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1. WO2006048420 - VERFAHREN ZUR STEUERUNG EINES ANZUGVERHALTENS EINER SCHRAUBEINRICHTUNG

Anmerkung: Text basiert auf automatischer optischer Zeichenerkennung (OCR). Verwenden Sie bitte aus rechtlichen Gründen die PDF-Version.

[ DE ]

Verfahren zur Steuerung eines Anzuqverhaltens einer
Schraubeinrichtung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Anzugverhaltens einer Schraubeinrichtung mit einem insbesondere elektrischen Antriebsmotor.

Bekannte Schraubeinrϊchtungen weisen einen elektrischen Antriebsmotor auf, der über ein Getriebe mit einer Aufnahmeeinrichtung verbunden ist, die zur Aufnahme des Schraubwerkzeugs, beispielsweise einer Schraubennuss, dient. Um eine Schraube beispielsweise mit einem vorgegebenen Drehmoment anzuziehen, ist es bekannt, Abtriebsdrehmomente der Schraubeinrichtung über die Stromaufnahme des Motors zu bestimmen. Hierbei werden jedoch die Bedingungen des einzelnen Schraubfalls nicht berücksichtigt. Insbesondere die Reibung im Gewindegang und unter dem Schraubenkopf ist je nach Art der verwendeten Schraube, der Länge der Schraube etc. unterschiedlich. Ein weiteres Problem ist die nach dem Abschalten des Antriebsmotors der Schraubeinrichtung verbleibende Rotationsenergie, die auch nach dem Abschalten der Schraubeinrichtung zu einem Weiterdrehen der Schraube fuhrt.

Zwar wird der Motor bei einem bestimmten Strom abgeschaltet, aber je nach Schraubfall wirkt sich die Rotationsenergie unterschiedlich auf das Stillstandsdrehmoment aus. Die zum Zeitpunkt des Abschaltens in der Schraubeinrichtung gespeicherte Energie wird je nach „Widerstand der Schraube" in eine Drehmomenterhöhung oder einen Weiterdrehwinkel umgewandelt.

Hieraus ergibt sich die Konsequenz, dass die Stromaufnahme dos Motors nicht grundsätzlich (unabhängig vom Schraubfall) einem Abtrϊebsmoment zugeordnet werden kann. In der Praxis muss die Schraubeinrichtung auf den einzelnen Schraubfall eingemessen werden. Für den Hersteller einer solchen Schraubeinrϊchtung bedeutet dies, dass die Angabe des Drehmomentbereiches sich auf einen Referenzschraubfall bezieht oder für jeden Schraubfall des Anwenders eine Zuordnung der Schraubereinstellung bestimmt werden muss. Verändern sich die Bedingungen, bei denen die Schraubeinrichtung eingestellt wurde, wird auch das Ergebnis beeinflusst.

Auf Grund des Nachlaufens der Schraubeinrichtung ist das exakte Anzugsdrehmoment der Schraube nicht bekannt und kann je nach Schraubfall stark variieren.

Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, die Drehzahl des Motors beim Abschalten möglichst klein zu halten, so dass das Nachlaufen verringert ist. Hierdurch wurde sich jedoch die Schraubzeit verlängern.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, am Abtrieb der Schraubeinrichtung, d. h„ an der Werkzeugaufnahme einen Drehmoment und/ oder einen Drehwinkelsensor vorzusehen. Die Sensorsϊgnale müssen sodann an eine Steuerung übertragen und von dieser verarbeitet werden. Hierbei kann die beim Abschalten der Schraubeinrichtung verbleibende Rotationsenergie berücksichtigt werden. Durch einen entsprechenden Abzug vom Soll-Drehmoment wird das Abschaltdrehmoment bestimmt. Derartige Schraubeinrichtungen weisen jedoch den Nachteil auf, dass im Bereich des Abtriebs empfindliche Sensoren vorgesehen sein müssen, die entsprechend geschützt werden müssen. Ferner ist es erforderlich, zur Übertragung der Sensorsigπale im Bereich rotierender Teile Datenubertragungskabel vorzusehen. Derartige Schraubeinrichtungen sind daher störanfällig.

Da die Bestimmung des Anzugsdrehmomentes stark von Reϊbeinflüssen abhängig ist, ist es ferner bekannt, anstatt der Bestimmung des Drehmoments den Drehwinkel zu bestimmen. Auf Grund des Drehwinkels kann eine Längenänderung der Schraube, die eine Vorspannkraft erzeugt, definiert werden. Die Bestimmung des Drehwinkels ist unabhängig von Reibwerten, die beispielsweise im Gewinde oder unter dem Schraubenkopf auftreten. Auf Grund von Setzungserscheinungen und Klaffungen, die auf die Erzeugung der Vorspannkraft Einfluss haben, ist es jedoch nicht ausreichend, die Vorspannung allein über den Drehwinkel zu bestimmen. Durch auftretende Setzungen wird die geforderte Längenänderung der Schraube, die drehproportional zur Vorspannkraft ist, verringert. Bei dem Vorspannen über den Drehwinke! muss somit sichergestellt sein, dass die zu verspannenden Bauteile gefugt sind.

Um eine möglichst definierte Vorspannkraft zu erzeugen, ist somit eine Kombination aus dem Drehmoment und dem Drehwinkel besser geeignet. Das Fügemoment bzw. das Anzugsmoment wird hierbei so gewählt, dass alle Bauteile gefügt sind und mit dem Drehwinkel die Vorspannkraft der Schraubverbϊndung erzeugt wird.

Wenn die Kombination aus Drehmoment und Drehwinkel in einem Arbeitsgang durchgeführt wird, kann ferner eine Kontrolle durchgeführt werden. Hierbei wird beim Vorspannen einer Schraubverbindung mittels Drehmoment der überstrichene Drehwinkel als Kontrollparameter genutzt. Ebenso kann beim Vorspannen mittels Drehwinkel das Drehmoment als Kontrolle genutzt werden. Eine Schraubverbindung hat nur dann die geforderte Vorspannung, wenn sowohl das erforderliche Drehmoment als auch der geforderte Drehwinkel innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbereichs lägen.

Eine Schraubeinrichtung, in der sowohl das Drehmoment als auch der Drehwinkel berücksichtigt werden, ist beispielsweise in DE 101 33 923 beschrieben. Bei der hier beschriebenen Schraubeinrichtung wird die Schraube zunächst unter Messung des Drehmoments angezogen, bis ein Fügemoment erreicht ist. Anschließend erfolgt ein Weiterdrehen der Schraube um einen vorgegebenen DrehwϊnkeL Der Drehwinkel wird hierbei gemessen, wobei vor Erreichen des geforderten Soll-Drehwinkels unter Berücksichtigung von in Probeläufen ermittelten Korrekturwerten der Antrieb vorzeitig abgeschaltet wird, um das gewünschte Soll-Drehmoment und den gewünschten Soll-Winkel innerhalb eines Toleranzbereichs zu treffen. Bei diesem Verfahren ist das Durchfuhren von Probeläufen zur Ermittlung von Korrekturwerten erforderlich. Es wäre somit eine Vielzahl von Probeläufen erforderlich, wenn eine Vielzahl unterschiedlicher Schraubfällc berücksichtigt werden soll.

Ferner ist es aus DE 40 33 494 bekannt, für die Winkelmessung einen Nullpunkt zu bestimmen. Ausgehend von diesem Nullpunkt wird anhand von durchgeführten Vorversuchen ein zu erwartender Nachlaufwinkel bestimmt und sodann ein Anzugswinkel festgelegt. Voraussetzung dieses Verfahrens ist somit ein aufwändiges Bestimmen eines Nullpunkts sowie das Durchfuhren von Vorversuchen zur Bestimmung des IMachlaufwinkels. Der Nullpunkt ist hierbei derjenige Winkel, an dem ein Fugen der Bauteile erfolgt ist. Hierbei ist insbesondere auch zu berücksichtigen, dass in der diesem Verfahren zu Grunde liegenden Theorie davon ausgegangen wird, dass es sich bei den zu fugenden Teilen um im Wesentlichen einfach zu fügenden Teile handelt, die eine ebene Oberfläche aufweisen. Dies ist beispielsweise im Stahlbau der Fall, da im Stahlbau große Toleranzen auftreten. Dies ist beispielsweise auch bei oberflächenbehandelten Teilen der FaIi. Im Stahlbau ist dieses Verfahren daher nicht einsetzbar, da der hier definierte Nullpunkt bei schwer zu fügenden Teilen nicht denjenigen Punkt bezeichnen würde, in dem die Teile gefügt sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Steuerung eines Anzugverhaltens einer Schraubeinrichtung zu schaffen, mit dem ein vorgewähltes Drehmoment und/ oder ein vorgewählter Drehwinkel auf einfache Weise, insbesondere ohne das Vorsehen von Sensoren am Abtrieb, erreicht werden kann.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 8.

Bei einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Steuerung eines Anzugverhaltens einer Schraubeinrϊchtung erfolgt die Überwachung des Drehmoments. Hierzu wird zunächst die aktuelle zeitliche Änderung der Motordrehzahl sowie das aktuelle Motordrehmoment ermittelt. Dies kann durch einen an der Abtriebswelle des Motors vorgesehenen Drehzahlsensor erfolgen. Als Drehzahlsensor ist vorzugsweise ein optischer Drehzahlsensor vorgesehen, um durch das elektrische Feld des Motors hervorgerufenen Störungen zu vermeiden. Ferner wird ein aktuelles Drehmoment, das an der Schraube, d. h. am Abtrieb bzw. der Werkzeugaufnahme der Schraubeinrichtung auftritt, bestimmt. Hierbei erfolgt die Bestimmung des aktuellen an der Schraube auftretenden Drehmoments in Abhängigkeit der aktuellen zeitlichen Änderung der Motordrehzahl sowie des aktuellen Drehmoments Erfindungsgemäß wird ein Restdrehmoment bestimmt. Bei dem Restdrehmoment handelt es sich um das verbleibende Drehmoment, das nach dem Abschalten der Schraubeinrichtung das Nachlaufen hervorruft. Hierbei erfolgt erfindungsgemäß die Bestimmung des Restdrehmoments in Abhängigkeit der aktuellen, d. h. momentanen zeitlichen Momentenänderung. Der Antriebsmotor wird erfindungsgemäß bei Erreichen eines Abschaltmoments abgeschaltet, wobei das Abschaltmoment in Abhängigkeit des aktuellen Drehmoments und des Restdrehmoments bestimmt wird.

Auf Grund der erfindungsgemäßen Bestimmung des zu einem bestimmten Zeitpunkt tatsächlich an der Schraube auftretenden Drehmoments und des insbesondere auf Grund von Trägheitsmomenten hervorgerufenen Restdrehmoments ist erfindungsgemäß ein Abschalten des Antriebsmotors zu einem Zeitpunkt derart möglich, dass nach dem Verbrauchen des Restdrehmoments die Schraube das geforderte Drehmoment aufweist. Erfindungsgemäß ist es hierbei möglich, sowohl das Restdrehmoment als auch das aktuell an der Schraube vorhandene Drehmoment ohne am Abtrieb vorgesehene Sensoren zu bestimmen. Vorzugsweise erfolgt die Bestimmung auf Grund bekannter bzw. gemessener Daten und auf Grund unmittelbar am Antriebsmotor vorgenommenen Messungen, insbesondere der Messung der aktuellen Motordrehzahl in Abhängigkeit der Zeit.

Vorzugsweise wird das Rcstdrehmoment zusätzlich in Abhängigkeit der aktuellen Motordrehzahl bestimmt. Zur Bestimmung des Restdrehmoments ist insbesondere die aktuelle zeitliche Momentenänderung von Bedeutung. Da die Änderung des Moments und nicht die tatsächliche Größe des Moments relevant ist, kann diese unmittelbar am Motor als abgegebenes Abtriebsmoment ermittelt werden.

Vorzugsweise wird zur Bestimmung des aktuellen Drehmoments an der Schraube neben der zeitlichen Änderung der Motordrehzahl auch das aktuelle vom Motor abgegebene Drehmoment bestimmt. Dies erfolgt vorzugsweise in Abhängigkeit der aktuellen Motordrehzahl.

Das vom Motor abgegebene Drehmoment kann in Abhängigkeit der Drehzahl und der Energiezufuhr, z. B. bei dem Phasenanschnitt, aus einer hinterlegten Tabelle entnommen werden. Es ist ebenso möglich, das vom Motor abgegebene Drehmoment auf Grundlage der Drehzahl und des Trägheitsmoments zu berechnen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Steuerung des Anzugsverhaltens einer Schraubverbindung durch Überwachung des Drehmoments muss vorzugsweise nur die Motordrehzahl gemessen werden. Ansonsten sind für die Berechnung nur System-Kenngrößen, wie beispielsweise die Getriebeübersetzung, der Getriebewirkungsgrad etc erforderlich.

Insbesondere ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht erforderlich, einen Nullpunkt oder ein Fugemoment zu messen Vielmehr wird der Antrieb bzw. die Schraubeinrichtung auf ein gewünschtes Anzugsdrehmoment eingestellt, das mit Hilfe des vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen Verfahrens sodann erzielt wird. Hierbei entspricht das gewählte Drehmoment vorzugsweise dem Fugemoment oder ist größer.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform erfolgt die Steuerung des Anzugsverhaltens einer Schraubeinrichtung durch die Bestimmung des Drehwinkels Hierzu wird zuerst der aktuelle Drehwinkel bestimmt. Ferner wird ein Nachlaufwinkel in Abhängigkeit der aktuellen zeitlichen Änderung des Drehwinkels bestimmt. Ein Abschalten des Antriebsmotors erfolgt erfindungsgemäß sodann bei Erreichen eines Abschaltwinkels. Erfindungsgemäß wird der Abschaltwinkel in Abhängigkeit des aktuellen Drehwinkels und des Nachlaufwinkels bestimmt. Auch bei dieser bevorzugten Ausfuhrungsform ist ein Bestimmen des Abschaltzeitpunktes des Antriebsmotors unabhängig von am Abtrieb angeordneten Sensoren möglich. Insbesondere auf Grund der Berücksichtigung des Nachlaufwinkels kann der vorgegebene Drehwinkel der Schraube exakt eingehalten werden.

Vorzugsweise wird der Nachlaufwinkel zusätzlich in Abhängigkeit der aktuellen Motordrehzahl bestimmt, wobei die Motordrehzahl wiederum mit Hilfe eines vorzugsweise optischen Sensors unmittelbar an der Abtrϊebswelle des Antriebsmotors ermittelt wird.

Vorzugsweise wird der aktuelle Drehwinkel aus der Anzahl der Umdrehungen ggf. unter Berücksichtigung eines Übersetzungsverhältnisses bestimmt.

Besonders bevorzugt ist eine Kombination der vorstehend beschriebenen Verfahren, so dass bei einem Verfahren zur Steuerung des Anzugverhaltens einer Schraubeinrichtung ein Abschalten des Motors bei Erreichen eines Abschaltmoments und/ oder bei Erreichen eines Abschaltwinkels erfolgt.

Hierdurch ist es möglich, äußere Einflüsse zu berücksichtigen. Insbesondere kann eine Fehlermeldung erzeugt werden, wenn das Abschaltmoment und/ oder der Abschaltwinkel nicht innerhalb eines vorgegebenen Bereichs liegt. Eine entsprechende Fehlermeldung kann selbstverständlich auch in Abhängigkeit des bestimmbaren, nach dem Abschalten erzielten Drehmoments bzw. Drehwinkels erfolgen.

Zusätzlich zu den Vorteilen des drehmomentabhängigen Verfahrens weist das winkelabhängige Verfahren den Vorteil auf, dass es bei einer Kombination der beiden Verfahren lediglich erforderlich ist, das gewünschte bzw. geforderte Drehmoment sowie den gewünschten bzw. geforderten Winkel an der Schraubeinrichtung einzustellen. Das Durchfuhren von Vorversuchen, beispielsweise zur Bestimmung eines Nullpunkts oder eines Fügemoments, ist nicht erforderlich. Es ist insofern auch nicht erforderlich, den speziellen Schraubfall zu untersuchen. Das erreichte Enddrehmoment ist somit bei Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens unabhängig von der Ermittlung einer Schraubkurve, die, in Abhängigkeit einer Vielzahl von Randbedingungen, für jeden Schraubfall unterschiedlich ist.

Besonders bevorzugt ist es, bei Einstellung eines geforderten Drehmoments sowie eines geforderten Drehwinkels mit Hilfe des zuerst beschriebenen drehmomentabhängigen Verfahrens zunächst das geforderte Drehmoment in der Schraubverbindung zu erzeugen und die Schraube sodann um den geforderten Winkel weiterzudrehen.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand von Berechnungsformeln an Hand einer bevorzugten Ausführungsform detailliert erläutert:

Beim Anziehen einer Schraubverbindung soll eine Vorspannkraft in der Schraube erzeugt werden. Dies geschieht über die Längendehnung der Schraube, Bei z. B einer Schraube M36 mit einer Steigung von 4mm ergibt sich eine Längenänderung um 0,011 mm/°. Um diese Längenänderung durchzuführen ist eine Vorspannkraft bzw. ein entsprechendes Drehmoment bzw. Drehwinkei erforderlich. Schrauben mit gleichem Gewinde aber verschiedenen Längen benötigen zum erreichen der gleichen Vorspannkraft unterschiedliche Längendehnungen, gemäss

Gleichung (1.0) Δ/ = :(VV!H
A E
Al = Längenänderung
F1 = Vorspannkraft
/0 = Klemmlänge
is = Spannungsquerschnitt
R - Elastizitätsmodul

Demzufolge besteht beim Verschrauben ein direkter Zusammenhang zwischen Vorspann kraft, Drehwinkel und Steigung des Gewindes.

Gleichung (l„ l)

a - Drehwinkel
P = Gewindesteigung

Beim Vorspannen einer Schraubverbindung mittels Drehwinkel hat Reibung keinen Einfluss auf die erreichte Vorspannkraft. Beim Vorspannen einer Schraubverbindung mittels Drehmoment hat Reibung Einfluss auf die erreichte Vorspannkraft, wobei Gewindereϊbung und Kopfreibung die entscheidenden Einflussfaktoren sind. Hinzu kommt, dass die Reibbeiwerte sehr stark schwanken. Die Reibbeiwerte sind abhängig von z.B. Schmierzustand der Schraubverbindung, Werkstoffpaarung, Oberflächenbeschaffenheit etc. Dies wird durch die Gleichung ( 1.3) zu Berechnung des erforderlichen Drehmomentes zur Erzeugung der Vorspannkraft deutlich.

d,
Gleichung (1.3) K, = /<Ϊ V7h t t mani (\<φp --\- p ) + Mκ
2

M Anzugsmoment der Schraube
*™ Montage- Vorspannkraft der Schraube

<*1 Flankendurchmesser des Gewindes
φ Steigungswinkel des Gewindes
p Reϊbungswinkel des Gewindes
Reibungszahl für die Auflagefläche
wirksamer Reibungsdurchmesser in der Schraubkopfoder Mutterauflage

Bei Annahme eines mittleren Reibbeiwertes von 0,14 lässt sich an Hand dieser Gleichung leicht erkennen, dass nur etwa 10% des Drehmomentes zur Erzeugung der Vorspann kraft genutzt werden können.

Zum Einsatz kommt beispielsweise ein Universalmotor, wie er auch in handelsüblichen Handwerkzeugen eingesetzt wird. Der Motor wird über eine Phasenanschnittsteuerung betrieben. Zur Vervielfältigung des Motordrehmomentes wird ein Übersetzungsgetriebe verwendet.

Hinzu kommt noch das Drehmoment aus der gespeicherten Rotationsenergie im System. Dieses Drehmoment kann aus dem Drehzahlabfall beim Schrauben berechnet werden. Beide aktuellen Drehmoment-Werte ergeben am Schrauber bei bekanntem Übersetzungsverhältnis und Wirkungsgrad ein entsprechendes Abtriebsmoment.

Das Nachlaufen des Schraubers ist abhängig von der Drehzahl beim Abschalten. Befindet sich die Vorspannung der Schraube während des Schraubens im linearen Bereich der Spannungs -Dehnungs -Kennlinie so ist der Anstieg des Drehmomentes pro Drehwinkelabschnitt gleich. Aus diesem Anstieg ist der Abfall des Drehmomentes nach Abschalten bestimmbar.
Zur Ableitung einer solchen Steuerungsvorschrift ist es erforderlich, den Antriebsstrang ausreichend genau zu kennen.

Allgemein gilt für ein rotierendes mechanisches System :

Gleichung (1.4) A4 = £ A/, - ./
d/


= Winkelgeschwindigkeϊtsänderung
d/
^ M, = Summe aller Momente

J = Trägheitsmoment

Die Gleichung bedeutet, dass die Winkelbeschleunigung des Systems proportional zur Summe der Momente am System ist. Proportionalitätsfaktor ist das Trägheitsmoment J Die Summe aller Momente ist
Gleichung (1.5)


also die Summe des Antriebsmoments M11 , des Reibmoments M1 und des

Widerstandsmoments Mn, , das über die Last auf das System wirkt.

Da sich der Rotor mit einer wesentlich höheren Drehzahl als das gesamte mechanische System droht, spielt dieser für das gesamte Trägheitsmoment die entscheidende Rolle.

Für die Bestimmung des Maschinenmoments wird die Abhängigkeit des Moments eines solchen Antriebs von der Spannung und der Antriebsdrehzahl ausgenutzt, Für die Bestimmung des abgegebenen Antriebsmoment MIΛi kann z B: eine Tabelle in einem Prozessor hinterlegt werden, die empirisch ermittelte Wert des Motordrehmomentes enthält. Mit Hilfe der beiden Dimensionen „Drehzahl" und „Phasenanschnitt" kann z.B. ein Prozessor das Antriebsmoment bestimmen. Die Drehzahl wird aktuell gemessen . Der Phasenanschnitt ist bekannt. Eine solche Tabelle kann aus einer Beschleunigungskurve des Antriebs ermittelt werden. Hierbei wird ein bestimmter Phasenanschnittswϊnkel eingestellt und der Antrieb vom Stillstand auf die Enddrehzahl beschleunigt. Aus dem sich ergebenden Verlauf der Drehzahl über die Zeit lässt sich bei bekanntem Trägheitsmoment das für die Last in jedem Betriebspunkt verfügbare Moment über die Steigung der Kurve nach Gleichung (1.6) ermitteln. Bei einer solchen Messung ist die innere Reibung des Antriebs und des angebauten Getriebes bereits berücksichtigt und braucht nicht gesondert vermessen zu werden.

dn
Gleichung( l.δ) M J = J Ω""
dt Tn

J Trägheitsmoment

Winkelgeschwindigkeitsänderung

Leerlaufwinkelgeschwindigkeit

Somit kann das aktuelle Abtriebsdrehmoment zu jedem Zeitpunkt mit Gleichung ( 1.7) bestimmt werden.


Gleichung (1.7) MO = 7IM1U-IK - U M,m '- Λ,, " 2tf - ώ
M0 aktuelles Drehmoment an der Schraube
'Ja,;,,,-;,, Wirkungsgrad des Getriebes
Mem abgegebenes Antriebsmoment
J, Trägheitsmoment des gesamten Antriebs (ermittelt im Versuch) Ü Übersetzungsverhältnis des Getriebes

Drehzahlabfall

Beim Anziehen einer Verschraubung muss das Verschraubungswerkzeug bei einem gewähltem Drehmoment zum Stillstand kommen . Da die gespeicherte Rotatϊonsenergie im System, die Schraube solange weiterdreht bis die Energie aufgebraucht ist, muss der Schrauber vorher abgeschaltet werden. Der Drehmomentanstieg nach dem Abschalten des Schraubers, wird aus Drehmoment und Drehzahlverhalten nach Gleichung (1.8) beim Schraubvorgang ermittelt.

Gleichung (1.8) Mab,iMl = \\Ml -> —- J^2mι

AM Änderung des Drehmomentes von einem Abtastzeitpunkt zum nächsten
M0 aktuell berechnetes Drehmoment an der Schraube nach Gleichung

1.7
n aktuelle Drehzahl

AM
Hierbei ist das Restdrehmoment.
Λ/

Somit ist es möglich, sowohl das aktuelle Drehmoment beim Schrauben, als auch das Enddrehmoment nach dem Stillstand des Schraubers zu bestimmen. Wenn während des Schraubvorgangs Gleichung 1.7 und 1.8 laufend berechnet werden, ist das Drehmoment beim dem der Schrauber zum Stillstand kommen wird zu jeder Zeit bekannt.

Der Drehwinkel ist aus Drehzahl und Übersetzungsverhältnis einfach zu errechnen Anzahl der Umdrehungen am Antrieb, geteilt durch Übersetzungsverhältnis des Getriebes, geteilt durch 360° ergibt den überstrichenen Drehwinkel.

Gleichung (1.9) σo

Das Nachlaufen des Schraubers, nach dem Abschalten, kann aus den Parametern des Verschraubungsvorganges (wie beim Drehmomentmodus) ermittelt werden. Hierzu werden die Momente durch die entsprechenden Drehwinkelparameter ersetzt.

Gleichung (1.10)

Dadurch kann das erreichte Enddrehmoment und der erreichte Enddrehwinkel von unterschiedlich langen Schrauben, harter oder weicher Schraubfall, Reibwert und sonstigen Einflussgrößen nicht mehr beeinflusst werden.

Eine erfindungsgemäße Schraubeinrichtung, die insbesondere zur Durchführung der vorstehend beschriebenen Verfahren geeignet ist, weist einen elektrischen Antriebsmotor auf, der über ein Getriebe mit einer Aufnahmeeinrichtung zur Aufnahme eines Schraubwerkzeuges, wie einer Schraubennuss, verbunden ist. Bei dem elektrischen Antriebsmotor handelt es sich vorzugsweise um einen Reihenschlussmotor, wie er von Bohrmaschinenantrieben bekannt ist. Über eine geeignete Phasenanschnittsteuerung erfolgt die Energiezufuhr zu der Schraubeinrichtung. Hierdurch ist die Leerlaufdrehzahl und die Schraubgeschwindigkeit einstellbar, Bei dem verwendeten Getriebe handelt es sich vorzugsweise um ein Planetengetriebe„ Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist ein Drehzahlsensor, der zur Ermittlung der momentanen Motordrehzahl oder zur Ermittlung einer Änderung der Motordrehzahl zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderlich ist, als optischer Sensor ausgebildet Das Vorsehen eines optischen Sensors hat den Vorteil, dass, im Unterschied zu induktiven Sensoren, das Motormagnetfeld keine negativen Einflüsse auf das Sensorsignal hat. Der optische Sensor kann somit sehr nahe am Elektromotor angeordnet werden. Vorzugsweise weist der Sensor zur Drehzahlbestimmung eine Lichtschranke auf. Bei der Lichtschranke handelt es sich vorzugsweise um eine UV-Lichtschranke. Dies hat den Vorteil, dass die Lichtschranke weniger störanfällig ist. Insbesondere sichtbares Licht könnte gestört werden, wenn sich im Bereich der Lichtschranke Öffnungen in dem Gehäuse befinden, die beispielsweise zur Motorkühlung erforderlich sind. Besonders bevorzugt ist es, den Drehzahlsensor an der Kollektorseite der Ankerwelle anzuordnen. Die Ankerwelle ist wiederum vorzugsweise in dem Innenraum des Handgriffgehäuses der Schraubeinrichtung angeordnet.

Vorzugsweise sind die zur Steuerung des Schraubers notwendigen elektronischen Baugruppen im Handgriff des Schraubers integriert. Zur Spannungsversorgung der Elektronik ist ein Weϊtbereichsnetzteil, das vorzugsweise einen Bereich von 80 V bis 254 V aufweist, vorgesehen.

Die Einstellung der Schraubparameter kann über ein Graphikdisplay, das vorzugsweise eine Folientastatur oder einen Touchscreen aufweist, erfolgen. Hierbei sind die Parameter über eine Menuführung strukturiert. Des weiteren weist die Schraubeϊnrichtung vorzugsweise eine

Datenübertragungsschnittstelle, beispielsweise eine Infrarot-Schnittstelle, eine Bluetooth-Schnittstelle oder eine USB-Schnittstelle auf.