DE2758674A1

DE2758674A1 - Verfahren und vorrichtung zum festziehen einer anordnung

Info

Publication number: DE2758674A1
Application number: DE19772758674
Authority: DE
Inventors: Jerry A Sigmund
Original assignee: Standard Pressed Steel Co
Current assignee: SPS Technologies LLC
Priority date: 1976-12-29
Filing date: 1977-12-29
Publication date: 1978-07-13
Also published as: CA1095611A; GB1594479A; JPS6312750B2; FR2382315A1; BR7708652A; FR2382315B1; SE440867B; DE2758674C2; SE7714820L; US4163310A; GB1594478A; IT1090847B; JPS5395399A

Description

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Standard Pressed Steel Go. _Maxi«iuanstbas5e43

Jenkintown, Pa. 190-4-6, USA

29.Dezember 1977

Verfahren und Vorrichtung zum Festziehen einer Anordnung

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Festsieh- und Festzieh-Steuersysteine und insbesondere auf Systeme zum Festziehen von Festziehmittela,die mehr als einen Installationsbereich während eines vollständigen Festziehvorganges ausüben. Gewindeschneidende Festzichmittel sind ein Beispiel für solche Festziehmittel.

Um ein ein Gewinde schneidendes Festziehmittel in eine nicht mit Gewinde versehene Werkstückbohrung in geeigneter V/eise einzubringen, muß ein erster Drehmomentwert erreicht werden, um das Gewinde zu schneiden, und ein abschließendes Festziehdrehmoment muß zugeführt werden, um das Befestigungsmittel in geeigneter Weise einzubringen und festzuziehen. Diese Drehmomente können jeweils als das gewindeschneidende Drehmoment und das den Sitz bewirkende Drehmoment bezeichnet werden. Um ein gewindeschneidendes Festziehmittel zu installieren, muß eine Bohrung geeigneter Abmessungen für ein Festziehmittel bestimmter Abmessungen in das Material des Werkstücks gebohrt, gestochen oder extrudiert werden, v/onach das Befestigungsmittel in die Bohrung hineingedreht

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wird. Die Toleranz in der Bohrungsgröße ist von kritischer Bedeutung. Ist die Bohrung zu klein, so kann das zum Hineintreiben des Befestigungsmittels erforderliche Drehmoment so groß werden, daß das Befestigungsmittel bei der Torsion versagt. Ist die Bohrung zu groß, so wird die Integrität der festgezogenen Verbindung gefährdet. Die Eigenschaften des Materials des Werkstückes, d.h. die Härte, Steifigkeit u.dgl. und die Dicke, haben ebenfalls einen Einfluß auf die Wirksamkeit eines gewindeschneidenden Befestigungsmittels. Wenn das gehärtete Gewinde des Befestigungsmittels in die Bohrung eintritt, so verschiebt das Gewinde des Befestigungsmittels das Werkstückmaterial, um ein passendes Gewinde zu bilden. Je weicher das Material ist, umso leichter ist das Gewinde zu bilden. Ist umgekehrt das Material hart, dicht und steif, so kann weniger Material verdrängt werden und es ist eine größere Energie erforderlich, um das Gewinde zu bilden. Der erforderliche,anfängliche Bohrungsdurchmesser für eine bestimmte Abmessung eines gewindeschneidenden Befestigungsmittels hängt daher von einer Anzahl von physikalischen Variablen ab, die alle im unterschiedlichen Maße sich auf die Energie oder das erforderliche Drehmoment zum Schneiden des Gewindes beziehen.

Gegenwärtige Befestigungswerkzeuge zum Installieren von gewindeschneidenden Befestigungsmitteln haben gewöhnlich eine änderbare Drehmomentsteuerung. Normal wird eine einzige Drehmomente ins teilung ausgewählt und in dem Werkzeug eingestellt, wobei der Drehmomentwert dem gewünschten endgültigen Pestziehwert entspricht. Diese Drehmomenteinstellung muß ausreichend hoch sein, um ein passendes Gewinde unter den schwersten Bedingungen der Bohrungsabmessungen, der Dicke und der Materialeigenschaften zu bilden, die zu erwarten sind. Jedoch muß dieses Drehmoment nicht so hoch eingestellt werden, um ein Abziehen der Gewindegänge zu bewirken, wenn die gleichen Variablen zusammenwirken, um das erforderliche, gewindebildende Drehmoment bei einer bestimmten Verbindung so gering

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wie möglich zu halten. Das Abziehen kann in geeigneter Weise als eine Art eines Gewindefehlers definiert werden, bei dem das innere Gewindematerial von übrigen Teil des Werkstückes abgeschert wird. Daher wird das Verhältnis des gewindeschneidenden Drehmomentes bis Z¹Om abstreifenden Drehmoment kritisch, wenn eine Anzahl von Verbindungen selbst in dem gleichen Werkstückmaterial hergestellt werden soll. Außerdem soll ein Befestigungsmittel bestimmter Abmessungen in eins Vielzahl von Bohrungen mit sich ändernden Anfangsdurchmessern in unterschiedlichen Materialien mit Hilfe eines einzigen Befestigungswerkzeuges installiert werden, die unterschiedliche physikalische Eigenschaften haben.

Fig. 1 zeigt zwei Drehmoment-Umdrehungs-Kurven, die die Extreme der physikalischen Bedingungen darstellen, die bei zwei getrennten Verbindungen in dem gleichen oder unterschiedlichen Werkstücken auftreten können. Keine einzelne Drehmomenteinstellung erfüllt beide Bedingungen. Wird z.B. das Drehmoment auf einem Wert eingestellt, der in dem Installationswerkzeug L(Tg)-D"3 entspricht, so kann das Befestigungsmittel B bis zum richtigen Sitzdrehmoment festgezogen werden, jedoch reicht dieser Wert nicht aus, um das Gewinde im Befestigungsmittel A zu schneiden. Wird andererseits ein Drehmomentwert C(^s^A^ ^ⁿ dem Werkzeug eingestellt, so werden die Gewindegänge in dem Befestigungsmittel B abgestreift. Genau dieses Problem hat die Benutzung von automatischen Festziehanordnungen zum Festziehen von gewindeschnoidenden Befestigungsmitteln sehr stark eingeschränkt und hat auch die Benutzung von gewindeschneidenden Befestigungsmitteln selbst in vielen Konstruktionsanwendungen begrenzt, wo ihre Anwendung sonst von Vorteil gewesen wäre. Diese und andere Probleme sollen durch die Erfindung beseitigt \ferden.

Es ist daher ein allgemeiner Zweck und Ziel der Erfindung, ein Festzieh- und Steuersystem zum zuverlässigen Festziehen

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einer Anordnung bis zu einer bestimmten Festziehbedingung zu schaffen, bei der die Anordnung ein Befestigungsmittel aufweist, das mehr als einen Installationsbereich auf einer graphischen Darstellung von zwei Festzieheigenschaften während eines vollständigen Festziehvorganges ausübt. Es ist ein weiteres Ziel, ein Festzieh- und Steuersystem zun zuverlässigen Installieren von gewindeschneidenden Befestigungsmitteln zu schaffen, wie z.B. von gewindeschneidenden Befestigungsmitteln in eine Vielzahl von Werkstückmaterialien bei einer geringstmöglichen Kenntnis der physikalischen Eigenschaften der festzuziehenden Verbindung. Es ist ein weiteres Ziel, ein Festzieh- und Steuersystem zum Erzeugen von Gewindegängen in einem passenden Werkstückmaterial und zum an schließenden Festziehen des Befestigungsmittels auf eine bestimmte Festziehbedingungen in dem Werkstück zu schaffen.

Diese und weitere Ziele werden erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Festziehen einer Anordnung auf eine vorbestimmte Festziehbedingung erreicht, v/obei die Anordnung ein Befestigungsmittel aufweist, das mehr als einen Installationsbereich während eines vollständigen Festziehvorganges ausübt. Die Vorrichtung weist eine Einrichtung zum Eingeben von Festzieheigenschaften in das Befestigungsmittel, eine Einrichtung zum Erzeugen von Signalen, die die eingegebenen Eigenschaften angeben, eine Einrichtung zum Bestimmen, wann mindestens eines der die eingegebenen Eigenschaften angebenden Signale eine erste Bedingung erreicht hat, die angibt, daß die Anordnung den ersten Installationsbereich übertroffen hat, eine Einrichtung zum Bestimmen, wann die Anordnung bis auf die bestimmte Festziehbedingung während des zweiten Installationsbereich angezogen ist, und eine Einrichtung zum Unterbrechen der Eingabe der Festzieheigenschaften an das Befestigungsmittel, wenn die bestimmte Festziehbedingung erreicht ist, aufweist.

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Gemäß einem bevorzugten Csdanken der Erfindung wird ein Festzieh- und Steuersystem zum automatischen Festziehen eines Befestigungsmittel auf eine vorbestimmte Festsiehbedingung in einem Werkstück geschaffen, wobei das Befestigungsmittel von der Art ist, die mehr als einen Installationsbereich auf einer graphischen Darstellung von zwei Festzieheigenschaften während eines vollständigen Festziehvorganges ausübt. Typische derartige Befestigungsmittel sind gewindeschneidende Befestigungsmittel, die zuerst ein passendes Gewinde in einem Werkstückmaterial schneiden und danach in dem Werkstück bis auf eine bestimmte Lastbedingung festgezogen werden. Solche Befestigungsmittel zeigen in typischer Weise eine Kurve von zwei miteinander in Beziehung stehenden Eingabe-Festziehbedingungen, wie Drehmoment und Umdrehung oder Drehmoment und Zeit, wobei der das Gewinde schneidende Bereich durch einen im wesentlichen linearen Teil der Kurve, gefolgt von einem markanten Steigungsabfall gekennzeichnet ist und ein Zwischenbereich sowie ein Festziehbereich eine etwa gleiche Form wie der gewindeschneidende Bereich haben. Der Zwischenbereich kann irgendeine von verschiedenen Formen haben- Die Vorrichtung wird anhand verschiedener Ausführungsbeispiele zum Bestimmen des Gradienten der Drehmoment-Umdrehungs-Kurve erläutert, über die die Anordnung einschließlich des gewindeschneidenden Befestigungsmittels festgezogen wird, wobei bestimmt wird, wenn eine erste Bedingung auftritt, die angibt, daß das Gewinde geschnitten ist, und danach bestimmt, wann der Festziehbereich erreicht wurde, und die Gradienteninformation der Kurve benutzt, um zu bestimmen, wann das Festziehen bei der bestimmten Festziehbedingung beendet werden soll. In typischer V/eise kann diese bestimmte Festziehbedingung die Streckgrenze der Anordnung sein.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der Gradient benutzt, um das Auftreten der ersten Bedingung zu bestimmen, die dem gewindeschneidenden Bereich der Kurve folgt. Der augenblickliche Drehmomentv/ert bei der ersten

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Bedingung wird erhalten und gespeichert und das Pestziehen wird beendet, wenn das augenblickliche Drehmoment eine bestimmte Beziehung zu dem augenblicklichen Drehinomentwert bei der ersten Bedingung erreicht.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert. Im einseinen zeigt:

Fig. 1 eine graphische Darstellung des Drehmoments über der Umdrehung, die extreme Bedingungen beim Installieren eines gewindeschneidenden Befestigungsmittels zeigt,

Fig. 2 eine graphische Darstellung einer typischen Drehmoment-Umdrehungs-Kurve, die eine Anzahl von unterschiedlichen möglichen Eigenschaftsformen zeigt, die durch Befestigungsmittel erzeugt werden können, die mehr als einen Installationsbereich zeigen,

Fig. 3 ein schematisches Blockschaltbild einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 4 ein schematisches Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 5 ein schematisches Blockschaltbild, das eine dritte Ausführungsform der Erfindung zeigt.und

Fig. 6 ein Teil-Blockschaltbild, das vierte und fünfte Ausführungsformen der Erfindung zeigt.

Wie zuvor erläutert, zeigt Fig. 1 eine graphische Darstellung des Drehmoments über der Umdrehung, die Festziehkurven für zwei Befestigungsmittel angibt, die mehr als einen Installationsbereich haben. Ein Installationsbereich ist gewöhnlich

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so definiert, daß er einen Teil mit einer positiven Steigung, gefolgt von eina-a markanten Steigungsabfall hat. Bei der folgenden Erläuterung ist daran zu erinnern, daß die vorliegende Erfindung sich auf irgendein Befestigungsmittel bezieht, das mehrere Installationsbereiche während eines vollständigen Festziehvorganges hat. Lediglich zur Erläuterung wird im folgenden auf gewindeschneidende Schrauben Bezug genommen. In Fig. 1 ist zu erkennen, daß das Drehmoment zum Schneiden eines Gewindes A F(T~)."3 ^u°d das Drehmoment zum Festsetzen des Befestigungsmittels A beide höher sind als die zugehörigen Werte f (T„)g3 Γ(Το)η"1 für das Befestigungsmittel B sind. Da diese Änderungen beim Gewindesehneid- und Festzieh-Drehmoment von Bohrung zu Bohrung in dem gleichen V/erkstück oder in unterschiedlicher! Werkstücken auftreten kann und da es keinen zuverlässigen Weg für die Bestimmung im voraus gibt, welcher jeweiliger Wert in einer bestimmten Bohrung erreicht wird, gibt es keine einzige Drehmomentainstellung, die bei einem herkömmlichen automatischen Festziehwerkzeug voreingestellt werden kann, um zuverlässig eine Anzahl von Befestigungsmitteln in Bohrungen zu installieren, die sich ändernde physikalische Eigenschaften haben.

Um dieses Problem zu beseitigen, sieht die Erfindung eine getrennte Steuerung über den Gewindeschneidvorgang und den endgültigen Festziehvorgang vor. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, gibt der Bereich I den Gewindeschneidbereich an, der durch einen Anfangsteil unterhalb des Punktes A, gefolgt von einem im wesentlichen linearen Teil zwischen den Punkten A und B und einem nachfolgenden nicht linearen Teil über den Punkt B hinaus gekennzeichnet ist. Der Punkt F auf der Drehmoment-Umdrehungs-Kurve neben dem Ende des Gewindeschneidbereichs I gibt das Drehmoment an, das zum Schneiden eines passenden Gewindes in einer Werkstückbohrung erforderlich ist. Der Punkt F gibt dann das Erreichen einer ersten Bedingung gerade oberhalb des Gewindeschnaidbereichs an und der Drehmoment

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wert am Punkt F wird als das Gewindeschneiddrehmonent (Tj.) bezeichnet. Der Bereich Il ist ein Zwischen- oder Ubergangsbereich, bei dem das Drehmoment in verschiedener V/eise in Bezug auf die Drehung des Befestigungsmittels sich ändern kann. In der Kurve 1 beginnt das Drehmoment fast unmittelbar nach dein Erreichen (Tj.) sich zu vermindern und die Drehmoment-Umdrehungs-Kurve nimmt eine negative Steigung oder Gradienten im Bereich II an. Nach einer etwas weiteren Drehung hört das Drehmoment auf abzufallen und beginnt wieder zu steigen, wobei die Steigung der Kurve sich von negativ auf positiv ändert. Wenn die Steigung im wesentlichen konstant ist, etwa beim Punkt G, hat das endgültige Festziehen des Befestigungsmittels in der Verbindung begonnen. 3ei der Kurve bleibt das Drehmoment relativ konstant nach Erreichen von (T-p) und, nachdem eine etwas weitere Drehung stattgefunden hat, beginnt es abzufallen und steigt dann wieder an, wie im Fall der Kurve 1. Bei der Kurve 3 bleibt der Drehmomentwert nach Erreichen von (TjO konstant und beginnt dann anzusteigen, was den Beginn des endgültigen Festziehbereichs der Kurve angibt. Bei der Kurve 4- steigt der Drehiaomentwert weiter nach Erreichen von (Tj₁) entweder, wie gezeigt, in einer im wesentlichen linearen Weise oder in einer nichtlinearen Weise, bis ein merkbarer Anstieg in der positiven Steigung auftritt, was den Beginn des endgültigen Festziehbereichs der Kurve angibt. Der Bereich III gibt den endgültigen Festziehbereich der Kurve an, bei dem zusätzliches Drehmoment an das Befestigungsmittel gegeben wird, um die endgültige Festziehbedingung z.B. bei (Tg) zu erreichen. Mit anderen Worten kann eine bestimmte Größe von Spannbelastung in das Befestigungsmittel bei der bestimmten Befestigungsbedingung eingegeben werden. Dieser Bereich der Kurve umfaßt einen im wesentlichen linearen Bereich, wie auch im Fall des im wesentlichen linearen Bereichs des Gewindeschneidbereichs. Notwendigerweise braucht keine Beziehung zwischen der relativ

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konstanten Steigung des im wesentlichen linearen Bereichs in Bereich I und in dem Bereich III bestehen. Die Steigung im Bereich III wird teilweise durch Faktoren bestimmt, die durch Fremdteile zwischen den passenden Gewindegängen, Schmiermittel zwischen den passenden Gewindegängen und Beschichtungen auf dem Befestigungsmittel unter anderen Faktoren gegeben sind. Eine vollständige Erläuterung dieses Punktes, wie auch weiterer, noch später angegebener Punkte, ist in der US-PS 3 982 4-19 enthalten. Das Befestigungsmittel wird bis zu einer bestimmten Festziehbedingung angesogen, die durch den Punkt H auf der Kurve angegeben ist, an dem ein weiteres Festziehen unterbrochen wird.

Eine Ausführungsform des Festzieh- und Steuersystems in der erfindungsgemäßen Ausbildung ist in Fig. 3 gezeigt. Das Festsiehsystem 10 weist einen Bolsenschlüssel 12 mit einen Motor 14-, einer Ausgangsantriebswelie 15 und einem Antriebsbacken 18 auf. Die Antriebswelle 16 wird von dem Motor 14-angetriebe-n, um ein Drehmoment an ein von dem Antriebsbackan 13 beaufschlagten Befestigungsmittel zuzuführen und dieses zu drehen. Der Bolzenschlüssel 12 kann von irgendeinem herkömmlichen Typ sein und wie es am üblichsten ist, kann der Motor 14 durch Luft angetrieben sein, wobei der Fluß des Strömungsmittels durch ein elektrisch betätigtes Elektromagnet-Steuerventil 20 gesteuert werden. Es ist darauf hinzuweisen, daß der Motor 14- aber auch elektrisch, hydraulisch oder irgendeine Kombination von pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch sein kann. Die genauen Einzelheiten des Bolzenschlüssels sind zu einem Verständnis der Erfindung nicht erforderlich, so daß hier keine detaillierte Beschreibung angegeben wird.

Zwischen dem Gehäuse des Motors 14- und einem starren Rahmen der den Bolzenschlüssel trägt, ist eine geeignete Umfonner-

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oder Drehmomentaelle 24 zum Erzeugen eines sich ändernden Signals vorgesehen, das das an das Befestigungsmittel abgegebene augenblickliche Drehmoment angibt. Die Drehmomentzelle 24 kann irgendeine aus einer Vielzahl von bekannten, herkömmlichen Einrichtungen sein, wobei sie bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ein etwas flexibles kreisringförmiges Glied mit Dehnungsmeßstreifen 25 ist, die auf seiner Außenumfangsflache so befestigt sind, daß das Reaktionsdrehmoment auf den Bolzenschlüssel gemessen und ein elektrisches Signal erzeugt wird. Das Reaktionsdrehmoment ist natürlich gleich jedoch entgegengesetzt dem an das Befestigungselement gegebenen Drehmoment. Auf der Antriebswelle 16 und vorzugsweise innerhalb des Motors 14 ist drehbar mit ihr ein geeigneter Codierer 26 vorgesehen, der mit einem Annäherungsdetektor 28 zum Erzeugen von Signalen zusammenarbeitet, die die inkrementell Winkelverschiebung oder Drehung des Befestigungsmittels angeben. Der Codierer 26 kann irgendeiner aus einer Vielzahl von geeigneten Einrichtungen sein und weist bei diesem Ausführungsbeispiel eine Reihe von Zähnen 30 auf, die an seinem Außenumfang ausgebildet sind* Der Annäherungsdetektor 28 erfaßt die Gegenwart von Metall und damit das Hindurchlaufen der Zähne und erzeugt ein elektrisches Signal, das bestimmte Inkremente der Winkeldrehung angibt. Obwohl Beispiele für Drehmoment- und Drehmeßeinrichtungen beschrieben wurden, ist darauf hinzuweisen, daß irgendeine von einer Vielzahl von leicht erhältlichen Einrichtungen zum Erzielen der angegebenen Wirkungen in Verbindung mit der Erfindung benutzt werden kann.

Eine Steuerschaltung 31 ist wirkungsmäßig dem Bolzenschlüssel zugeordnet, um das Festziehen des Befestigungsmittels zu steuern, und weist ein Gradientenberechnungssystem auf, das den augenblicklichen Gradienten oder die Steigung der Drehmoment-Umdrehungs-Kurve bestimmt, die als graphische Darstellung für das jeweilige festzuziehende Befestigungsmittel aufgetragen

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werden kann, und erzeugt ein diese angebendes elektrisches Signal. Das Gradientenberechnungssystem weist ein Schieberegister 32 auf, dem das augenblickliche Drehmomentsignal (T) zugeführt wird und dessen Ausgangssignal durch die Drehsignale (iO bei festen Inkrementen der Winkeldrehung getaktet wird. Das Ausgangssignal (T.) des Schieberegisters 32 ist daher ein das Drehmoment einer bestimmten Anzahl von Graden der Drehung vor der augenblicklichen Drehung angebendes Signal und wird über einen herkömmlichen Zweistellungsschalter 34 an einen Vergleicher 36 gegeben. Die augenblicklichen Drehmomentsignale (T) von dar Drehmomentzelle 24 werden über einen herkömmlichen Zweistellungsschalter 38 an einen weiteren Eingang des Vergleichers 3S gegeben. Der Vergleicher 36 in Form einer geeigneten Subtraktionsschaltung erhält das Signal (T) und das Signal (T^,,) von dem Schieberegister 32 und erzeugt ein Ausgangssignal, das die Differenz zwischen beiden angibt. Da die Drehmomentsignale über feste Inkremente der Drehung subtrahiert werden, gibt das Ausgangssignal des Vergleichers 36 den augenblicklichen Gradienten der Drehmoment-Umdrehungs-Kurve im Gewindeschneidbereich I des Festziehvorgangs an.

Während Drehmoment und Drehung bei dein vorliegenden Ausführungsbeispiel gewählt wurden, ist darauf hinzuweisen, daß irgendeine andere auf das Drehmoment bezogene Funktion, wie die Längung des Befestigungsmittels, die Spannung, die Motorgeschwindigkeit, die Kompression einer Abstandsscheibe, der Drehmomentgradient usw. benutzt v/erden kann, wie auch irgendeine andere Funktion, die dem fortgesetzten Festziehen des Befestigungsmittels zugeordnet ist, wie der Zeit, Belastung usw. Beispiele dieser zusätzlichen Parameter, die zum Steuern dei Festziehens eines Befestigungsmittels benutzt v/erden können, sind in der US-Patentanmeldung Serial No. 672 093 vom 31.3.1976 und der US-Patentanmeldung Serial No. 672 094 vom 31-3-1976 beschrieben.

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Ia der ersten Stellung des Schalters 34 sind die Kontakte 4-0 und 42 miteinander verbunden. Wie im einzelnen später erläutert wird, wird bei Erzeugung eines Steuersignals, das angibt, daß eine erste Bedingung erreicht wurde, bei der das Gewindeschneiddrehmoment (Tj₁) erzeugt wurde, der Schalter 34 auf die zweite Stellung umgelegt, in der der Kontakt 40 mit einem Kontakt 44 verbunden wird. In gleicher Weise ist in der ersten Stellung des Schalters 38 der Kontakt 46 mit einem Kontakt 48 verbunden, während in der zweiten Stellung der Kontakt 46 mit einem Kontakt 50 verbunden ist.

An diesem Punkt ist darauf hinzuweisen, daß, ob v/o hl die Drehmoment-Umdrehungs-Kurve in Pig. 2 im wesentlichen linear vom Punkt A bis zum Punkt B im Bereich I ist, dieser Teil der Kurve zeitweilige Spitzen enthalten kann, die durch zeitweiliges Fressen der passenden Gev/indegänge oder durch zeitweiliges Beschleunigen der Drehung durch einen Hangel oder aber zuviel Schmiermittel an einem bestimmten Punkt der Gewindegänge für irgendein bestimmtes Befestigungsmittel bedingt sind. Das Ausgangssignal des Komparators 36, das ein Signal konstanter Größe sein würde, wenn die Drehmonent-Uradreliungs-Kurve genau linear vom Punkt A zum Punkt B verlaufen würde, kann daher bestimmte Änderungen haben. Normalerweise ist der Gradient der Kurve im wesentlichen konstant vom Punkt A bis zum Punkt B, d.h. die Kurve nähert sich einer geraden Linie an, ist jedoch dieser Teil der Kurve nicht linear, so erreicht der Gradient einen typischen Maximalwert. Dieser Teil kann daher als im wesentlichen gerader Teil der Kurve angesehen werden. Aus diesem Grund kann das Gradientenberechnungssystem Schaltungen zum Bestimmen und Speichern des maximalen Gradienten umfassen, der bis zu irgendeinem Punkt längs der Drehmoment-Umdrehungs-Kurve erfaßt wurde, d.h. bis zu irgendeinem Punkt im Gewindeschneidbereich I der Kurve. Tatsächlich wird der maximale Gradient, der in dem im wesentlichen linearen Teil des Bereichs I auftritt, als der Gradient für diesen

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Bereich der Kurve betrachtet. Nur der maximale Gradient wird gespeichert und wird der konstante Gradient des im wesentlichen linearen Teils der Kurve, wie dieses im einzelnen später erläutert wird. Daher ist eine Speicherschaltung 52 vorgesehen, die ein den bisher aufgetretenen maximalen Gradienten angebendes Signal speichert, und ein Vergleicher 54 ist vorgesehen zum Vergleichen der augenblicklichen Gradientensignale mit dem zuvor gespeicherten maximalen Gradientensignal vcn der Speicherschaltung 52.Ist ein augenblickliches Gradientensignal CGInst(i)U größer als ein gespeichertes Gradientensignal CG (1)3 ist, so wird

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das augenblickliche Gradientensignal in der Speicherschaltung 52 gespeichert. Eine nähere Beschreibung der Speicherschaltung 52 und der Vergleicherschaltung 5^- ist in der zuvor erwähnten US-PS 3 982 4-19 enthalten. Es ist darauf hinzuweisen, daß, um sicherzustellen, daß das Steuersystem nicht vorzeitig vor dem Punkt A in dem Anfangs- oder Voranziehteil des Bereichs I abschaltet, die Berechnung des Drehmoaentgradienten verzögert werden kann, bis der Punkt A' auf dem im wesentlichen linearen Teil der Kurve erreicht ist. Anders ausgedrückt, kann die Drehung vor dem "Einschalt"-Punkt A' vernachläßigt werden, bis ein Drehmocantwert (T.,) erreicht wurde. In Verbindung damit wird auf die US-PS 3 974- 883 insbesondere Fig. 3 und die zugehörige Beschreibung für ein besseres Verständnis dieses Punktes hingewiesen. Um die Gradientenberechnungsschaltung am Punkt A¹ einzuschalten, kann ein Anliegungsgenerator 35 benutzt werden, um ein Signal zu erzeugen, das einen voreingestellten Drehmomentwert (T^t) angibt, das in typischer Weise bei etwa 20% bis 50% des vorweggenommenen Gewindeschneiddrehmomentwertes (Tp) liegt. Das Signal von dem Generator 35 wird zusammen mit dem Drehmomentsignal (T) von dem Bolzenschlüssel an einen Vergleicher 37 in Form einer geeigneten Subtraktionsschaltung gegeben. Wenn der augenblickliche Drehmomentwert (T) gleich dem voreingestellten Drehmomentwert (T.,) ist,

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wird ein Signal (P) ausgegeben, damit der Yergleicher 36 mit der Bestimmung des Drehmomentgradienten beginnen kann. Das Signal [G , (1)3 von der Speicherschaltung 52, das den maximalen Gradienten in dem im wesentlichen linearen Teil der Kurve angibt, wird an eine Teilerschaltung 56 gegeben, wo der maximale gespeicherte Gradientenwert durch einen bestimmten festen Wert geteilt wird, um das Signal zu vermindern. In typischer Weise wird das maximale Gradientensignal auf etwa 25% bis 75% des Spitzen- oder maximalen Wertes vermindert, gewöhnlich auf etwa 2/3 des Maximalwertes Das verminderte Signal von der Teilerschaltung 56 £%G

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wird zusammen mit dem augenblicklichen Gradientensignal i (1)1 von dem Vergleicher 36 an einen Vergleicher 58 in Form einer Subtraktionsschaltung gegeben. Wenn die beiden Eingangssignale für den Vergleicher 58 annähernd gleich sind, wird ein Ausgangssignal (S) erzeugt, das benutzt wird, um die Schalter 34· und 38 jeweils in ihre zweiten Stellungen umzuschalten, bei denen der Kontakt 40 mit dem Kontakt 44 und der Kontakt 46 mit dem Kontakt 50 verbunden sind. Das Ausgangssignal (S) gibt an, daß die erste Bedingung in dem Gewindeschneidbereich erreicht wurde. Das heißt, der Punkt F, der den Gewindeschneid-Drehmomentwert (Tj₁) in Fig. 2 angibt, wurde erreicht. Danach muß der Übergangsbereich II durchlaufen werden, bevor der Festziehbereich III erreicht wird.

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, werden, wenn die Schalter 34 und 38 sich jeweils in ihren zweiten Stellungen befinden, Signale (T) von dem Bolzenschlüssel und (T^) ^{von dem} Schieberegister 32 in einen Vergleicher 60 eingegeben, der die gleiche Funktion wie der Vergleicher 36 hat. ITm irgendwelche Ungenauigkeiten im Bereich III der Fig. 2 zu-rermeiden, kann ein zweiter Anliegungspegel als eine Funktion des Gewindesehneiddrehmomentes (T^) benutzt werden. Dieses wird durch Bestimmung des Gewindeschneiddrehmomentes (Tp) und durch sein Multiplizieren mit einer festen Konstanten erreicht, um den Anlie-

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gungsdrehmomentwert für den Anziehbereich III zu erstellen. Das Signal (S) vom Yergleicher 58 betätigt einen im Ruhezustand offenen Schalter 59 in seine geschlossene Stellung·, wodurch das Ausgangsdrehmomentsignal (T) von dem Bolzenschlüssei an eine Abtast- und Halteschaltung 60 gelangen kann. Der Gewindeschneiddrehmomentwert (T-™) wird gespeichert und ein Ausgangssignal von der Schaltung 60, das diesen angibt, wird in eine Multipliziererschaltung 61 gegeben, wo es mit einer festen Konstanten (K) multipliziert wird. Die Kontante (K) kann in typischer Weise irgendein Wert zwischen 0,5 und 1,5 in Abhängigkeit von der charakteristischen Form der Drehmoment-Umdrehungs-Kurve im Bereich II und der Art der festzuziehenden Verbindung sein. Ein bevorzugter Wert von 1,1 kann in den neisten Fällen benutzt werden, bei denen die Kurve ähnlich den Kurven 1 und 2 in Fig. 2 geformt ist. Das Ausgangssignal (KTp) vom Multiplizierer 61 wird an einen Anliegungsvergleicher 53 in Form einer geeigneten Subtraktionsschaltung gegeben, wobei das andere Eingangssignal für den Vergleicher 63 der augenblickliche Drehmonentwert (T) ist. Das Ausgangssignal (V) von Vergleicher 63 dient zur Verzögerung der Berechnung des augenblicklichen Gradienten [^T_PS4-(2)^ in den Vergleicher 60, bis der zweite, im wesentlichen lineare Teil der Kurve erreicht ist, wie dieses durch die Punkte G für die verschiedenen Beispiele der Kurve angegeben ist. Es ist jedoch darauf hinzu-weisen, daß die Benutzung von Anliegungswerten nur wahlweise ist, und daß das bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gezeigte Steuersystem auch ohne Benutzung von Anliegungssignalen (P) und (V) zur Einschaltung funktionieren kann. Der augenblickliche Gradient C^Gi_n . (2)~\ vom Vergleicher 60 wird an einen Vergleicher 64 zusammen mit einem maximalen Gradientensignal EG (2)1 von der Speicherschaltung 66 gegeben, die mit der Speicherschaltung 52 vergleichbar ist. Das maximale Gradientensignal wird durch eine bestimmte feste Konstante in einer Teilerschaltung 68 geteilt, die gleich der Teiler-

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schaltung 56 ausgebildet ist, und das Ausgangssignal von der Teilerschaltung 68 D^*iaax^²^ wird zusammen mit dem augenblicklichen Gradientensignal CGj_nst(2)^ vom Vergleicher 60 an einen Vergleicher 70 gegeben, der gleich dem Vergleicher 58 ausgebildet ist. Wenn die beiden Signale annähernd gleich sind, was das Erreichen der endgültigen Festziehbedingung angibt, die durch den Punkt H im Bereich III der Drehmoment-Umdrehungs-Kurve der Fig. 2 dargestellt ist, erzeugt der Vergleicher 70 ein Signal (Q) für das Elektromagnetventil 20, was dadurch geschlossen wird, wodurch das Festziehsystem 10 abgeschaltet wird. Es ist darauf hinzuweisen, daß der Abschaltpunkt in typischer Weise an der Streckgrenze der Verbindung liegt.

In Fig. 4- ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Das in Fig. 4- gezeigte System ist gleich einem Teil des in Fig. 3 gezeigten Systems, so daß gleiche Bezugszeichen für gleiche Bauelenente benutzt werden. Das in Fig. 4 gezeigte Festzieh- und Steuersystem v/eist einen Bolaenschlüssel auf, der genau gleich dem in dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel ist. Drehmoment (T)- und Winkelmeßwerte (O) werden an das Schieberegister 32 gegeben, das ein Ausgangssignal (T.) erzeugt, das das Drehmoment bei einer bestiramten Anzahl von Winkelgraden der Drehung vor der augenblicklichen Drehstellung angibt. Das Ausgangs signal (Tj^) vom Schieberegister 32 wird zusammen mit dem augenblicklichen Drehmomentsignal (T) an den Vergleicher 36 gegeben. Der in Form einer Subtraktionsschaltung aufgebaute Vergleicher 36 erzeugt ein Signal,das den augenblicklichen Gradienten (^Gj_nst) der Drehmoment-Umdrehungs-Kurve angibt, über die das Befestigungsmittel festgezogen wird. Wie bei dem vorherigen Ausführungsbeispiel, kann ein Anliegungsgenerator 35 eingefügt werden, um irgendwelche Eingangssignale in dem Teil der Kurve unterhalb des Punktes A in Fig. 2 zu vernachlässigen. Das Ausgangssignal vom Anliegungsgenerator 35 (^ta'^ ^v;i^rd zusammen mit dam

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augenblickliches Brehnoneirfcsignal (T) an den Anliegungsvergleichsr 37 gegeben, der ein Ausgangssignal (P) erzeugt, wenn die beiden Werte annähernd gleich sind. Das Ausgangssignal (P) wird benutzt, um den Vergleicher 36 einzuschalten, damit die Berechnung des augenblicklichen Gradienten (G-J- . ) begonnen wird. Der auftretende maximale Gradient (G„ _v) wird in der Speicherschaltung 52 gespeichert und kontinuierlich mit dem augenblicklichen Gradientensignal (Gj .n im Vergleicher 54- verglichen. Das maximale Gradientensignal (G^ ) wird dann in der Teilerschaltung 56 geteilt, deren Ausgangssignal (^^Gj.j_ax) ^mit ^dem augenblicklichen Gradientensignal (G^ .) im Vergleicher 58 verglichen wird, um zu bestimmen, wann das Gewindeschneiddrehmoment (TjO in Fig. 2 erreicht ist. Das Ausgangssignal (3) vom Vergleicher 58 wird benutzt, um einen im Ruhezustand offenen Schalter 72 zu schließen. V/enn der Schalter ^r/? geschlossen ist, so sind die Kontakte 7'*- und 76 miteinander verbunden, wodurch das augenblickliche Drehmonentsignal (T) an eine Abtast- und Halteschaltung 78 gegeben werden kann, die den augenblicklichen Drehmomentwert (Tp) bei dar ersten Bedingung (Punkt F in Fig. 2) speichert. Das Ausgangssignal (Tp) von der Abtast- und Halteschaltung 78 wird an eine Iiultiplisiererschaltung 80 gegeben, die den Drehnomentv/ert bei der ersten Bedingung mit einer festen Größe (K) multipliziert. Dieser feste Wert (K) kann durch experimentelle Versuche an Verbindungen bestimmt werden, die gleich dem festzuziehenden Typ shd . Ein vorhersehbares Verhältnis zwischen dem Gewindeschneid-Drehmomentwert (T-p) und dem endgültigen Anziehdrehmomentwert (Tg) bei dem endgültigen Festziehzustand, wie an der Streckgrenze der Verbindung, existiert für einige Verbindungen. Für Verbindungen, bei denen diese voraussagbare Beziehung gilt, bewirkt eine Steuerung, die auf einem endgültigen Drehinomentwert (T^) beruht, der eine Beziehung zu dem gemessenen Gewindeschneid-Drehmomentwert (Tj₁) hat,, eine ausreichende Genauigkeit. Das Ausgangssignal (KTp) von der

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Multipliziererschaltung 80 wird zusammen mit dem augenblicklichen Drehmoment (T) vom Kontakt 76 des Schalters 72 an einen Vergleicher 82 in Form einer geeigneten Subtraktionsschaltung gegeben. Wenn die zwei Werte annähernd gleich sind, wird ein Ausgangssignal (U) von dem Vergleicher 82 erzeugt und an das Elektromagnetventil 20 gegeben, wodurch der Strömungsmittelfluß an das Festziehsystem 10 abgeschaltet wird.

In den Fig. 5 und 6 sind verschiedene weitere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung gezeigt, die jetzt erläutert werden. Jedes der Ausführungsbeispiele weist ein Festziehsystem 10 auf, das identisch dem zuvor in Fig. 3 gezeigten und beschriebenen Festziehsystem ist. Während jedes Ausführungsbeispiel ein Steuersystem ähnlich dem Steuersystem 31 in Fig. 3 hat, das Drehmoment- und Umdrehungssignale von dem Bolzenschlüssel benützt, ist darauf hinzuweisen, daß irgendeines der in den US-PSen 3 97* 883 oder 3 982 419 sowie den US-Patentanmeldungen Serial No. 672 093 vom 31.März 1976 und Serial No. 672 094 vom 31.'März 1976 beschriebenen Steuersysteme an seiner Stelle benutzt werden kann. Die Offenbarungen der angegebenen Patente und Patentanmeldungen werden hiermit in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung einbezogen. Es ist außerdem darauf hinzuweisen, daß irgendein Steuersystem zum Erfassen eines gewünschten Punktes auf einer Kurve von zwei Variablen der in Fig. 2 gezeigten Art ebenfalls benutzt werden können. Werden andere Eingangsfestzieheigenschaften als Drehmoment und Umdrehung benutzt, so können diese Parameter leicht ersetzt werden, wie dieses in den angegebenen Patenten und Patentanmeldungen beschrieben ist.

In Fig. 5 ist ein Ausführungsbei^iel gezeigt, bei dem die Umdrehung (0^) bei dem Gewindeschneiddrehmoment (Tp) bestimmt wird, eine feste Größe der Drehung oberhalb von (θ^,)

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vorbeilaufen darf und danach ein minimaler positiver Gradient erfaßt werden muß, bevor die Steuerschaltung aktiviert wird, um den endgültigen Festziehzustand zu bestimmen. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Steuerschaltung bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel gleich der in Fig. 3 gezeigten ist, mit der Ausnahme der Anliegungserfassung und der Einschaltschaltung. Das Ausgangssignal (S) vom Vergleicher 58, das das Erreichen des Punktes F in Fig. 2 angibt, schließt einen im Ruhezustand offenen Schalter 100, wodurch das Umdrehungssignal (0) von einer Summierschaltung 102 an eine Abtast- und Halteschaltung 104 gelangen kann. Inkrementelle Umdrehungsimpulse (^Δ0) von dem Bolzenschlüssel v/erden in der Schaltung 102 summiert, um das Umdrehungssignal (Θ) zu erzeugen. Das Umdrehungs-Signal (θ-ρ) am Gewindeschneidpunkt F wird in der Schaltung iO4 gespeichert, deren Ausgangssignal an eine Verzögerungsschaltung 106 gegeben wird, die auch ein Signal (V/) von einem Vergleicher 108 erhält. Der in Form einer geeigneten Subtraktionsschaltung aufgebaute Vergleicher 108 erhält das Umdrehungssignal (Θ) von der Summierschaltung 102 und ein Signal (θ™) das eine feste Größe der Umdrehung oberhalb von (Qj₁) angibt, von einem Signalgenerator 110 und gibt ein Signal (V/) ab, wenn die beiden Eingangssignale annähernd gleich sind. Der Signalgenerator 110 wird auf einen festen Wert eingestellt, der in geeigneter Weise durch Versuche an Verbindungen bestimmt wird, die von dem festzuziehenden Typ sind. Bei Erhalt des Signals (W), läßt die Verzögerung sschaltung 106 ein Signal (V/¹) hindurch, um einen Vergleicher 112 in Form einer geeigneten Subtraktionsschaltung einzuschalten, der auch das augenblickliche Gradientensignal ^j_nS4- bi)-7 ^°^Ώ ^{dem Ver}S^lei^ctier 36 (Fig. 3) und ein voreingestelltes positives Gradientensignal /T⁺^r ±J7 von einem Signalgenerator 114 erhält. Der Wert vom Signalgenerator 114 ist der minimale positive Gradient, der erfaßt v/erden muß, bevor die Steuerschaltung aktiviert wird, um

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den endgültigen Festziehzustand, wie am Punkt H im Bereich III der Fig. 2, zu erfassen. Der minimale positive Gradientenwert kann auch durch Versuche bestimmt werden, die an Verbindungen durchgeführt werden, die gleich der festzuziehenden Verbindung sind. Es ist darauf hinzuv/eisen, daß eine geeignete, herkömmliche Schaltung bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel benutzt werden kann, um den weiteren Empfang von Signalen Ζ"~^&ΐ_η3-£(ΐ)-7 vom Vergleicher 36 zu bewirken, nachdem das Signal (S) erzeugt wurde. Da dieses gewünschte Ergebnis leicht durch eine übliche Schaltungsausbildung erreicht werden kann, werden dazu keine weiteren Erläuterungen gegeben. Wenn die zwei Eingangssignale für den Vergleicher 112 annähernd gleich sind, so v/ird ein Ausgangs-Signal (X) erzeugt, um dan Vergleicher 60 (Fig. 3) einzuschalten, der augenblickliche Drehmomentsignale (T) vom Bolzenschlüssel und Signale (T^) ^vom Schieberegister 32 erhält. Das Signal (X) ist dann das Signal, das das Steuersystem in dem Festziehbereich III "einschaltet". Der übrige Teil des Steuersystems arbeitet in der gleichen Weise, wie dieses in Verbindung mit Fig. 3 erläutert wurde.

In Fig. 6 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem ein negativer Gradient nach dem Erreichen des Gewindeschneiddrehmomentes (Tp) gesucht wird. Danach wird die Steuerschaltung bei der Erfassung eines minimalen positiven Gradienten aktiviert. Dieses Ausführungsbeispiel ist für die Benutzung mit Verbindungen vorgesehen, die eine Drehmoment-Umdrehungs-Kurve ähnlich der Kurven I oder 2 in Fig. 2 haben. Wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel der Fig. 5 ist darauf hinzuweisen,daß die Steuerschaltung bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die gleiche ist, wie die in Fig. 3 gezeigte, mit Ausnahme der Anliegungserfassung und der Einschaltungsschaltung. Das Ausgangssignal (S) vom Vergleicher 58 schließt einen im Ruhezustand offenen Schalter 120, wodurch das augenblickliche Gradientensignal /T^¹J_n t(i)-"? ^{vom Ver}~

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2%

gleicher 36 an einen Eingang eines Vergleichers 122 in Form einer ßubtraktionsschaltung gelangen kann. Der andere Eingang des Vergleichers 122 erhält ein negatives Signal (-G) von einem Signalgenerator 124, das ein endliches, negatives Gradientensignal angibt. Wenn die Erehmoment-Umdrehungs-Kurve für die festzuziehende Verbindung eine negative Steigung annimmt, so wird das Gradientensignal ^^-G-J. . (*\J im wesentlichen gleich dem negativen Signal (-G) vom Signalgenerator 12-'+ und ein Ausgangssignal (Y) wird erzeugt. Das Signal (Y) wird benützt, um einen Vergleicher 124 einzuschalten, der das augenblickliche Gradientensignal Z*~^Gi_nst(i)-7 ^{und ein si}S^nal (^+GInst^ ^erllält» das einen minimalen positiven Gradienten von einem Signalgenerator 126 angibt. Der Wert eines solchen minimalen positiven Gradienten kann in geeigneter Weise durch Versuche bestimmt werden, die an Verbindungen des auch festzuziehenden Typs durchgeführt werden. Bei Erreichen des minimalen positiven Gradienten gibt der Vergleich er 124 ein Signal (Z) ab, um den Vergleicher 60 einzuschalten, der den Gradienten /"^T_n-H(O)-Z i^Q Festziehbereich III der Fig. 2 bestimmt, wie dieses zuvor in Verbindung mit der Steuerschaltung der Fig. 3 erläutert wurde.

Im Falle, daß eine Drehmoment-Umdrehungs-Kurve ähnlich der Kurven 3 oder 4 in Fig. 2 durchlaufen wird, können der Vergleicher 122 und Signalgenerator 124 in Fig. 6 fortgelassen werden. In einem solchen Fall wird,nachdem das Gewindeschneiddrehmoment (T-p) erreicht ist und der Schalter 120 geschlossen ist, ein minimaler positiver Gradient durch den Vergleicher 124 gesucht, was angibt, daß der Festziehbereich III erreicht wurde.

Nachdem verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben wurden, sollte klar sein, daß verschiedene Systeme zum Festziehen einer Anordnung einschließlich eines Befestigungsmittels offenbart wurden, das mehr als einen Installations-

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bereich bis zu einem genau bestimmten Festziehzustand bei
irgendeiner Art von 3ohrung durchläuft. Ein solcher Typ
eines Befestigungsmittels ist ein Gewinde bildendes Befestigungsmittel und ein Beispiel eines bestimmten Festziehzustandes ist die Streckgrenze der Verbindung. Die beschriebenen Systeme sind zuverlässig, genau, relativ billig herzustellen und erfordern nur ein minimales Maß an Vorkenntnis über die jeweilige, festzuziehende Verbindung. Die
vorliegende Erfindung befriedigt ein seit langem bestehendes Bedürfnis auf dem Gebiet automatischer Festziehsysteme für die Art der beschriebenen Befestigungsmittel.

Obwohl vorstehend verschiedene Ausführungsbeispiele von Festzieh- und Steuersystemen nach Maßgabe der Erfindung erläutert wurden, werden dea Fachmann verschiedene Änderungen und Modifikationen sofort klar, die damit innerhalb des allgemeinen und in den Patentansprüchen angegebenen Erfindungsgedankens liegen.

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Patentansprüche

1J Vorrichtung zum Festziehen einer Anordnung bis zu einem jest'immten Festziehzustand, wobei die Anordnung ein Festziehmittel aufweist, das mehr als einen Installationsbereich während eines vollständigen Festziehvorgangs hat, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (10) zum Eingeben von Festziehgrößen an das Festziehiaittal, durch Einrichtungen (24,28) zum Erzeugen von die eingegebenen Festziehgrößen angebenden Signalen, durch eine erste Einrichtung (36,52,54,56,58) zum Aufnehmen der die eingegebenen Festziehgrößen angebenden Signale zum Bestimmen, wann mindestens eines der Signale einen ersten Zustand erreicht hat, der angibt, daß die Anordnung den ersten Installationsbereich überschritten hat und zum Erzeugen eines dieses angebenden Signals (S) , durch eine zweite, auf das Ausgangssignal (3) der ersten Einrichtung (36.-58) ansprechende Einrichtung (60, 64,63,66,68,70; 78,80,82) zum Bestimmen, wann die Anordnung bis auf den bestimmten Festziehzustand in dem zweiten Installationsbereich angezogen ist, und zum Erzeugen eines dieses angebenden Steuersignals (Q) und durch eine auf das Steuersignal (Q)ansprechende Einrichtung (20) zum Unterbrechen der Eingabe von Festziehgrößen an das Befestigungsmittel. .

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ORIGINAL INSPECTED

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Einrichtung (36 ... 58) eine Einrichtung (36), die auf die die eingegebenen Festziehgrößen angebenden Signale anspricht, ua ein den augenblicklichen Gradienten der Xurve angebendes Signal zu. erzeugen, über die die Anordnung angesogen wird und die für die eingegebenen Festziehgrößen aufgetragen werden kann, und eine auf das augenblickliche Gradientensignal ansprechende Einrichtung (52,54-j 56,58) sun Bestimmen einer merkbaren Änderung der Steigung in dem ersten Installationsbereich auf der Kurve der eingegebenen Festziehgrößen aufweist, wobei die auf das Gradientensignal ansprechende Einrichtung (52,5^-j56,58) eine Einrichtung (52,56,53) zum Speichern des augenblicklichen Gradientensignals in dem ersten Installationsbereich und zum Erzeugen eines Signals umfaßt, das angibt, daß der erste Zustand erreicht ist, wenn das augenblickliche Gradientensignal einen bestimmten Prozentsatz des gespeicherten Signals erreicht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η zeichnet, daß das gespeicherte Signal den maximalen Gradienten in dem ersten Installationsbereich der Kurve der eingegebenen Festziehgrößen angibt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß die eingegebenen Festziehgrößen Drehmoment und Umdrehung sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die eingegebenen Festziehgrößen Drehmoment und Zeit sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung (10) zum Eingeben von Festziehgrößen ein motorgetriebener Bolzenschlüssel ist,

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und daß die eingegebenen Pestziehgrößen Kotorgeschv/indigkeit und Umdrehung sind.

7· Vorrichtung nach Anspruch 4-, dadurch gekenn· zeich net, daß mindestens eines der die eingegebenen Festsiehgrößen angebenden Signale, das durch die erste Einrichtung (36...58) bestimmt ist, der augenblickliche Drehmomentwert bei dem ersten Zustand ist, und daß die zweite Einrichtung

(60 70; 78,80,82) das Steuersignal (Q), das angibt, daß

die Anordnung auf den bestimmten Festziehaustand angezogen ist, erzeugt, wenn der augenblickliche Drehmomentv:ert eine bestimmte Beziehung zu dem augenblicklichen Drehmomentwert bei dem ersten Zustand erreicht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Einrichtung (10) zum Eingeben
von Festziehgrößen an das Befestigungsmittel einen Bolzenschlüssel aufweist.

9- Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , daß das Befestigungsmittel ein passendes Innengewinde in der Anordnung erzeugen kann.

10. Vorrichtung zum Festziehen einer Anordnung bis zu einem bestimmten Festziehzustand durch Zuführen von einzugebenden Festziehgrößen, wobei die Anordnung ein Befestigungsmittel umfaßt, das mehr als einen Installationsbereich während
eines vollständigen Festziehvorganges hat, dadurch gekennzeichnet,, daß ein Steuersystem (31) Einrichtungen (24,28) zum Erzeugen von die eingegebenen Festziehgrößen angebenden Signalen, eine erste Einrichtung (36, 52,54,56,58), die auf die die Festziehgrößen angebenden Signale anspricht, um zu bestimmen, wann mindestens eines der Signale einen ersten Zustand erreicht hat, der angibt, daß die Anordnung den ersten Installationsbereich überschritten hat,

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und um ein dieses angebendes Ausgaagssignal zu erzeugen, und eine zv;eite, auf das Ausgangssignal der ersten Einrichtung (36... 53) ansprechende Einrichtung (60,63,64·, 66,68, 70*,78, 80, 82) aufweist, die bestimmt, wann die Anordnung bis auf den bestimmten Festziehzustand in den zweiten Installationsbereich angezogen ist, und ein dieses angebendes · Steuersignal erzeugt.

11. Vorrichtung zum Festziehen einer Anordnung bis zu einem bestimmten Festziehzustand, wobei die Anordnung ein mit Gewinde versehenes Festziehmittel und eine V/erkstückkombination aufweist, wobei das Festziehmittel ein passendes Gewinde in den Werkstückmaterial schneidet und eine für die an das Festziehmittel eingegebenen Festziehgrößen aufgetragene Kurve einen Gewindeschneidbereich, und einen Festziehbereich, die von eiaem Übergangsbereich gebrennt sind, während eines vollständigen Festziehvorgangs aufweist, ge kenn zeichnet durch eine Einrichtung (10) zum Zuführen von Festziehgröiien an dan Festziehmittel, durch Einrichtungen (24,28) zum Erzeugen von die eingegebenen Festziehgrößen angebenden Signalen, durch eine erste Einrichtung (36), die auf die die eingegebenen Festziehgrößen angebenden Signale anspricht, um ein Signal zu erzeugen, das den augenblicklichen Gradienten der Kurve, über die die Anordnung angezogen wird, angibt, wobei diese Kurve für die eingegebenen Festziehgrößen aufgetragen werden kann, durch eine auf das augenblickliche Gradientensignal der ersten Einrichtung (36) ansprechende zweite Einrichtung (52,5^-) zum Bestimmen einer merkbaren Änderung in der Steigung innerhalb des Gewindeschneidbereichs auf der Kurve der eingegebenen Festziehgrößen und zum Erzeugen eines Signals, das das Erreichen eines ersten Zustands angibt, durch eine auf das den ersten Zustand angebende Signal ansprechende dritte Einrichtung (56,58) zum Bestimmen, wann der Festziehbereich erreicht wird und zum Erzeugen eines cieses angebenden Signals, durch eine durch das Signal der

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dritten Einrichtung (56,53) eingeschaltete vierte Einrichtung (60), die auf die die eingegebenen Festziehgrößen angebenden Signale zum Erzeugen eines Signals anspricht, das den augenblicklichen Gradienten der Kurve in dem Festziehbereich angibt, durch eine auf das augenblickliche Gradientensignal der vierten Einrichtung (60) ansprechende fünfte Einrichtung (4,66) zum Bestimmen einer merkbaren Änderung in der Steigung in dem Festziehbereich und zum Erzeugen eines Steuersignals, das angibt, daß der bestimmte Festziehzustand der Anordnung erreicht ist, und durch eine auf das Steuersignal ansprechende Einrichtung (20) zum Unterbrechen der Zuführung der Festziehgrößen an das Festziehmittel.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die dritte Einrichtung (55,58) eine Einrichtung zum Bestimmen des augenblicklichen Wertes einer der eingegebenen Festziehgrößen bei dem ersten Zustand, eine Multipliziereinrichtung (56) zum Multiplizieren des Wertes dieses einen die eingegebenen Festziehgrößen angebenden Signals bei dem ersten Zustand und einen Vergleicher (58) aufweist, der den multiplizierten Wert dieses einen die eingegebenen Festziehgrößen angebenden Signals und des augenblicklichen Wertes dieses einen die eingegebenen Festziehgrößen angebenden Signals zum Erzeugen eines Ausgangssignals (S), wenn seine Ausgangssignale annähernd gleich sind, erhält, wobei dieses Ausgangssignal das Signal der dritten Einrichtung (56,58) ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch g eke η η -zeichnet , daß diese eine der eingegebenen Festziehgrößen das Drehmoment ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die dritte Einrichtung eine Bestimmungseinrichtung (104) zum Bestimmen des augenblicklichen Wertes

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—ο —

einer der eingegebenen Festziehgrößen bei dem ersten Zustand und sun Erzeugen eines diesen angebenden Signals, eine Verzögerungseinrichtung (106,108,110) sum Verzögern der Weitergabe des Signals der ersten Einrichtung (36) während eines festen zusätzlichen Maßes dieser einen eingegebenen Festziehgröße, eine Signalerzeugungseinrichtung (114) zum Erzeugen eines Signals, das einen festen positiven Gradienten angibt, und eine Vergleichseinrichtung (112) aufweist, die von dem verzögerten Signal der Bestimmungseinrichtung (104) einschaltbar ist und das Gradientensignal der ersten Einrichtung (36) und das feste positive Gradientensignal erhält, UEi ein Ausgangssignal (X) zu erzeugen, wenn die an sie gegebenen Eingangsgradientonsignale annähernd gleich sind, wobei dieses Ausgangssignal (X) das Signal der dritten Einrichtung ist.

15- Vorrichtung nach Anspruch 1-4-, dadurch g eic e η η zeichnet , daß diese eins der eingegebenen Festziehgroßen die Umdrehung ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , daß die Verzögerungseinrichtung (106,108, 110) eine Sign alerzeugungseinrichtung (110) zum Erzeugen eines ein festes Haß von Umdrehung angebenden Signals und eine Vergleichseinrichtung (108) auf v/eist, die das Signal der Signalerzeugungseinrichtung (HO) und ein die Umdrehung des Festziehmittels angebendes Signal erhält, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, wenn ihre Eingangssignale annähernd gleich sind, wobei die Verzögerungseinrichtung (106,108,110) das Signal der Bestimmungseinrichtung (104) erhält und von dem Ausgangssignal (W) der Vergleichseinrichtung (108) getaktet ist, um das Signal der Bestiinmungseinrichtung (104) hindurchzulassen.

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17· Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die dritte Einrichtung eine erste Signalerzeugungseinrichtung (124) zun Erzeugen eines einen endlichen negativen Gradienten angebenden Signale, eine erste Vergleichseinrichtung (122), die das Gradientensignal der ersten Einrichtung (36) und das endliche negative Gradientensignal zum Erzeugen eines Ausgangssignals erhält, v;enn die eingegebenen Gradientensignale im wesentlichen gleich sind, eine zweite Signalerzeugungseinrichtuns (126) zum Erzeugen eines einen festen positiven Gradienten angebenden Signals und eine zweite Vergleichseinrichtung (124) aufweist, die von den Ausgangssignal der ersten Vergleichseinrichtung (122) einschaltbar ist, und das Gradiantensignal der ersten Einrichtung (36) und das feste positive Gradientensignal zum Erzeugen eines Ausgangssignals erhält, wenn die an sie gegebenen Gradientensignale einander etwa gleich sind, wobei das Ausgangssignal (Z) das ^ignal der dritten Einrichtung ist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die dritte Einrichtung eine Signalerzeugungseinrichtung (114,126) zum Erzeugen eines einen festen positiven Gradienten angebenden Signals und eine Vergleichseinrichtung (112,124) aufweist, die das Gradientensignal der ersten Einrichtung (36) und das feste positive Gradientensignal erhält, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, wenn die an sie gegebenen Gradientensignale etwa gleich sind, wobei das Ausgangssignal (X,Z) das Signal der dritten Einrichtung ist.

19· Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die zweite Einrichtung (52,5^) eine Einrichtung (52) zum Speichern des augenblicklichen Gradientensignals der ersten Einrichtung (36) und zum Erzeugen des Signals für den ersten Zustand, wenn das augenblickliche

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Gradientensignal einen bestimmten Prozentsatz des gespeicherten Signals hat, auf v/eist.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet , daß die fünfte Einrichtung (64,66) eine Einrichtung (66) zum Speichern des augenblicklichen Gradientensignals der vierten Einrichtung (60) und zum Erzeugen des Steuersignals, wenn das augenblickliche Gradientensignal einen bestimmten Prosentsatz des gespeicherten Signals hat, aufweist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das gespeicherte Signal der zweiten Einrichtung (52,54) den maximalen Gradienten in dem Gewindeschneidbereich und das gespeicherte Signal der fünften Einrichtung (64,66) den maximalen Gradienten in dem Festziehbereich angeben.

2."'. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet , daß die eingegebenen Festziehgrößen Drehmoment und Umdrehung sind.

23. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die eingegebenen Festziehgrößen Drehmoment und Zeit sind.

24. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch g e k e η η ζ e i ch η e t , daß die Einrichtung (10) zum Zuführen der einzugebenden Festziehgrößen einen motorgetriebenen Bolzenschlüssel umfaßt und daß die eingegebenen Festziehgrößen die Motorgeschi/indigkeit und Umdrehung sind .

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25· Verfahren zum Festziehen einer Anordnung auf einen bestimmten Festziehzustand, wobei die Anordnung ein Festziehmittel aufweist, das mehr als einen Installationsbareich während eines vollständigen Festziehvorganges hat, dadurch gekennzeichnet , daß einzugebende Festziehgrößen dem Festziehmittel zugeführt werden, daß die eingegebenen Festziehgrößen angebende Signale erzeugt werden, daß bestimmt wird, wann mindestens eines der die eingegebenen Festziehgrößen angebenden Signale einen ersten Zustand erreicht hat, der angibt, daß die Anordnung den ersten Installationsbereich überschritten hat, daß bestimmt wird, wann die Anordnung auf den bestimmten Festziehzustand in dem zweiten Installationsbereich als eine Funktion des ersten Zustandes angezogen wurde, und ein dieses angebendes Steuersignal erzeugt wird und daß die Zuführung der einzugebenden Festziehgrößen an das Festziehmittel in Abhängigkeit von dem Steuersignal unterbrochen wird.

26. Verfahren nach Anspruch 25 , dadurch gekennzeichnet , daß der erste Zustand durch Erzeugen eines Signals, das den augenblicklichen Gradienten der Kurve angibt, über die die Anordnung angezogen wird und die für die eingegebenen Festziehgrößen aufgetragen werden kann, und durch Bestimmen einer merkbaren Änderung in der Steigung in dem ersten Installationsbereich auf der Kurve der eingegebenen Festziehgrößen durch Speichern des augenblicklichen Gradientensignals während des ersten Installationsbereichs und Erzeugen eines Signals, das angibt, daß der erste Zustand erreicht wurde, wenn das augenblickliche Gradientensignal einen bestimmten Prozentsatz des gespeicherten Signals hat, bestimmt wird.

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27- Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet , daß das gespeicherte Signal den maximalen Gradienten in dem ersten Installationsbereich der Kurve der eingegebenen Festsiehgrößen angibt.

28. Verfahren nach Anspruch 2'7, dadurch gekennzeichnet , daß als Festaiehgrößen Drehmoment und Umdrehung eingegeben werden.

29. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet , daß als Festziehgrößen Drehmoment und Zeit eingegeben werden.

30. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch g e k e η η -

ζ a i c h η 3 t , daß die Festziehgrößen mit einem motorgetriebenen Bolsenschlüssel als Ilotorgeschwindigkeit und Undrahung eingegeben v/erden.

31. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet , daß mindestens eines der die eingegebenen Festziehgrößen angebenden und bestimmten Signale einen augenblicklichen Drehmomentwert bei dem ersten Zustand hat und daß das Steuersignal, das angibt, wenn die Anordnung auf den bestimmten Festziehzustand angezogen ist, erzeugt wird, wenn der augenblickliche Drehmomentwert eine bestimmte Beziehung zu dem augenblicklichen Drehnomentwert bei dem ersten Zustand hat.

32. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet , daß die Festziehgrößen an das Festziehmittel mit Hilfe eines Bolzenschlüssels eingegebeawerden.

3.'· Verfahren nach Anspruch 25, dadurch g e ke η η zeichnet , daß mit dem Festziehmittel ein passendes Innengewinde in der Anordnung erzeugt wird.

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34. Vorrichtung ^zua Einbringen eines gewindeschneidenden Festziehmittels in einem Werkstück bis zu einem endgültigen festgesogenen Zustand, gekennzeichne t durch eine Einrichtung (10) zum Zuführen von Drehmoment an das Festziehmittel, durch eine Einrichtung (36,52,54,56,58) zum Bestimmen des Drehmomentes, das zum Erzeugen eines Innengewindes in dem Werkstück erforderlich de t, und durch eine auf das das Gewinde schneidende Drehmoment ansprechende Einrichtung (60,63,64,66,.68,70; 78,80,82) zum Pestziehen des Festziehmittels auf den endgültigen festgezogenen Zustand.

35· Vorrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet , daß der endgültige festgezogene Zustand einen Drehmomentwert hat, der eine Beziehung zu dem gewindeschneidenden Drehmoment hat.

36. Vorrichtung zum Einbringen eines gevindeschneidenden Festziehmittels in einem Werkstück bis zu einem endgültigen festgezogenen Zustand, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (10) zum Zuführen von Drehmoment an das Festziehmittel und durch eine Einrichtung (36,52,54,56,58) zum Bestimmen, daß ein Innengewinde in dem Werkstück erzeugt ist und nach Maßgabe davon das Festziehmittel bis zu dem endgültigen festgezogenen Zustand anziehbar ist.

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