DE2156012A1 - Verfahren und vorrichtung zum anziehen von schrauben und muttern mit motorisch angetriebenen schraubern - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zum Anziehen von Schrauben und Muttern mit motorisch angetriebenen Schraubern.
• Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtung zum Anziehen von Schrauben und Muttern bis auf ein gewünschtes Anzugsmoment (Soll-Anzugsmoment) mit Hilfe eines motorisch angetriebenen Schraubers hoher Drehzahl.
• Bei der industriellen Fertigung von Schraubverbindungen werden die Schrauben und Muttern durch motorisch angetriebene Schrauber angezogen, und zwar in der Regel in vollautomatischer Arbeitsweise. Die Schrauber sind mit auswechselbaren Werkzeugen ausgerüstet, die jeweils an Abtriebsspindeln angeordnet sind. Diese können elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch angetrieben werden.
• Die bisher bekannten und auf dem Markt erhältlichen Maschinenschrauber sind mit außerordentlich hohen Drehzahlen der Schraubwerkzeuge bzw. der Abtriebsspindeln ausgelegt. Diese hohen Drehgeschwindigkeiten ermöglichen ein Anziehen der Schrauben in außerordentlich kurzer Zeit, nämlich in Bruchteilen von Sekunden. Der Nachteil dieser sehr schnellen Arbeitsweise besteht jedoch darin, daß die -Abschaltung der Schrauber nicht exakt steuerbar ist. Daraus entsteht wiederum der Nachteil, daß bei mit derartigen Maschlnenschraubern-hergestellten Schraubverbindungen keine durchgehend konstanten gewunschten Anzugsmomente in den Schraubverbindungen erzeugt werden können, sondern es treten u. U. erhebliche Abweichungen von einem Soll-Anzugsmoment auf.
• Bei einer Vielzahl von Schraubverbindungen ist aber erwünscht, daß eine bestimmte, immer wiederkehrende Spannung in den Schraubverbindungen erzeugt wird. Diese setzt voraus, daß die Schrauben bzw. Muttern beim Anziehen mit einem bestimmten Anzugsmoment beaufschlagt werden. Ein derartiges Soll-Anzugsmoment ist, wie dargelegt, mit den bisherigen Maschinenschraubern nicht erzielbar.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verfahren und Vorrichtung vorzuschlagen, mit denen Schraubverbindungen maschinell herstellbar sind, die eine bestimmte, erwünschte Spannung aufweisen aufgrund eines bestimmten, einstellbaren Soll-Anzugsmoments.
• Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Schrauben bzw. Muttern zunächst mit dem entsprechend ausgelegten Schrauber als Vorschrauber bis auf ein Anzugsmoment angezogen werden, welches nicht größer ist als das Soll-Anzugsmoment und daß anschließend die Schrauben und Muttern mit einem Prüf- und Nachziehschrauber geringer Drehzahl und mit exakter Drehmomentbegrenzung bis auf das Soll-Anzugsmoment angezogen werden.
• Bei der Erfindung wird demgemäß die Schraubverbindung in zwei aufeinander folgenden Arbeitsschritten hergestellt.
• Bei der ersten Bearbeitung wird mit hoher Geschwindigkeit die Schraubverbindung bis nahezu an das Soll-Anzugsmoment angezogen. Der zu diesem Zweck eingesetzte Vorschrauber ist so ausgelegt, daß das Soll-Anzugsmoment nicht überschritten wird. Überwiegend wird das durch den Vorschrauber aufgebrachte Anzugsmoment unter dem Soll-Anzugsmoment liegen.
• Danach wird ein neuartiger Prüf- und Nachziehschrauber eingesetzt, der ebenfalls motorisch angetrieben wird und der das in der Schraubverbindung vorhandene Anzugsmoment feststellt sowie erforderlichenfalls bis auf das Soll-Anzugsmoment bringt. Der Prüf- und Nachziehschrauber ist so ausgelegt, daß das Schraubwerkzeug mit einer äußerst geringen Drehzahl angetrieben wird, nämlich derart, daß zum Aufbringen des Differenzmoments bis zum Erreichen des Soll-Anzugsmoments eine ausreichende Zeit vergeht, die ein exaktes Abschalten des Antriebs des Schraubwerkzeugs ermöglicht.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens enthält einen Prüf- und Nachziehschrauber mit geringer Antriebsdrehzahl des Schraubwerkzeugs zum Feststellen des durch den Vorschrauber in die Schrauverbindung eingebrachten Anzugsmoments sowie zum eventuellen Nachziehen der Schraube bzw. Mutter bis auf das Soll-Anzugsmoment, wobei der Prüf- und Nachziehschrauber bei Erreichen des Soll-Anzugsmoments selbsttätig abschaltbar ist.
• Um die selbsttätige Abschaltung des Prüf- und Nachziehschraubers zu ermöglichen, ist dessen Antrieb (Motor- bzw.
• Getriebe) drehbar gelagert, insbesondere um dessen Antriebsachse. Während des Antriebs des Schraubwerkzeugs bis zum Erreichen des Soll-Anzugsmoments ist der Antrieb durch eine lösbare Arretierung fixiert, die bei Erreichen des Soll-Anzugsmoments den Antrieb freigibt, so daß dieser infolge des Reaktionsmoments aus der Schraubverbindung durchdreht.
• Die Abtriebsspindel bzw. das Schraubwerkzeug kommen dadurch zum Stillstand, während der Antrieb bis zur Abschaltung durchdreht. Es ist nach der Erfindung vorgesehen, daß das Lösen der Arretierung mit der Betätigung eines Schalters verbunden ist, der den Antrieb für den Prüf- und Nachziehschrauber unterbricht.
• Nachfolgend werden weitere Einzelheiten der Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung gibt einen Teil des erfindungsgemäßsn Prüf- und Nachziehschraubers im Schnitt wieder.
• Der überwiegende Teil der Bearbeitung einer Schraubverbindung wird nach den Vorstellungen der Erfindung durch einen bekannten Vorschrauber (nicht dargestellt) ausgeführt. Dieser Vorschrauber ist so ausgelegt, daß das Schraubwerkzeug mit außerordentlich hoher Geschwindigkeit die Schraube oder Mutter bewegt. Das durch diesen Vorschrauber übertragene Drehmoment ist so gewählt, daß nach Beendigung dieser Vorarbeit durch den Vorschrauber das Anzugsmoment in der Schraubverbindung nicht größer ist als ein für die Schraubverbindung erwünschtes Soll-Anzugsmoment. In der Regel wird das nach dem Vorschrauben vorhandene Anzugsmoment kleiner sein als das Soll-Anzugsmoment.
• Die insoweit vorbearbeiteten Schraubverbindungen werden dann durch den Prüf- bzw. Nachziehschrauber gemäß der erfindung bearbeitet. Dieser hat die Aufgabe, durch eventuelles weiteres Anziehen der Schraube bzw. Mutter ein Anzugsmoment in der Schraubverbindung zu erzeugen, das exakt dem Soll-Ansugsmoment entspricht. Zu diesem Zweck ist der Prüf- bzw. Nachziehschrauber so ausgelegt, daß ein Schraubwerkzeug 10 mit äußerst geringer Geschwindigkeit angetrieben wird. Dadurch nimmt die Prüf- bzw. Nachzieharbeit einen Zeitraum in Anspruch, der ein exaktes Abschalten des Gerätes bei Erreichen des Soll-Anzugsmoments ermöglicht.
• Das Schraubwerkseug10 wi.rd bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel des Prüf- und Nachziehschraubers über eine Abtriebsspindel 71 angetrieben, deren Drehbewegung durch einen im einzelnen nicht dargestellten Antrieb 12 erzeugt wird. Der Antrieb 12 kann beispielsweise aus einem um die eigene Antriebsachse drehbaren Antriebsmotor bestehen, der auf die Abtriebsspindel li einwirkt. Statt dessen kann der Antrieb 12 aus einer durch einen an anderer Stelle angeordneten Motor angetriebenen Getriebegruppe bestehen.
• Der Antrieb 12 ist mit der Abtriebsspindel 11 an bzw. in einer hülsenförmigen Halterung 13 gelagert. Die Halterung 13 ist wiederum drehbar, und zwar um die Längsachse der Abtriebsspindel 11, in einem äußeren, feststehenden Gehäuse 14 angeordnet. Die um die eigene Längsachse drehbare Halterung 13 ist arretierbar, und zwar durch eine federnde Raste 15.
• Die Raste 15 ist in bzw. an dem ortsfesten Gehäuse 14 angebracht und demgemäß ebenfalls ortsfest. Sie besteht bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem Rastenrad 16, welches in der Arretierstellung in eine Vertiefung 17 eintritt, die am Außenumfang einer auf der Halterung 13 angeordneten Rastenscheibe 18 gebildet ist.
• Das Rastenrad 16 ist drehbar an einem Kolben 19 angebracht, der in einem Zylinder 20 gegen die Belastung einer Feder 21 axial verschiebbar ist. Mit dem Kolben 19 ist ein Stößel 22 verbunden, der aus dem Zylinder 20 mit einem Ende austritt und bei Axialverschiebung einen Schalter 23 betätigt. Der Schalter 23 unterbricht bei Betätigung den Antrieb der Abtriebsapindel 11. Die Spannung der Feder 21 und damit die Arretierkraft der Raste 15 ist mit einer Einstellschraube 24 veränderbar.
• Bei der Bearbeitung, nämlich beim Prüfen und Nachziehen einer vorgeschraubten Schraubverbindung, wird zunächst durch den Antrieb 12 ein Drehmoment über die Abtriebsspindel 11 und das Schraubwerkzeug 10 auf die Schraube oder Mutter übertragen. Sobald ein erwünschtes Soll-Anzugsmoment in der Schraubverbindung erreicht ist, bewirkt das durch die Schraubverbindung erzeugte Gegenmoment ein Ldsen der Raste 15, nämlich ein Herausspringen des Rastenrades 16 aus der Vertiefung 17 infolge Drehung der Halterung 13 um die eigene Längsachse.
• Die nun nicht mehr fixierte Halterung 13 dreht mit dem Antrieb 12 durch, bis zur Abschaltung. Diese Abschaltung erfolgt allerdings unmittelbar beim Austritt der Raste 15 aus der Raststellung, nämlich durch Axialverschiebung des Stößels 22 bis zur Betätigung des Schalters 23. Der Antrieb der Abtriebsspindel 11 wird somit unmittelbar bei Erreichen des Soll-Anzugsmoments abgeschaltet.
• Die dargestellte Vorrichtung kann auch unmittelbar mit einem Vorschrauber zu einem Gerät vereinigt werden. In diesem Falle ist lediglich der Antrieb 12 so ausgestaltet, daß die Abtriebsspindel 11 mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und Drehmomenten angetrieben werden kann. Während einer ersten Arbeitsphase, nämlich beim Vorschrauben, wird durch ein entsprechendes Getriebe bzw. durch einen entsprechenden Motor ein verhältnismäßig geringes Drehmoment bei hoher Antriebsgeschwindigkeit der Abtriebsspindel 11 aufgebracht, wobei dieses Drehmoment unterhalb des die Arretierung auslösenden Soll-Anzugsmoments liegt. Durch Umschalten kann dann anschließend in der beschriebenen Weise das Gerät als Prüf- und Nachziehschrauber eingesetzt werden.

Claims (9)

Ansprüche

1. Verfahren zum Anziehen von Schrauben und Muttern auf ein gewünschtes Anzugsmoment (Soll-Anzugsmoment) mit Hilfe eines motorisch angetriebenen Schraubers hoher Drehzahl, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraube bzw.

Mutter zunächst mit dem entsprechend ausgelegten Schrauber als Vorschrauber bis auf ein Anzugsmoment angezogen wird, welches nicht größer ist als das gewünschte Soll-Anzugsmoment und daß anschließend die Schraube bzw. Mutter mit einem Prüf- und Nachziehschrauber geringer Drehzahl und mit exakter Drehmomentbegrenzung bis auf das Soll-Anzugsmoment angezogen wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Prüf- und Nachziehschrauber mit niedriger Drehzahl zum Fe-ststellen des durch den Vorschrauber in die Schraubverbindung eingebrachten Anzugsmoments sowie zum eventuellen Nachziehen der Schraube bzw. Mutter bis auf das Soll-Anzugsmoment, wobei der Prüf-und Nachziehschrauber bei Erreichen des Soll-Anzugsmoments selbsttätig abschaltbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Antrieb (12) des Prüf- und Nachziehschraubers und einer ein Schraubwerkzeug (10) tragenden Abtriebsspindel (11) eine Kupplung angeordnet ist, die bei Erreichen des Soll-Anzugsmoments den Antrieb für die Abtriebsspindel (11) unterbricht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (12) für die Abtriebsspindel (11) bzw. das Schraubwerkzeug (10) drehbar gelagert und durch eine lösbare Arretierung (15) fixiert ist, die bei Erreichen des Soll-Anzugsmoments lösbar ist, derart, daß der Antrieb (12) bei nicht drehendem Schraubwerkzeug (10) bzw. bei nicht drehender Abtriebsspindel (11) frei durchdreht.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Arretierung als ortsfeste, federnde Raste (15) ausgebildet ist, die mit einem Rastenrad (16) od. dgl. in eine Vertiefung (17) des drehbaren Teils des Antriebs (12) eintritt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (12) auf einer drehbar gelagerten Halterung (13) angeordnet ist, an der eine Rastenscheibe (18) mit Vertiefung (17) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Raste (15) in einem die Halterung (13) umgebenden ortsfesten Gehäuse (14) angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Anspruche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Raste (15) atif einem Schalter (23) z1t bschaltung de; Antriebs (12) bei Erreichen des Soll-Anzugsmoments einwirkt, invl)esoniere über einen axial -er-@@@@@@@@baren Stöße@.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Prüf- und Nachziehschrauber zugleich als Vorschrauber ausgebildet ist mit einem Antrieb hoher Drehzahl und geringen Drehmoments für den Antrieb der Abtriebsspindel (11) während des Vorschraubens und mit einem Antrieb (12) niedriger Drehzahl und höheren Drehmoments zum Prüfen und eventuellen Nachziehen der Schraubverbindung, wobei die Antriebe alternativ an die Abtriebsspindel (11) ankuppelbar sind.