yield limit control requires the simultaneous measurement of the angle of rotation and the Drehmomentes in kleinen Intervallen voraus. Die Bewertung des Quotienten beider Maßwerte führt zum Abschalten desTorque ahead in small intervals. The evaluation of the quotient of both measures leads to the deactivation of the Schraubers. Die Messung des Drehmomentes wird über einen Druckwandler vorgenommen, der ein dem Druck analogesScrewdriver. The measurement of the torque is made via a pressure transducer which is analogous to the pressure

elektrisches Signal bildet.forms electrical signal.

Das bei beiden Verfahren unmittelbar nach Abschalten des Schraubers aktuelle Drehmoment, das in Form eines analogenThe current in both methods immediately after switching off the screwdriver, the torque in the form of an analog Signales am Druckwandler anliegt, wird digitalisiert und kann angezeigt bzw. ausgedruckt werden. Gleiches gilt für denSignal is applied to the pressure transducer is digitized and can be displayed or printed. The same applies to the Drehwinkel.Angle of rotation. Ausfuhrungsbeispielexemplary

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die zugehörigen Zeichnungen zeigenThe invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. The accompanying drawings show

Fig. 1: die Steuerung des HydraulikschraubersFig. 1: the control of the hydraulic screwdriver Fig. 2: den mechanischen Aufbau des HydraulikschraubersFig. 2: the mechanical structure of the hydraulic screwdriver

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.According to FIG. 1, the necessary rotational movement of the hydraulic screwdriver is generated by a hydraulic motor 1 and a hydraulic pump 2 driven by an electric motor 3. Furthermore, in the circuit parallel to the hydraulic pump 2, a pressure transducer 4, which converts an applied hydraulic pressure at the input into an analog voltage signal at the output. Connected in series with the hydraulic pump 2, a proportional flow control valve 5 is provided and this is connected to the other components such as 6 Monometer, filter 7, check valves 8-11, pressure relief valve 9 and manometer valve 10.

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.In a screwdriver housing (Fig. 2), consisting of the housing 12, the head piece 17 and the cover 21, the hydraulic motor 1 and the drive shaft 14 are housed. Hydraulic motor 1 and drive roller 14 are connected by a clutch 13. The drive shaft 14 is formed as a slotted hollow shaft in which the stylus 15 can be moved axially with the ring traveler 16 against a compression spring 22. On the drive shaft 14, a square is on the output side worked to accommodate the required exchange insert 18. As a signal generator, an adjustable initiator 19 is housed in the handle 20. On the clutch 13, the drive wheel 23 is arranged, which transmits the rotational movement of the screwdriver in a certain transmission ratio by the drive belt 28 to the output gear 24. The slotted disc 26 is fixedly connected by the bearing 25 with the output gear 24. The slotted disc 26 serves a defined angular resolution of the rotational movement on the drive shaft 14, which is signaled by the optocoupler 27.

Claims (2)

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.Device for monitoring the tightening process of a screw or nut, characterized in that parallel to the hydraulic pump (2) a pressure transducer (4), which converts an applied hydraulic pressure at the input into an analog voltage signal at the output, is provided, wherein the spring in the hydraulic wrench and axially arranged stylus (15) about 1-2 turns before placing the screw head on the component actuates a switching to low speed ensuring initiator (19) and followed by the bearing of the screw head an increase in the hydraulic pressure, so that the beginning of the steady Abwärtsregelns the speed via a proportional flow control valve (5) can be realized to a minimum speed, and the applied pulses of the rotational angle measurement for synchronization for the determination of the current torque, both values in the control of a meaningful about the termination of the tightening process computational Verarbei tion can be fed and decides the storable result on Committee or on the proper screw. HierzuFor this 2 Seiten Zeichnungen2 pages drawings Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Die Erfindung betrifft einen Hydraulikschrauber, der in der Lage ist, den Anziehungsvorgang einer Schraube bzw. Mutter aller Größenordnungen zu überwachen.The invention relates to a hydraulic wrench, which is able to monitor the attraction process of a bolt or nut of all sizes. Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art 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.It is a hydraulic screwdriver according to DD. '273 for tightening and loosening of screws known, which is driven by a, generating a uniform torque hydraulic motor and is switchable to right or left rotation. A drive shaft for the screw head receptacle consists of a coupling part and a receiving part. As part of a circuit device for switching on and off of the electric motor this is limited axially arranged in the handle. As a nearly closed oil circuit pump, reversing valve, rotatably hinged at their end points pressure hoses, Hydromotoi, frame, torque-determining pressure relief valve connected downstream flow or pressure detectors and form with electric motor vind electronic screw control a compact, easily portable and easy to handle spatial unit. The disadvantage of this solution is that only a mounting with a torque measurement is possible, wherein the biasing force of the screw is generated only by a small part of the mounting torque. The proportion of Kopfauflagerreibmomentes can be up to 90% of the mounting torque. 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.The friction moments of a screw connection are essentially determined by the surface condition of the components, the surface pressure and the sliding speed. Precise preload forces can not therefore be achieved, their fluctuation is likely to be ± 25%. Torque-controlled screwdrivers can therefore only be used for subordinate screwed connections. Another disadvantage is the fact that the tightening of the screw until now. Reaching the tightening torque or the yield point with undiminished speed takes place. This leads to setting operations of the screw connection, which leads to a decrease in the tightening torque. Ziel der ErfindungObject of the invention 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.The object of the invention is to eliminate the disadvantages described and to develop a hydraulic wrench, which is able to produce a screw connection by means of rotational angle measurement or the border control, can be used universally, is easy to use and easy to transport and handle. Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention 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.The invention has for its object to provide a device for monitoring the Anziehvorganges 7u create that allows screws or nuts are tightened to the yield point, this mounting method is based on the simultaneous determination of torque and angle of rotation. 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 denAccording to the invention the object is achieved in that parallel to the hydraulic pump, a pressure transducer, which converts an applied hydraulic pressure at the input into an analog voltage signal at the output, is provided, wherein the hydraulic wrench spring-loaded and axially arranged stylus about 1-2 turns before placing the screw head confirmed on the component switching to a lower speed ensuring initiator and by the application of the screw head an increase in the hydraulic pressure follows, so that the beginning of the continuous downward regulation of the speed is realized via a proportional flow control valve to a minimum speed, and the applied pulses of Rotation angle measurement for synchronization are used for the determination of the current torque, whereby both values in the control over the