Gass, Baltes (Alfing Montagetechnik GmbH, Auguste-kessler-strasse 20, Aalen, 73433, DE)
| 1. | Verfahren zum Prüfen von Schraubern (20) mit einer Dreheinheit (21) und einem ersten Drehmomentsensor (23), umfassend die folgenden Schritte: a) Kontaktieren (S6.1) zumindest der Dreheinheit (21) des Schraubers (20) in einer Anfangsdrehposition der Dreheinheit (21) mit einer Prüfeinheit (2) , welche eine GegendrehmomentErzeugungseinrichtung (3 ) und einen zweiten Drehmomentsensor (5) umfasst; b) Vorgeben (S6.2) eines So11Drehmoments, welches der Schrauber (20) ausgeben soll; c) Drehen (S6.3) der Dreheinheit (21), bis der erste Drehmomentssensor (23) des Schraubers (20) das vorgegebene SollDrehmoment, erreicht; d) Messen (S6.4) eines durch das Drehen der Dreheinheit (21) verursachten Ist Drehmoments mit dem zweiten Drehmomentsensor (5); e) Vergleichen (S6.5) des vorgegebenen SoIl Drehmoments des Schraubers (20) mit dem vom zweiten Drehiαomentsensor (5) gemessenen IstDrehmoment ; gekennzeichnet durch folgenden Schritt: f) Zurückdrehen (S6.6) der Dreheinheit (21) über die Anfangsdrehposition hinaus um einen vorgegebenen Winkelbetrag in eine andere Anfangsdrehposition. |
| 2. | Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass Schritt f) (S6.6) für den Fall durchgeführt wird, dass das SollDrehmoment und das IstDrehmoment höchstens um einen vorgegebenen Betrag voneinander abweichen. |
| 3. | Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , gekennzeichnet durch eine mindestens einmalige Wiederholung der Schritte c) (S6.3) bis f) (S6.6). |
| 4. | Verfahren nach Anspruch 3 , wobei das Produkt aus der Anzahl der Wiederholungen und dem Wert des vorgegebenen Winkelbetrags mindestens 360° ergibt . |
| 5. | Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Wert des vorgegebenen Winkelbetrags kleiner oder gleich dem Quotienten aus 360° und der Anzahl der Zähne eines Zahnrades in dem Schrauber (20) ist, welches von allen Zahnrädern in dem Schrauber (20) die meisten Zähne aufweist. |
| 6. | Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Schrauber (20) als fähig beurteilt wird, wenn bei jedem Vergleich des SollDrehmoments des Schraubers (20) mit dem IstDrehmoment der Prüfeinheit (2) das Soll Drehmoment und das IstDrehmoment höchstens um den vorgegebenen Betrag voneinander abweichen. |
| 7. | Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Dreheinheit (21) des Schraubers (20) mit der Gegendrehmoment Erzeugungseinrichtung (3) der Prüfeinheit (2) über einen Freilauf (7) in Kontakt steht, der gewährleistet, dass der Kontakt zwischen Dreheinheit (21) und Gegendrehmoment Erzeugungseinrichtung (3) während des Zurückdrehens der Dreheinheit (21) kraftlos wird. |
| 8. | Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Gegendrehmoment Erzeugungseinrichtung (3) ein Paar von Tellerfedern beinhaltet. |
| 9. | Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der zweite Drehmorαentsensor (5) geeicht ist. |
| 10. | Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der zweite Drehmomentsensor (5) eine geeichte Drehkette beinhaltet . |
| 11. | Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der zweite Drehmomentsensor (5) einen, geeichten Dehnmessstreifen beinhaltet. |
| 12. | Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Schrauber (20) ein handgeführter Schrauber ist. |
| 13. | Prüfsystem (1) zum Prüfen von Schraubern (20) mit einer Dreheinheit (21) und einem ersten Drehmomentsensor (23) , umfassend: eine Prüfeinheit (2) mit einer Gegendrehmoment Erzeugungseinrichtung (3) und einem zweiten Drehmomentsensor (5) , welche geeignet ist, zumindest mit der Dreheinheit (21) zumindest eines Schraubers (20) in einer Anfangsdrehposition der Dreheinheit (21) in Kontakt gebracht zu werden; eine Steuereinheit (22) zum Steuern einer Drehung der mit der Prüfeinheit in Kontakt gebrachten Dreheinheit (21) , bis der erste Drehmomentssensor (23) ein vorgegebenes Soll Drehmoment erreicht, wobei der zweite Drehmomentsensor (5) geeignet ist, ein durch das Drehen der Dreheinheit (21) verursachtes IstDrehmoment zu messen; eine Vergleichseinheit (6) zum Vergleichen des vorgegebenen SollDrehmoments des Schraubers (20) mit dem vom zweiten Drehmomentsensor (5) gemessenen IstDrehmoment, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (22) ausgelegt ist, die Dreheinheit (21) über die Anfangsdrehposition hinaus um einen vorgegebenen Winkelbetrag in eine andere Anfangsdrehposition zurückzudrehen. |
| 14. | PrüfSystem nach Anspruch 13 , wobei die Steuereinheit (22) ausgelegt ist, für den Fall, dass das SollDrehmoment und das IstDrehmoment höchstens um einen vorgegebenen Betrag voneinander abweichen, die Dreheinheit (21) über die Anfangsdrehposition hinaus um den vorgegebenen Winkelbetrag in die andere Anfangsdrehposition zurückzudrehen . |
| 15. | PrüfSystem nach einem der Ansprüche 13 oder 14, wobei die Steuereinheit (22) ausgelegt ist, die Steuerung einer Drehung der mit der Prüfeinheit in Kontakt gebrachten Dreheinheit (21) , bis der erste Drehmomentssensor (23) ein vorgegebenes So11Drehmoment erreicht, und das nachfolgende Zurückdrehen der Dreheinheit (21) über die Anfangsdrehposition hinaus um den vorgegebenen Winkelbetrag in eine andere Anfangsdrehposition wiederholt durchzuführen. |
| 16. | PrüfSystem nach einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei die Prüfeinheit (2) einen Freilauf (7) umfasst, der gewährleistet, dass der Kontakt zwischen der Dreheinheit (21) und der Prüfeinheit (2) während des Zurückdrehens der Dreheinheit (21) kraftlos wird. |
| 17. | PrüfSystem nach Anspruch 16, wobei der Freilauf bewirkt, dass während des Zurückdrehens der Dreheinheit (21) die Gegendrehmoment Erzeugungseinrichtung (3) entspannt wird und der zweite Drehmomentsensor (5) zurückgesetzt wird. |
| 18. | PrüfSystem nach einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei die GegendrehmomentErzeugungseinrichtung (3) ein Paar von Tellerfedern beinhaltet. |
| 19. | PrüfSystem nach einem der Ansprüche 13 bis 18, wobei der zweite Drehmomentsensor (5) geeicht ist. |
| 20. | PrüfSystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der zweite Drehmomentsensor (5) eine geeichte Drehkette beinhaltet. |
| 21. | PrüfSystem nach einem der Ansprüche 13 bis 19, wobei der zweite Drehmomentsensor (5) einen geeichten Dehnmessstreifen beinhaltet. |
| 22. | Prüfsystem nach einem der Ansprüche 13 bis 21, ferner umfassend eine Datenaustauscheinheit (22a) zum zumindest unidirektionalen Austausch von Daten von der Prüfeinheit (2) zur Steuereinheit (22) . |
| 23. | PrüfSystem nach Anspruch 22, wobei die Daten Drehmomentwerte des Schraubers (20) enthalten. |
| 24. | PrüfSystem nach Anspruch 22 oder 23, wobei die Prüfeinheit (2) ausgelegt ist, ein von der Dreheinheit (21) des Schraubers (20) ausgegebenes Drehmoment zu überprüfen. |
| 25. | PrüfSystem nach Anspruch 24, wobei die Prüfeinheit (2) ausgelegt ist, ein Ergebnis der Überprüfung des von der Dreheinheit (21) des Schraubers (20) ausgegebenen Drehmoments als Wert eines IstDrehmoments des Schraubers (20) über die Datenaustauscheinheit (22) zur Steuereinheit (22) auszutauschen. |
| 26. | PrüfSystem nach einem der Ansprüche 22 bis 25, wobei die Datenaustauscheinheit (22a) eine elektrische Leitung umfasst, die die Prüfeinheit (2) und die Steuereinheit (22) miteinander verbindet . |
| 27. | PrüfSystem nach Anspruch 26, wobei die Datenaustauscheinheit (22a) eine drahtlose Kommunikationsverbindung zwischen der Prüfeinheit (2) und der Steuereinheit (22) umfasst . |
| 28. | Prüfsystem nach Anspruch 27, wobei die drahtlose Kommunikationsverbindung eine Infrarot Schnittstelle ist. |
| 29. | PrüfSystem nach Anspruch 27, wobei die drahtlose Kommunikationsverbindung eine Funkschnittstelle ist. |
| 30. | PrüfSystem nach einem der Ansprüche 13 bis 29, ferner umfassend eine Aufnahmeeinheit zur Aufnahme des Schraubers (20) . |
| 31. | Prüfsystem nach Anspruch' 30, wobei die Aufnahmeeinheit ausgelegt ist, den Schrauber (20) so aufzunehmen, dass die Dreheinheit (21) des Schraubers (20) in der Anfangsdrehposition mit der GegendrehmomentErzeugungseinrichtung (3) in Kontakt ist. |
| 32. | Prüfsystem nach einem der Ansprüche 30 oder 31, wobei die Aufnahmeeinheit als Ablageschale für den Schrauber (20) ausgebildet ist und die Prüfeinheit (2) in die Ablageschale integriert ist. |
| 33. | PrüfSystem nach Anspruch 32, wobei die Ablageschale fest mit der Steuereinheit (22) verbunden ist. |
| 34. | PrüfSystem nach einem der Ansprüche 32 oder 33, wobei die Ablageschale einen Spannbügel zum Fixieren des Schraubers (20) in der Ablageschale aufweist . |
| 35. | PrüfSystem nach einem der Ansprüche 13 bis 34, wobei die Prüfeinheit (2) in die Steuereinheit (22) integriert ist. |
| 36. | PrüfSystem nach einem der Ansprüche 13 bis 35, wobei der Schrauber (20) ein handgeführter Schrauber ist. |
GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen von Schraubern mit einer Dreheinheit und einem Drehmomentsensor sowie ein Prüfsystem zum Prüfen von Schraubern mit einer Dreheinheit und einem Drehmoment sensor . Insbesondere betrifft die Erfindung ein Prüfverfahren und ein Prüfsystem mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 bzw . des Patentanspruchs 13 .
Ein derartiges Prüfverfahren und' ein derartiges Prüf system werden typischer weise in der
Montagetechnik , insbesondere bei der Automobilf ertigung eingesetzt . Ein derartiges Prüfverfahren und ein derartiges Prüf System finden sich j edoch auch in anderen Anwendungsgebieten , bei denen Schrauber zum Einsatz kommen , z . B . bei der Serienfertigung in der Elektronikindustrie , und zwar sowohl in der vollautomatisierten wie auch in der halb-automatisierten Serienfertigung .
Herkömmlicherweise werden Schraubwerkzeuge mit Drehmoment auf nehmer nach der Montage , der Inbetriebnahme und während ihres Einsatzes bezüglich ihrer Fähigkeit überprüft . Bei ■ diesem Vorgang , der allgemein als Maschinenfähigkeitsuntersuchung
bezeichnet wird, wird überprüft, ob ein Drehmoment, das ein Schrauber auf eine Schraubstelle ausübt, mit einem Drehmoment übereinstimmt, welches ein Drehmomentsensor des Schraubers misst. Insbesondere während des Einsatzes, d.h. während der Produktion, werden Schrauber in bestimmten Prüfzyklen immer wieder auf ihre Fähigkeit überprüft. Art und Häufigkeit der Fähigkeitsprüfungen hängen dabei beispielsweise von fertigungs- und verfahrenstechnischen Vorgaben ab. So hängt z.B. der zeitliche Abstand zwischen zwei Fähigkeitsprüfungen eines Schraubers in der Automobilfertigung von der Sicherheitsrelevanz der Schraubfälle ab, die ein Schrauber ausführt. Bei sogenannten Schraubfällen der Klasse A (z.B. an Fahrwerk, Bremsen, Lenkung, Sicherheitsgurt und Airbag, deren exakte Durchführung von besonderer Bedeutung für die Betriebssicherheit des fertiggestellten Automobils sind, wird der Fähigkeitsprüfungszyklus in der Regel kürzer sein als bei sogenannten funktionskritischen Schraubfällen der Klasse B (wie z.B. an Motor, Getriebe oder Massepunktschrauben) , deren Sicherheitsrelevanz niedriger einzustufen ist.
HINTERGRUND DKR ERFINDUNG
Zur Durchführung einer Fähigkeitsprüfung von Schraubwerkzeugen werden derzeit verschiedene Methoden verwendet . So wird z . B . zum Überprüfen des von dem Schraubwerkzeug ausgegebenen Drehmoments ein Drehmomentaufnehmer mit Gegenmesssystem auf das Schraubwerkzeug aufgesteckt. Bei handgeführten Schraubwerkzeugen kommen sogenannte Knickschlüssel zum
Einsatz, mit denen der Bediener selbst das Drehmoment einer mit dem zu überprüfenden Schrauber angezogenen Schraube überprüft . Ferner kommt in der Montagetechnik häufig eine fahrbare Messbank zum Einsatz, mit der mehrere Schrauber hintereinander auf ihre Fähigkeit überprüft werden können.
All diesen Methoden ist gemeinsam, dass sie entweder einen erhöhten Personalaufwand und hohe Gerätekosten verursachen oder nur ungenaue Aussagen über die Genauigkeit des Schraubwerkzeugs liefern. So ist z.B. ein hoher Personalaufwand notwendig, um die Fähigkeitsüberprüfung der eingesetzten Schrauber auf einem hohen Niveau zu halten, da dies nur möglich ist, wenn die Prüfzyklen möglichst kurz gehalten werden. Verlängert man die Prüfzyklen, z. B. auf einmal pro Woche, birgt dies das Risiko, dass ein Schrauber, der nach der letzten Fähigkeitsüberprüfung als IO (in Ordnung) beurteilt wurde, dann aber während des weiteren Einsatzes fehlerhaft wurde, d.h. NIO (nicht in Ordnung) , bis zur nächsten Fähigkeitsprüfung eine große Zahl von Ausschussstücken produziert, was zu aufwendiger Nacharbeit oder im Falle eines verspäteten Bemerkens bis zu einer Rückholaktion der gefertigten Stücke führen kann. Um letzteres zu vermeiden, wurde bisher der erhöhte Aufwand, der mit kurzen Prüfzyklen verbunden ist, in Kauf genommen, um möglichst genaue Aussagen über die Fähigkeit der Schraubwerkzeuge zu erhalten.
Die herkömmlichen Methoden zur Fähigkeitsprüfung von Schraubwerkzeugen haben also den Nachteil, dass die mit hohem Aufwand und Kosten verbunden sind.
Ferner wurde die Beobachtung gemacht, dass eine immer weitere Verkürzung der Prüfzyklen nicht mehr nennenswert zu einer Verringerung der
Produktionsausschussquote beiträgt. Die herkömmlichen Verfahren zur Fähigkeitsprüfung weisen somit zusätzlich den Nachteil auf, die Fähigkeit von Schraubwerkzeugen nicht zuverlässig überprüfen zu können.
ERLÄUTERUNG DER ERFINDUNG
Wie voranstehend erläutert, ist es im Stand der Technik nicht möglich, Schraubwerkzeuge effektiv und zuverlässig bezüglich ihrer Fähigkeit zu überprüfen, im wesentlichen deshalb, weil die Überprüfung des Schraubers bei jeder Fähigkeitsüberprüfung immer nur in einem einzigen Betriebspunkt überprüft wird. So wird im Stand der Technik während einer Fähigkeitsprüfung ein Schrauber auf ein bestimmtes Nenndrehmoment in einer Position der im Schrauber befindlichen funktionalen Bauteile zueinander, wie z. B. Zahnräder des Abtriebs, überprüft. Die Position der im Schrauber befindlichen funktionalen Bauteile zueinander ist bei jeder Fähigkeitsprüfung rein zufällig, so dass über eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden Fähigkeitsprüfungen der Schrauber in manchen Positionen der im Schrauber befindlichen funktionalen Bauteile mehrmals, in anderen Positionen der Schrauber überhaupt nicht überprüft wird.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Prüfverfahren und ein Prüfsystem bereitzustellen,
welches eine effektive und zuverlässige Prüfung eines Schraubers ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren (Anspruch 1) zum Prüfen von Schraubern mit einer Dreheinheit und einem ersten Drehmomentsensor umfassend die folgenden Schritte: a) Kontaktieren zumindest der Dreheinheit des Schraubers in eine Anfangsdrehposition der Dreheinheit mit einer Prüfeinheit, welche eine Gegendrehmoment- Erzeugungseinrichtung und einen zweiten Drehmomentsensor umfasst; b) Vorgeben eines Soll- Drehmoments, welches der Schrauber ausgeben soll; c) Drehen der Dreheinheit, bis der erste Drehmomentsensor des Schraubers das vorgegebene So11-Drehmoment erreicht; d) Messen eines durch das Drehen der Dreheinheit verursachten Ist-Drehmoments mit dem zweiten Drehmomentsensor; e) Vergleichen des vorgegebenen Soll-Drehmoments des Schraubers mit dem vom zweiten Drehmomentsensor gemessenen Ist-Drehmoment; f) Zurückdrehen der Dreheinheit über die Anfangsdrehposition hinaus, um einen vorgegebenen Winkelbetrag in eine andere Anfangsdrehposition.
Diese Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Prüfsystem (Anspruch 13) zum Prüfen -von Schraubern mit einer Dreheinheit und einem ersten Drehmomentsensor, umfassend: eine Prüfeinheit mit einer Gegendrehmoment- Erzeugungseinrichtung und einem zweiten Drehmomentsensor, welche geeignet ist, zumindest mit der Dreheinheit zumindest eines Schraubers in einer Anfangsdrehposition der Dreheinheit in Kontakt gebracht
zu werden; eine Steuereinheit zum Steuern einer Drehung der mit der Prüfeinheit in Kontakt gebrachten Dreheinheit, bis der erste Drehmomentsensor ein vorgegebenes Soll-Drehmoment erreicht, wobei der zweite Drehmomentsensor geeignet ist, ein durch das Drehen der Dreheinheit verursachtes Ist-Drehmoment zu messen; eine Vergleichseinheit zum Vergleichen des vorgegebenen Soll-Drehmoments des Schraubers mit dem vom zweiten Drehmomentsensor gemessenen Ist-Drehmoment, wobei die Steuereinheit ausgelegt ist, die Dreheinheit über die Anfangsdrehposition hinaus um einen vorgegebenen Winkelbetrag in eine andere Anfangsdrehposition zurückzudrehen .
Durch das Zurückdrehen der Dreheinheit über die Anfangsdrehposition hinaus um einen vorgebenen Winkelbetrag in eine andere Anfangsdrehposition kann erreicht werden, dass sich die im Schrauber befindlichen funktionalen Bauteile des Abtriebs zueinander zuverlässig in einer anderen Position befinden als der Position der im Schrauber befindlichen funktionalen Bauteile des Abtriebs zueinander beim Kontaktieren der Dreheinheit des Schrauber in der ersten Anfangsdrehposition der Dreheinheit mit der Prüfeinheit. Dadurch kann verhindert werden, dass der Schrauber in einer folgenden Überprüfung zufällig noch einmal in derselben Anfangsdrehposition der Dreheinheit, bzw. in derselben der im Schrauber befindlichen funktionalen Bauteile des Abtriebs zueinander, wie z.B. der Zahnräder des Abtriebs, überprüft wird.
Die im Schrauber befindlichen funktionalen Bauteile werden also in eine definiert andere Position zueinander gebracht als der Position, in der sie bei der Überprüfung des ersten Betriebspunktes des Schraubers zueinander standen. Somit wird eine effektive und zuverlässige Prüfung des Schraubers ermöglicht .
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN
Vorzugsweise (Anspruch 2, 14) wird die Dreheinheit über die Anfangsdrehposition hinaus um den vorgegebenen Winkelbetrag in die andere Anfangsdrehposition zurückgedreht, für den Fall, dass das Soll-Drehmoment und das Ist-Drehmoment höchstens um einen vorgegebenen Betrag voneinander abweichen. Damit wird erreicht, dass ein Schrauber, dessen Ist-Drehmoment nur unwesentlich vom Soll-Drehmoment abweicht, trotzdem noch als IO bezüglich des überprüften Betriebspunktes bewertet werden kann. Der vorgegebene Abweichungsbetrag bildet somit eine Toleranzgrenze für Abweichungen zwischen Soll-Drehmoment und Ist-Drehmoment.
Vorzugsweise werden folgende Schritte zumindest einmal wiederholt: c) Drehen der Dreheinheit, bis der erste Drehmomentsensor des Schraubers das vorgegebene Soll- Drehmoment erreicht; d) Messen eines durch das Drehen der Dreheinheit verursachten Ist-Drehmoments mit dem zweiten Drehmomentsensor; e) Vergleichen des vorgegebenen Soll-Drehmoments des Schraubers mit dem
vom zweiten Drehmomentsensor gemessenen Ist-Drehmoment; f) Zurückdrehen der Dreheinheit über die Anfangsdrehposition hinaus um einen vorgegebenen Winkelbetrag in eine andere Drehposition (Anspruch 3, 15) . Dabei wird vorzugsweise bei einer Wiederholung des Schrittes c) die Dreheinheit beginnend aus der Anfangsdrehposition gedreht, in der sich die Dreheinheit nach der unmittelbar vorangehenden Durchführung des Schrittes f) befindet. Die bei einem vorangehenden Zurückdrehen der Dreheinheit über eine Anfangsdrehposition hinaus um einen vorgegebenen Winkelbetrag erreichte andere Anfangsdrehposition wird somit als die eine Anfangsdrehposition bei einem nachfolgenden Drehen der Dreheinheit, bis der erste Drehmomentsensor des Schraubers das vorgegebene Soll- Drehmoment erreicht, verwendet. Dadurch kann erreicht werden, dass eine wiederholte Prüfung des Schraubers an einem definierten Betriebspunkt erfolgt, der sich nicht nur zufällig, sondern mit Sicherheit von dem Betriebspunkt der vorangehenden Überprüfung unterscheidet. Hierdurch wird zum einen eine effektive Überprüfung des Schraubers erreicht, da Doppelüberprüfungen an ein und demselben Betriebspunkt des Schraubers vermieden werden. Zum anderen wird die Überprüfung des Schraubers insgesamt zuverlässiger, da eine größere Anzahl verschiedener Betriebspunkte überprüft wird, als wenn bei einer zufälligen Wahl der Anfangsdrehposition der Dreheinheit für mehrere aufeinander folgende Prüfabläufe unter Umständen manche Betriebspunkte mehrfach überprüft werden.
Ferner kann die oben beschriebene Wiederholung der Schritte c) bis f) auch eine Wiederholung der Schritte
a) und/oder b) einschließen. So kann z.B. vor der Wiederholung der Schritte c) bis f) ein anderer Wert für das Soll-Drehmoment vorgegeben werden, den der Schrauber ausgeben soll.
Vorzugsweise ergibt das Produkt aus der Anzahl der Wiederholungen, bzw. der Durchführungen, der Schritte c) bis f) und dem Wert des vorgegebenen Winkelbetrags mindestens 360° (Anspruch 4) . Dadurch kann erreicht werden, dass der volle Funktionsbereich des Abtriebs eines Schraubers in Abständen des vorgegebenen Winkelbetrags überprüft wird. Wie oben bereits erläutert, wird dabei zumindest beim ersten Durchprüfen eines Vollwinkelbereichs von 360° kein Betriebspunkt mehr als einmal überprüft, wodurch der gesamte Prüfvorgang sehr effektiv ist. Ferner wird der Schrauber bei jedem Durchlauf der Schritte c) bis f) in jeweils voneinander verschiedenen Positionen der im Schrauber befindlichen funktionalen Bauteile, wie z. B. Zahnräder des Abtriebs, überprüft. Somit wird der gesamte Prüfungsablauf nicht nur besonders effektiv gestaltet, sondern liefert auch ein zuverlässiges Prüfergebnis, da der Abtrieb in vielen voneinander verschiedenen Betriebspositionen überprüft wird.
Ferner ist es vorteilhaft, den Wert des vorgegebenen Winkelbetrags, um den die Dreheinheit über die Anfangsdrehposition hinaus in eine andere Anfangsdrehposition zurückgedreht wird, kleiner oder gleich dem Quotienten aus 360° und der Anzahl der Zähne eines Zahnrades in einem Schrauber zu wählen, welches von allen Zahnrädern in dem Schrauber die meisten Zähne aufweist (Anspruch 5) . Dadurch kann erreicht werden,
dass bei Wiederholung der Schritte c) bis f) so oft, dass das Produkt aus der Anzahl der Wiederholungen und dem Wert des vorgegebenen Winkelbetrags mindestens 360° ergibt, der gesamte Abtrieb des Schraubers vollständig überprüft wird. Damit kann sichergestellt werden, dass ein Fehler im Abtrieb des Schraubers, der z.B. auf der Schadhaftigkeit eines einzelnen Zahnes eines der Zahnräder im Abtrieb des Schraubers beruht, zuverlässig erkannt wird. Selbst bei dieser zuvor beschriebenen Ausführungsform eines Prüfungsablaufs eines Schraubers ist der gesamte Prüfungsvorgang äußerst effektiv, da kein Betriebspunkt des Schraubers mehr als einmal überprüft wird.
Ferner ist vorteilhaft, dass der Schrauber als fähig beurteilt wird, wenn bei jedem Vergleich des Soll- Drehmoments des Schraubers mit dem Ist-Drehmoment der Prüfeinheit das Soll-Drehmoment und das Ist-Drehmoment höchstens um den vorgegebenen Betrag voneinander abweichen. Dadurch kann erreicht werden, dass ein Schrauber, der zumindest in einem Betriebspunkt eine Fehlfunktion aufweist, zuverlässig als NIO (nicht in Ordnung/nicht fähig) beurteilt wird, und aus dem Produktionsprozess entfernt wird.
Vorzugsweise steht die Dreheinheit des Schraubers mit der Gegendrehmoment-Erzeugungseinrichtung der Prüfeinheit über einen Freilauf in Kontakt, der gewährleistet, dass der Kontakt zwischen Dreheinheit und Gegendrehmoment-Erzeugungseinrichtung während des Zurückdrehens der Dreheinheit kraftlos wird (Anspruch 7, 16) . Dabei kann der Freilauf bewirken, dass während des Zurückdrehens der Dreheinheit die Gegendrehmoment-
Erzeugungseinrichtung entspannt wird und der zweite Drehmomentsensor zurückgesetzt wird (Anspruch 17) . Dadurch kann erreicht werden, dass bei einem Zurückdrehen der Dreheinheit in einem Schritt f) die im Schrauber befindlichen funktionalen Bauteile, wie z. B. die Zahnräder des Abtriebs, für einen nachfolgenden Schritt c) in eine neue, definierte (d.h. nicht zufällig bestimmte) Ausgangsposition gelangen. Dabei entspricht einer bestimmten Anfangsdrehposition der Dreheinheit des Schraubers eine bestimmte Position der im Schrauber befindlichen funktionalen Bauteile zueinander .
Ferner ist es möglich, dass die Gegendrehmoment- Erzeugungseinrichtung ein Paar von Tellerfedern beinhaltet (Anspruch 8, 18) .
Vorzugsweise ist der zweite Drehmomentsensor geeicht (Anspruch 9, 19). Beispielsweise kann der zweite
Drehmomentsensor eine geeichte Drehkette beinhalten (Anspruch 10, 20) . Ferner ist es möglich, dass der zweite Drehmomentsensor einen geeichten
Dehnmessstreifen beinhaltet (Anspruch 11, 21) .
Vorzugsweise handelt es sich bei den voranbeschriebenen Schraubern um handgeführte Schrauber (Anspruch 12, 36) .
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Verbesserungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Ferner sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung auch weitere Ausführungsformen umfasst, die sich aus einer
Kombination von Merkmalen ergeben, die getrennt in den Patentansprüchen und/oder der Figuren aufgeführt sind.
Nachstehend wird die Erfindung anhand ihrer vorteilhaften Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.
1 KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den Zeichnungen bezeichnen die gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Teile. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen PrüfSystems;
Fig. 2 ein Überblicksdiagramm des erfindungsgemäßen Prüfsystems gemäß einer ersten Ausführungsform;
Fig. 3 ein Überblicksdiagramm einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen PrüfSystems ;
Fig. 4 eine Querschnittsansicht einer Prüfeinheit und eines mit der Prüfeinheit in Kontakt gebrachten Schraubers mit Dreheinheit gemäß der ersten oder zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 eine SchnittZeichnung entlang der Linie V-V in Figur 4, welche in Draufsicht eine Gegendrehmoment-Erzeugungseinrichtung mit einem Freilauf der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform zeigt;
Fig. 6 ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Prüfverfahrens ;
Fig. 7 ein Flussdiagramm eines Prüfverfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 8 ein Blockschaltbild einer dritten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen PrüfSystems;
Fig. 9 ein Überblicksdiagramm des erfindungsgemäßen PrüfSystems gemäß der dritten Ausführungsform;
Fig. 10 ein Überblicksdiagramm des erfindungsgemäßen PrüfSystems gemäß einer vierten Ausführungsform; und
Fig. 11 ein herkömmliches System zur Prüfung von
Schraubern mit einer fahrbaren Messbank gemäß dem Stand der Technik.
AUSFUHRLICHE BESCHREIBUNG VON BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Mit Bezug auf die Figuren 1 und 6 wird nun zunächst prinzipiell das erfindungsgemäße PrüfSystem bzw. das erfindungsgemäße Prüfverfahren beschrieben.
Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm des erfindungsgemäßen PrüfSystems 1. Das PrüfSystem 1 umfasst einen zu prüfenden Schrauber 20 mit einer Dreheinheit 21 und einem ersten Drehmomentsensor 23. Ferner umfasst das Prüfsystem 1 eine Prüfeinheit 2 mit einer Gegendrehmoment-Erzeugungseinrichtung 3 und einem zweiten Drehmomentsensor 5, wobei die Prüfeinheit 2 geeignet ist, zumindest mit der Dreheinheit 21 des Schraubers 20 in einer Anfangsdrehposition der Dreheinheit 21 in Kontakt gebracht zu werden. Das Prüfsystem 1 umfasst ferner eine Steuereinheit 22 zum Steuern einer Drehung der mit der Prüfeinheit 2 in Kontakt gebrachten Dreheinheit 21, bis der erste Drehmomentsensor 23 ein vorgegebenes Soll-Drehmoment erreicht. Dabei ist der zweite Drehmomentsensor 5 geeignet, ein durch das Drehen der Dreheinheit 21 verursachtes Ist-Drehmoment zu messen. Außerdem umfasst das Prüfsystem 1 eine Vergleichseinheit 6 zum Vergleichen des vorgegebenen Soll-Drehmoments des Schraubers 20 mit dem vom zweiten Drehmomentsensor 5 gemessenen Ist-Drehmoment. Ferner ist die Steuereinheit 22 ausgelegt, die Dreheinheit 21 über die Anfangsdrehposition hinaus um einen vorgegebenen Winkelbetrag in eine andere Anfangsdrehposition zurückzudrehen.
Wie der Fig. 1 entnommen werden kann, besteht das Prüfsystem 1 der vorliegenden Erfindung hauptsächlich aus den folgenden Bestandteilen: einem Schrauber 20,
einer Prüfeinheit 2, einer Vergleichseinheit 6 und einer Steuereinheit 22.
Wie aus dem Flussdiagramm in Fig. 6 zu ersehen ist, umfasst das erfindungsgemäße Prüfverfahren zum Prüfen von Schraubern 20 mit einer Dreheinheit 21 und einem ersten Drehmomentsensor 23 folgende Schritte: a) Kontaktieren S6.1 zumindest der Dreheinheit 21 des Schraubers 20 in einer Anfangsdrehposition der Dreheinheit 21 mit der Prüfeinheit 2, welche die Gegendrehmoment-Erzeugungseinrichtung 3 und den zweiten Drehmomentsensor 5 umfasst; b) Vorgeben S6.2 eines Soll-Drehmoments, welches der Schrauber 20 ausgeben soll; c) Drehen S6.3 der Dreheinheit 21, bis der erste Drehmomentsensor 23 des Schraubers 20 das vorgegebene Soll-Drehmoment erreicht; d) Messen S6.4 des durch das Drehen der Dreheinheit 21 verursachten Ist-Drehmoments mit dem zweiten Drehmomentsensor 5; e) Vergleichen S6.5 des vorgegebenen Soll-Drehmoments des Schraubers 20 mit dem vom zweiten Drehmomentsensor 5 gemessenen Ist- Drehmoment; f) Zurückdrehen Sβ .6 der Dreheinheit 21 über die Anfangsdrehposition hinaus um den vorgegebenen Winkelbetrag in die andere Anfangsdrehposition.
Mit dem zuvor beschriebenen PrüfSystem bzw. mit dem zuvor beschriebenen Prüfverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, nach der Überprüfung eines Schraubers 20 an einem Betriebspunkt, der einer bestimmten Position der im Schrauber befindlichen funktionalen Bauteile zueinander entspricht, wobei der Schrauber 20 von einer ersten Anfangsdrehposition der Dreheinheit 21 aus geprüft wird, den Schrauber in eine definierte andere
Anfangsdrehposition der Dreheinheit 21 mit einer definierten anderen Position der im Schrauber befindlichen funktionalen Bauteile des Abtriebs 27 zu bringen .
Durch das Zurückdrehen der Dreheinheit über die Anfangsdrehposition hinaus um einen vorgebenen Winkelbetrag in eine andere Anfangsdrehposition kann also erreicht werden, dass sich die im Schrauber befindlichen funktionalen Bauteile des Abtriebs zueinander zuverlässig in einer anderen Position befinden als der Position der im Schrauber befindlichen funktionalen Bauteile des Abtriebs zueinander beim Kontaktieren der Dreheinheit des Schrauber in der ersten Anfangsdrehposition der Dreheinheit mit der Prüfeinheit. Dadurch kann verhindert werden, dass der Schrauber in einer folgenden Überprüfung zufällig noch einmal in derselben Anfangsdrehposition der Dreheinheit, bzw. in derselben der im Schrauber befindlichen funktionalen Bauteile des Abtriebs zueinander, wie z.B. der Zahnräder des Abtriebs, überprüft wird.
Die im Schrauber befindlichen funktionalen Bauteile werden also in eine definiert andere Position zueinander gebracht als der Position, in der sie bei der Überprüfung des ersten Betriebspunktes des Schraubers zueinander standen. Somit wird eine effektive und zuverlässige Prüfung des Schraubers ermöglicht .
Fig. 2 zeigt ein funktionales Schema einer Ausführungsform des Prüfsystems der vorliegenden
Erfindung. Die Bezugzeichen entsprechen gänzlich jenen in Fig. 1, so dass zur Beschreibung der einzelnen Komponenten, die in Fig. 2 mit diesen Bezugszeichen referenziert werden, auf die Beschreibung zur Fig. 1 verwiesen werden kann.
Der Schrauber 20 umfasst dabei eine Dreheinheit 21 und einen ersten Drehmomentsensor 23, der mit der Dreheinheit 21 verbunden ist. Die Dreheinheit 21 kann z.B. eine Stecknuss umfassen, deren Form an die zu bearbeitende Schraubstelle angepasst ist. Der erste Drehmomentsensor 23 des Schraubers 20 ist geeignet, ein der Dreheinheit 21 vorgegebenes Soll-Drehmoment zu messen.
Die Prüfeinheit 2 umfasst einen zweiten Drehmomentsensor 5 und eine Gegendrehmoment- Erzeugungseinrichtung 3, die mit dem zweiten Drehmomentsensor 5 verbunden ist.
Der zweite Drehmomentsensor 5 der Prüfeinheit 2 ist über die Vergleichseinheit 6 mit dem ersten Drehmomentsensor 23 des Schraubers 20 verbunden. Dabei ist die Vergleichseinheit 6 dazu ausgelegt, das vorgegebene Soll-Drehmoment des Schraubers 20 vom ersten Drehmomentsensor 23 zu empfangen, das vom zweiten Drehmomentsensor 5 der Prüfeinheit 2 gemessene Ist-Drehmoment zu empfangen, und diese beiden Drehmomentwerte miteinander zu vergleichen.
Die Steuereinheit 22 ist mit dem Schrauber 20 verbunden. Dabei kann die Steuereinheit 22 direkt oder indirekt über andere Baugruppen des Schraubers 20, z.B.
den ersten Drehmomentsensor 23, mit der Dreheinheit 21 verbunden sein. Die Steuereinheit 22 steuert eine Drehung der mit der Prüfeinheit 2 in Kontakt gebrachten Dreheinheit 21, bis der erste Drehmomentsensor 23 des Schraubers 20 ein vorgegebenes Soll-Drehmoment erreicht. Ferner ist die Steuereinheit 22 ausgelegt, die Dreheinheit 21 über eine Anfangsdrehposition hinaus um einen vorgegebenen Winkelbetrag in eine andere Drehposition zurückzudrehen.
Der mit Bezugsziffer 20 bezeichnete Schrauber ist in Fig. 2 als handgeführter Schrauber mit einem Griff und einem Schrauberkopf schematisch dargestellt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Verwendung von Handschraubern beschränkt. Vielmehr können auch vollautomatische Schrauber in das Prüfsystem und das Prüfverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung Eingang finden.
Die Prüfeinheit 2 weist einen zweiten Drehmomentsensor 5 auf, der ausgebildet ist, eine Dreheinheit 21 des Schraubers 20 so aufzunehmen, dass die Dreheinheit 21 und der Drehmomentsensor 5 miteinander in Eingriff kommen. Beispielsweise weist die Kontaktfläche des zweiten Drehmomentsensors 5 die Form eines Schraubenkopfes auf und die Dreheinheit 21 die Form einer zu diesem Schraubenkopf passenden Stecknuss auf. Eine durch die Dreheinheit 21 vermittelte Drehbewegung wird somit über den zweiten Drehmomentsensor 5 an die Gegendrehmoment-Erzeugungseinrichtung 3 der Prüfeinheit
2 vermittelt. Die Gegendrehmoment-Erzeugungseinrichtung
3 erzeugt ein dem von der Dreheinheit 21 verursachten ausgegebenen Ist-Drehmoment entgegengesetzt wirkendes
Gegendrehmoment . Das von der Gegendrehmoment- Erzeugungseinrichtung 3 erzeugte Gegendrehmoment hält sich mit dem durch das Drehen der Dreheinheit verursachten Ist-Drehmoment das Gleichgewicht. In diesem Gleichgewichtszustand misst der zweite Drehmomentsensor 5 der Prüfeinheit 2 das von dem Schrauber 20 ausgegebene Ist-Drehmoment durch Messen des Betrages des an dem zweiten Drehmomentsensor 5 anliegenden Drehmoments . Vorzugsweise handelt es sich bei dem zweiten Drehmomentsensor 5 der Prüfeinheit 2 um einen geeichten Drehmomentsensor, um eine zuverlässige Aussage über die Größe des vom Schrauber 20 ausgegebenen Ist-Drehmoments erhalten zu können. Der zweite Drehmomentsensor 5 kann dabei z. B. eine geeichte Drehkette beinhalten. Gemäß einem weiteren Beispiel umfasst der zweite Drehmomentsensor 5 einen geeichten Dehnmessstreifen, der auf der Drehachse der Prüfeinheit 2 aufgebracht ist. Durch die Torsion der Drehachse der Prüfeinheit 2 wird der Dehnmessstreifen gedehnt und diese Dehnung kann als Maß für das an der Drehachse anliegende Drehmoment verwendet werden. Ferner kann die Gegendrehmoment-Erzeugungseinrichtung ein Paar von Tellerfedern beinhalten, welches ein weiches Einfedern der Gegendrehmomenteinrichtung bei Beaufschlagung der Prüfeinheit 2 mit dem Drehmoment des Schraubers 20 ermöglicht.
In Fig. 2 ist die Steuereinheit 22 zur Steuerung einer Drehung der mit der Prüfeinheit 2 in Kontakt gebrachten Dreheinheit 21 getrennt von dem Schrauber 20 vorgesehen. Die Steuerung 22 kann aber auch in dem Schrauber 20 integriert sein oder auf diesem angebracht sein. Die Steuereinheit 22 steuert die Dreheinheit 21
so lange an, bis der erste Drehmomentsensor 23 ein vorgegebenes Soll-Drehmoment erreicht. In Fig. 2 ist der erste Drehmomentsensor 23 in dem Schrauber integriert. Der erste Drehmomentsensor 23 kann aber auch auf dem Schrauber 20 angebracht sein oder extern zu dem Schrauber 20 vorgesehen sein.
Der erste Drehmomentsensor 23 des Schraubers 20 übermittelt den Wert des Drehmoments, wenn das vorgegebene Soll-Drehmoment erreicht ist, an die Vergleichseinheit 6. Ferner übermittelt der zweite Drehmomentsensor 5 der Gegendrehmoment- Ξrzeugungseinrichtung 3 das von ihm gemessene Ist- Drehmoment an die Vergleichseinheit 6. Die Vergleichseinheit 6 vergleicht das vorgegebene Soll- Drehmoment des Schraubers 20 mit dem vom zweiten Drehmomentsensor 5 gemessenen Ist-Drehmoment. Vorzugsweise wird der Schrauber 20 dann als fähig beurteilt, wenn bei dem Vergleich des Soll-Drehmoments des Schraubers 20 mit dem Ist-Drehmoment der Prüfeinheit 2 das Soll-Drehmoment und das Ist- Drehmoment höchstens um einen vorgegebenen Betrag voneinander abweichen.
Fig. 3 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform des PrüfSystems 1 der vorliegenden Erfindung. Bezüglich der mit gleichen Bezugsziffern bezeichneten Komponenten wird auf die Beschreibung in Fig. 1 und 2 verwiesen. In Fig. 3 ist die Vergleichseinheit 6 in die Steuereinheit 22, die auch als Schraubersteuerung bezeichnet wird, integriert. Ferner weist die Schraubersteuerung 22 eine Einheit zur Erfassung des Soll-Drehmoments auf, die mit dem ersten Drehmomentsensor 23 des Schraubers 20
verbunden ist. Der erste Drehmomentsensor 23 übermittelt das So11-Drehmoment an die Einheit zur Erfassung des Soll-Drehmoments, welche wiederum den Wert des Soll-Drehmoments an die Vergleichseinheit 6 weitergibt. Außerdem umfasst die Schraubersteuerung 22 eine Einheit zur Erfassung des Ist-Drehmoments. Der zweite Drehmomentsensor 5 der Prüfeinheit 2 übermittelt das von ihm gemessene Ist-Drehmoment an die Einheit zur Erfassung des Ist-Drehmoments, welche wiederum den Wert des Ist-Drehmoments an die Vergleichseinheit 6 weitergibt. Die Schraubersteuerung 22 umfasst ferner eine Steuerung für einen Prüfablauf zur Steuerung mehrerer Prüfungen eines Schraubers 20 in mehreren Betriebspunkten des Schraubers 20 hintereinander. Ferner umfasst die Schraubersteuerung 22 eine Auswerteeinheit, die mit der Steuerung für den Prüfablauf und der Vergleichseinheit 6 verbunden ist. Über die Auswerteeinheit erfolgt nach abgeschlossenem Prüfablauf die Ausgabe einer Fähigkeitsaussage. Die Fähigkeitsaussage beinhaltet entweder eine IO-Aussage, d. h. der Schrauber 20 wird als fähig beurteilt, oder beinhaltet eine NIO-Aussage, wonach der Schrauber 20 als fehlerhaft bewertet wird.
Die Steuerung für den Prüfablauf ist über eine Winkelgeberbaugruppe 26, ein Getriebe 25, den ersten Drehmomentsensor 23 und einen Abtrieb 27 mit der Dreheinheit 21 verbunden. Der Abtrieb 27 des Schraubers 20 ist in Fig. 3 exemplarisch mit zwei KegelZahnrädern dargestellt. Der Abtrieb 27 kann aber noch mehrere und auch verschiedenartige Zahnräder und andere Komponenten beinhalten. Ein Antrieb 28 versorgt den Schrauber 20 mit der notwendigen Energie. Der Antrieb 28 kann dabei
direkt mit dem Schrauber 20 verbunden sein, es ist aber auch möglich, dass die Energiezufuhr von außerhalb erfolgt .
Ein Grund für eine mögliche Abweichung des von der Dreheinheit 21 abgegebenen Ist-Drehmoments von dem vorgegebenen Soll-Drehmoment kann in einem Drehmomentverlust innerhalb des Abtriebs 27 gegeben sein. Der Drehmomentverlust im Abtrieb 27 kann dabei von der Position der im Abtrieb befindlichen funktionalen Bauteile zueinander abhängen. So kann z. B. in einer Situation, wo ein schadhafter Zahn eines der Zahnräder des Abtriebs 27 in ein anderes Zahnrad eingreift, ein Drehmomentverlust oder eine Drehmomentvergrößerung in diesem Betriebspunkt des Schraubers 20 erfasst werden, was zu einer Abweichung zwischen Soll-Drehmoment und Ist-Drehmoment des Schraubers 20 führen kann. In allen anderen Drehpositionen des Zahnrades mit dem schadhaften Zahn hingegen wird unter Umständen kein Drehmomentverlust im Abtrieb 27 des Schraubers 20 festgestellt, da das Soll- Drehmoment und das Ist-Drehmoment nicht signifikant voneinander abweichen.
Um die funktionalen Bauteile des Abtriebs eines Schraubers 20 nach erfolgter Prüfung in einem Betriebspunkt in eine definierte andere Position der funktionalen Bauteile zueinander zu bringen, ist die Steuereinheit 22 dazu ausgelegt, die Dreheinheit 21 des Schraubers 20 über eine Anfangsdrehposition hinaus um einen vorgegebenen Winkelbetrag in eine andere Anfangsdrehposition zurückzudrehen. Wenn z. B. die Dreheinheit 21 aus einer Anfangsdrehposition (0°)
zunächst um 10° im Uhrzeigersinn gedreht wird, bis die Gegendrehmoment-Erzeugungseinrichtung 3 ein dem von der Dreheinheit 21 verursachten Ist-Drehmoment entgegengesetztes Drehmoment erzeugt hat, wird die Dreheinheit 21 wieder um 10° entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn in ihre erste Anfangsdrehposition (0°) zurückgedreht. Dann wird die Dreheinheit 21 über diese erste Anfangsdrehposition (0°) hinaus um einen vorgegebenen Winkelbetrag (z. B. 5°) entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn in eine andere zweite Anfangsdrehposition (-5°) zurückgedreht. Damit wird erreicht, dass ein darauf folgender Prüfvorgang bei einer definierten anderen Position der im Abtrieb befindlichen funktionalen Bauteile zueinander stattfindet. Die Begriffe 'im Uhrzeigersinn' und 'entgegen Uhrzeigersinn' im vorgenannten Beispiel sind exemplarisch zu verstehen. Allgemeiner kann von einer Drehung in Anziehrichtung (im obigen Beispiel 'im Uhrzeigersinn' ) und einem Zurückdrehen entgegen Anziehrichtung (im obigen Beispiel 'entgegen Uhrzeigersinn' ) gesprochen werden. Die Anziehrichtung kann aber auch entgegen Uhrzeigersinn sein und die Richtung entgegen Anziehrichtung kann auch im Uhrzeigersinn sein.
Indem nun die Steuereinheit 22 bzw. die Steuerung für den Prüfablauf so ausgelegt wird, dass die Steuerung einer Drehung der mit der Prüfeinheit in Kontakt gebrachten Dreheinheit 21, bis der erste Drehmomentsensor 23 ein vorgegebenes Soll-Drehmoment erreicht, und das nachfolgende Zurückdrehen der Dreheinheit 21 über die Anfangsdrehposition hinaus um den vorgegebenen Winkelbetrag in eine andere
Anfangsdrehposition wiederholt durchgeführt wird, kann erreicht werden, dass der gesamte Abtrieb 27 sukzessive und systematisch in Schritten des vorgegebenen Winkelbetrags auf Maschinenfähigkeit untersucht wird.
Fig. 4 zeigt eine Querschnittsansicht einer Prüfeinheit 2, die mit der Dreheinheit 21 eines Schraubers 20 in Kontakt gebracht ist, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Schrauber 20 ist dabei in einer Ablage A fixiert. Die Gegendrehmoment- Erzeugungseinrichtung 3 ist mit dem zweiten Drehmomentsensor 5 über eine Drehachse verbunden, deren eines Ende so geformt ist, um mit der Dreheinheit 21 in Eingriff zu gelangen, so dass durch das Drehen der Dreheinheit 21 ein Drehmoment auf die Drehachse der Prüfeinheit 2 übertragen werden kann. Die Prüfeinheit 2 ist dabei entweder fest mit der Ablage A verbunden oder auf einer anderweitigen unbeweglichen Unterlage fixiert .
Auf der Drehachse der Prüfeinheit 2 ist ein Dehnmessstreifen DMS angebracht, der eine Torsion an einer verjüngten Stelle der Drehachse der Prüfeinheit 2 detektierten kann, wenn die Drehachse mit dem von der Dreheinheit 21 verursachten Drehmoment beaufschlagt wird. Mittels Spulen S^ und S2 ist eine kontaktlose
Ausgabe des vom Dehnmessstreifen DMS gemessenen Ist- Drehmoments an die Vergleichseinheit 6 (nicht in Fig. 4 gezeigt) möglich. Im unteren Teil der Fig. 4 ist in Seitenansicht der Querschnitt der Gegendrehmoment- Erzeugungseinrichtung 3 gezeigt, welche Tellerfedern T und einen Freilauf 7 umfasst.
Eine Beschreibung dieser Gegendrehmoment- Erzeugungseinrichtung 3 erfolgt nun anhand Fig. 5, die eine Draufsicht auf die Schnittebene entlang der Linie V-V in Fig. 4 darstellt. In der Mitte der Fig. 5 ist die Drehachse der Prüfeinheit 2 abgebildet, die sich in Anziehrichtung (hier exemplarisch im Uhrzeigersinn) beim Drehen der Dreheinheit 21 des Schraubers 20 dreht. Ein Freilauf 7 ist dergestalt zwischen Drehachse der Prüfeinheit 2 und einem drehenden Ring DR angebracht, dass die Drehachse bei einer Drehung im Uhrzeigersinn den drehenden Ring DR mitnimmt (Sperren des Freilaufs in Anziehrichtung, hier im Uhrzeigersinn) . Der drehende Ring DR, der zwei nach außen gerichtete Nasen aufweist, dreht sich in bezug auf einen feststehenden Ring FR, der seinerseits zwei feststehende Einbuchtungen E aufweist. Zwischen den Nasen des drehenden Rings DR und den Einbuchtungen E des feststehenden Rings FR können Federn angebracht sein, die ein weiches Abfangen des vom Schrauber aufgenommenen Drehmoments bewirken. Diese Federn können in Form von Tellerfedern T vorliegen. Während des Zurückdrehens der Dreheinheit 21 in die erste Anfangsdrehposition drücken die Federn T den drehenden Ring DR in seine Ausgangslage (mit kraftfreien Federn T) zurück. Beim Zurückdrehen der Dreheinheit 21 über die- erste Anfangsdrehposition hinaus um einen vorgegebenen Winkelbetrag in eine zweite Anfangsdrehposition wird der Kontakt zwischen Dreheinheit 21 und der Prüfeinheit 2 aufgrund des Freilaufs 7 kraftlos. Mit anderen Worten, nimmt die Drehachse der Prüfeinheit 2 beim Zurückdrehen der Dreheinheit über die erste Anfangsdrehposition der Dreheinheit 21 hinaus in die zweite Anfangsdrehposition den drehenden Ring DR nicht mit, da sich die Drehachse
der Prüfeinheit 2 in Freilaufrichtung (hier entgegen Uhrzeigersinn) dreht. Wird nun die Dreheinheit 21 aus der neuen Anfangsdrehposition wieder in Anziehrichtung (hier im Uhrzeigersinn) gedreht, bewirkt der Freilauf 7 durch Sperren wieder eine Mitnahme des drehenden Ringes DR in Drehrichtung (hier im Uhrzeigersinn) .
Die Verwendung eines Freilaufs 7 in der Prüfeinheit 2 eines Prüfsystems 1 der vorliegenden Erfindung hat den Vorteil, dass bei einer Wiederholung des Prüfzyklus für einen anderen Betriebspunkt des Schraubers die Dreheinheit 21 nicht von der Prüfeinheit 2 abgenommen und wieder kontaktiert werden muss, so dass ein einmaliges in Kontakt bringen der Dreheinheit 21 mit der Prüfeinheit 2 ausreicht, um einen mehrstufigen Prüfablauf für mehrere Betriebspunkte des Schraubers ohne großen Aufwand vollautomatisch durchführen zu können. Das bedeutet, dass ein Verwender eines handgeführten Schraubers 20 diesen in einer Arbeitspause mit der Prüfeinheit 2 bzw. der Ablage A kontaktieren kann und eine automatische PrüfablaufSteuerung durchgeführt wird, die eine systematische Abprüfung mehrerer verschiedener Betriebspunkte des Schraubers bei verschiedenen Stellungen der funktionalen Bauteile des Abtriebs zueinander ermöglicht.
Mit Bezug auf die Figur 7 werden nun Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Prüfen von Schraubern mit einer Dreheinheit und einem ersten Drehmomentsensor beschrieben.
Fig. 7 zeigt das Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform zum Prüfen von Schraubern 20 mit einer Dreheinheit 21 und einem ersten Drehmomentsensor 23, wobei das Verfahren die Schritte S6.1 bis Sβ .6 aus Fig. 6 umfasst. Diese Schritte sind in Fig. 7 mit S7.1 bis S7.6 bezeichnet, so dass hier auf die Beschreibung zu Fig. 6 verwiesen wird.
An den Schritt f) des Zurückdrehens S7.6 der Dreheinheit 21 über die Anfangsdrehposition hinaus um einen vorgegebenen Winkelbetrag in eine andere Anfangsdrehposition schließt sich gemäß Fig. 7 im Schritt S7.7 eine Entscheidung an, ob die Schritte c) bis f) (S7.3 bis S7.6) wiederholt werden sollen. Wenn eine Wiederholung stattfinden soll (JA nach S7.7), werden die Schritte c) bis f) (S7.3 bis S7.6) in Fig. 7 der Reihe nach noch einmal durchlaufen.
Bei einer Wiederholung des Schrittes c) wird die Dreheinheit vorzugsweise beginnend aus derjenigen Anfangsdrehposition gedreht, in der sich die Dreheinheit nach der unmittelbar vorangehenden Durchführung des Schrittes f) befindet. Die bei einem vorangehenden Zurückdrehen der Dreheinheit über eine Anfangsdrehposition hinaus um einen vorgegebenen Winkelbetrag erreichte andere Anfangsdrehposition wird somit als die eine Anfangsdrehposition bei einem nachfolgenden Drehen der Dreheinheit, bis der erste Drehmomentsensor des Schraubers das vorgegebene Soll- Drehmoment erreicht, verwendet. Dadurch kann erreicht werden, dass eine wiederholte Prüfung des Schraubers an einem definierten Betriebspunkt erfolgt, der sich nicht nur zufällig, sondern mit Sicherheit von dem
Betriebspunkt der vorangehenden Überprüfung unterscheidet. Hierdurch wird zum einen eine effektive Überprüfung des Schraubers erreicht, da Doppelüberprüfungen an ein und demselben Betriebspunkt des Schraubers vermieden werden. Zum anderen wird die Überprüfung des Schraubers insgesamt zuverlässiger, da eine größere Anzahl verschiedener Betriebspunkte überprüft wird, als wenn bei einer zufälligen Wahl der Anfangsdrehposition der Dreheinheit für mehrere aufeinander folgende Prüfabläufe unter Umständen manche Betriebspunkte mehrfach überprüft werden.
Als vorteilhaft erweist es sich auch, wenn das Produkt aus der Anzahl der Wiederholungen, bzw. der Durchführungen, der Schritte c) bis f) und dem Wert des vorgegebenen Winkelbetrags mindestens 360° ergibt. Dadurch kann erreicht werden, dass der volle Funktionsbereich des Abtriebs eines Schraubers in Abständen des vorgegebenen Winkelbetrags überprüft wird. Wie oben bereits erläutert, wird dabei zumindest beim ersten Durchprüfen eines Vollwinkelbereichs von 360° kein Betriebspunkt mehr als einmal überprüft, wodurch der gesamte PrüfVorgang sehr effektiv ist. Ferner wird der Schrauber bei jedem Durchlauf der Schritte c) bis f) in jeweils voneinander verschiedenen Positionen der im Schrauber befindlichen funktionalen Bauteile, wie z. B. Zahnräder des Abtriebs, überprüft. Somit wird der gesamte Prüfungsablauf nicht nur besonders effektiv gestaltet, sondern liefert auch ein zuverlässiges Prüfergebnis, da der Abtrieb in vielen voneinander verschiedenen Betriebspositionen überprüft wird.
Außerdem ist es vorteilhaft, den Wert des vorgegebenen Winkelbetrags, um den die Dreheinheit über die Anfangsdrehposition hinaus in eine andere Anfangsdrehposition zurückgedreht wird, kleiner oder gleich dem Quotienten aus 360° und der Anzahl der Zähne eines Zahnrades in einem Schrauber zu wählen, welches von allen Zahnrädern in dem Schrauber die meisten Zähne aufweist. Dadurch kann erreicht werden, dass bei Wiederholung der Schritte c) bis f) so oft, dass das Produkt aus der Anzahl der Wiederholungen und dem Wert des vorgegebenen Winkelbetrags mindestens 360° ergibt, der gesamte Abtrieb des Schraubers vollständig überprüft wird. Damit kann sichergestellt werden, dass ein Fehler im Abtrieb des Schraubers, der z.B. auf der Schadhaftigkeit eines einzelnen Zahnes eines der Zahnräder im Abtrieb des Schraubers beruht, zuverlässig erkannt wird. Selbst bei dieser zuvor beschriebenen Ausführungsform eines Prüfungsablaufs eines Schraubers ist der gesamte Prüfungsvorgang äußerst effektiv, da kein Betriebspunkt des Schraubers mehr als einmal überprüft wird.
Ferner ist vorteilhaft, dass der Schrauber als fähig beurteilt wird, wenn bei jedem Vergleich des Soll- Drehmoments des Schraubers mit dem Ist-Drehmoment der Prüfeinheit das Soll-Drehmoment und das Ist-Drehmoment höchstens um den vorgegebenen Betrag voneinander abweichen. Dadurch kann erreicht werden, dass ein Schrauber, der zumindest in einem Betriebspunkt eine Fehlfunktion aufweist, zuverlässig als NIO (nicht in Ordnung/nicht fähig) beurteilt wird, und aus dem Produktionsprozess entfernt wird.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON WEITEREN AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Wie bereits eingangs beschrieben, kommt im Stand der Technik in der Montagetechnik häufig eine fahrbare Messbank zum Einsatz, mit der mehrere Schrauber hintereinander auf ihre Fähigkeit überprüft werden können.
Eine solche fahrbare Messbank 2* ist in Figur 11 schematisch dargestellt. Die Messbank 2* umfasst eine Prüfeinheit 2a*, eine manuelle Eingabeeinheit 2b* und eine PrüfSteuerung 2c*. Die fahrbare Messbank 2* bildet zusammen mit einem Schrauber 20, der eine Dreheinheit 21 umfasst, und einer Steuereinheit 22 zum Steuern einer Drehung der Dreheinheit 21 ein System zur Prüfung von Schraubern, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist. Bei dem in Figur 4 gezeigten Schrauber 20 handelt es sich um ein handgeführtes elektrisch steuerbares Bearbeitungswerkzeug, dass über ein Kabel mit seiner Steuereinheit 22 verbunden ist. Die Steuereinheit 22 kann dabei z. B. über eine Verbindungsstange mit einer Halteeinheit verbunden sein, die in einer Verschiebehalteeinrichtung aufgenommen ist (nicht in Figur 4 gezeigt) , wobei die Halteeinheit verschiebbar in der
Verschiebehalteeinrichtung bewegbar ist. Bei der Halteeinheit handelt es sich üblicherweise um einen Laufkästen oder eine Laufkatze, die mit einigen Rollen versehen ist, die in eine Laufschiene eingehängt sind, die als Verschiebehalteeinrichtung verwendet wird. Über die Verschiebehalteeinrichtung können sowohl die Steuereinheit 22 als auch der Schrauber 20 mit Energie
versorgt werden. Darüber hinaus kann die Verschiebehalteeinrichtung auch als Steuerleitung und Datenleitung dienen, um die Steuereinheit 22 von einer zentralen Überwachungseinheit (im folgenden auch als 'zentrale Einheit 1 bezeichnet) mit Steuerdaten zu versorgen. Wenn z. B. mehrere solcher Steuereinheiten 22 nacheinander in einer solchen
Verschiebehalteeinrichtung angeordnet sind, kann jeder einzelnen Steuereinheit 22 von der zentralen Einheit über die Verschiebehalteeinrichtung ein Steuerdatensatz übermittelt werden, der den Bearbeitungsdaten des entsprechenden Schraubers 20 an einer bestimmten Schraubstelle entspricht. Bei diesen Daten handelt es sich beispielsweise um einen Drehmomentwert, den der Schrauber 20 über die Dreheinheit 21 an die Schraubstelle abgeben soll.
Bisher war es üblich, dass eine Prüfperson die fahrbare Messbank 2* nacheinander zu jeder der Schraubstationen (bestehend aus Steuereinheit 22 und Schrauber 20) rollt, um eine Maschinenfähigkeitsuntersuchung der Schrauber 20 vorzunehmen. Dabei muss die Prüfperson zunächst über die Steuereinheit 22 die aktuellen Steuerdaten für den betreffenden Schrauber 20 auslesen, z. B. einen Drehmomentwert, mit welchem der Schrauber 20 eine Schraubstelle anziehen soll. Diesen ausgelesenen Drehmomentwert muss die Prüfperson als sogenannte Sollwertvorgäbe per Hand über die manuelle Eingabeeinheit 2b* in die fahrbare Messbank 2* eingeben. Wahlweise ist es auch möglich, dass die Prüfperson direkt eine bestimmte Sollwertvorgabe für ein Drehmoment des Schraubers 20 in die Steuereinheit 22 eingibt, und dieselbe Sollwertvorgabe auch in die
manuelle Eingabeeinheit 2b* der fahrbaren Messbank 2* eingibt .
Danach koppelt die Prüfperson den Schrauber 20 mit der Prüfeinheit 2a* der fahrbaren Messbank 2*, so dass die Dreheinheit 21 des Schraubers 20 in die Prüfeinheit 2a* eingreift. Die Prüfeinheit 2a* umfasst eine Gegendrehmoment- Erzeugungseinrichtung, die ein Gegendrehmoment zu dem von der Dreheinheit 21 erzeugten Drehmoment erzeugt.
Danach veranlasst die Prüfperson die Steuereinheit (22), die Dreheinheit 21 des Schraubers 20 soweit zu drehen, bis ein erster Drehmomentsensor des Schraubers 20 das vorgegebene Soll-Drehmoment misst. Das von der Dreheinheit 21 ausgegebene Ist-Drehmoment wird dabei von der Prüfeinheit 2a* der fahrbaren Messbank gemessen. Sowohl das von der Prüfeinheit 2a* gemessene Ist-Drehmoment als auch die über die manuelle Eingabeeinheit 2b* eingegebene Sollwertvorgabe des Drehmoments werden an die PrüfSteuerung 2c* weitergegeben. In der PrüfSteuerung 2c* findet dann ein Vergleich des Soll-Drehmoments und des Ist-Drehmoments statt. Im Falle einer Übereinstimmung der beiden Werte wird der Schrauber als fähig beurteilt, im Falle einer Abweichung wird der Schrauber als nicht fähig beurteilt .
Dieses herkömmliche Prüfsystem für Schrauber mit einer fahrbaren Messbank 2* hat den Nachteil, dass es einen erhöhten Personalaufwand und hohe Gerätekosten verursacht. So ist z. B. ein hoher Personalaufwand notwendig, um die Fähigkeitsüberprüfung der
eingesetzten Schrauber auf einem hohen Niveau zu halten, da dies nur möglich ist, wenn die Prüfzyklen möglichst kurz gehalten werden. Verlängert man die Prüfzyklen z. B. auf einmal pro Woche, birgt dies das Risiko, dass ein Schrauber, der nach der letzten Fähigkeitsüberprüfung als IO (in Ordnung, d.h. fähig) beurteilt wurde, dann aber während des weiteren Einsatzes fehlerhaft wurde, d. h. NIO (nicht in Ordnung, d.h. nicht fähig) , bis zur nächsten Fähigkeitsprüfung eine große Zahl von Ausschussstücken produziert, was zu aufwendiger Nacharbeit oder im Falle eines verspäteten Bemerkens bis zu einer Rückholaktion der gefertigten Stücke führen kann. Um letzteres zu vermeiden, wurde bisher der erhöhte Aufwand, der mit kurzen Prüfzyklen verbunden ist, in Kauf genommen, um möglichst genaue Aussagen über die Fähigkeit der Schraubwerkzeuge zu erhalten. Ferner stellt die oben beschriebene fahrbare Messbank 2* ein kostenintensives Gerät dar.
Das voranstehend beschriebene herkömmliche System zur Fähigkeitsprüfung von Schraubwerkzeugen hat also den Nachteil, dass es mit hohem Aufwand und Kosten verbunden ist.
Es ist daher wünschenswert, ein System zur Prüfung von Schraubern bereitzustellen, welches eine effektive und kostengünstige Prüfung von Schraubern ermöglicht.
Dies ermöglicht ein System zur automatischen Prüfung von Schraubern, umfassend: mindestens einen Schrauber mit einer Dreheinheit; eine Steuereinheit zum Steuern einer Drehung der Dreheinheit; eine Prüfeinheit zum
Prüfen des Schraubers über die Dreheinheit ; und eine Datenaustauscheinheit zum zumindest unidirektionalen Austausch von Daten von der Prüfeinheit zur Steuereinheit .
Durch das Bereitstellen der vorgenannten Datenaustauscheinheit wird es z. B. ermöglicht, dass z. B. in der Prüfeinheit ermittelte Daten direkt an die Steuereinheit eines Schraubers übermittelt werden können. Dadurch können Auswertungen der von der Prüfeinheit ermittelten Prüfdaten von der Steuereinheit des Schraubers oder von einer zentralen Einheit durchgeführt werden. Dadurch kann z. B. erreicht werden, dass keine PrüfSteuerung zusätzlich zur Steuereinheit zum Steuern des Schraubers zur Prüfung benötigt wird. Ferner kann erreicht werden, dass keine manuelle Eingabe einer Sollwertvorgabe nötig ist, da die zu prüfenden Sollwerte bereits in der Steuereinheit vorliegen können.
Es ist möglich, dass die Datenaustauscheinheit lediglich zum Austausch von Daten von der Prüfeinheit zur Steuereinheit ausgelegt ist. In diesem Fall wird die Prüfeinheit in der Regel ein passives Element bei der Prüfung des Schraubers darstellen. Es ist aber auch möglich, dass die Datenaustauscheinheit sowohl für einen Austausch von Daten von der Prüfeinheit zur Steuereinheit, als auch für einen Austausch von Daten von der Steuereinheit zur Prüfeinheit ausgelegt ist. In diesem Fall kann die Prüfeinheit auch ein aktives Element bei der Prüfung von Schraubern darstellen.
Vorzugsweise umfassen die zum zumindest unidirektionalen Austausch von der Prüfeinheit zur Steuereinheit vorgesehenen Daten Drehmomentwerte des Schraubers. Die Daten können aber auch andere Werte wie z. B. Drehwinkelwerte oder andere für die Schrauberfunktion maßgebliche Werte enthalten.
Ferner ist es vorteilhaft, dass die Prüfeinheit ausgelegt ist, ein von der Dreheinheit des Schraubers ausgegebenes Drehmoment zu überprüfen. Dabei ist vorzugsweise die Prüfeinheit ausgelegt, ein Ergebnis der Überprüfung des von der Dreheinheit des Schraubers ausgegebenen Drehmoments als Wert eines Ist-Drehmoments des Schraubers über die Datenaustauscheinheit zur Steuereinheit auszutauschen.
Dadurch wird ermöglicht, dass die Steuereinheit das von der Prüfeinheit übermittelte Ist-Drehmoment mit einem So11-Drehmoment der Steuereinheit vergleichen kann.
Ferner kann der Schrauber einen ersten Drehmomentsensor umfassen. Außerdem kann die Prüfeinheit eine Gegendrehmoment-Erzeugungseinrichtung und einen zweiten Drehmomentsensor umfassen.
Ferner ist es vorteilhaft, dass die Prüfeinheit geeignet ist, zumindest mit der Dreheinheit zumindest eines Schraubers in einer Anfangsdrehposition der Dreheinheit in Kontakt gebracht zu werden.
Vorzugsweise ist die Steuereinheit geeignet, eine Drehung der mit der Prüfeinheit in Kontakt gebrachten
Dreheinheit zu steuern, bis der erste Drehmomentsensor ein vorgegebenes So11-Drehmoment erreicht.
Ferner ist es vorteilhaft, dass der zweite
Drehmomentsensor geeignet ist, das durch das Drehen der
Dreheinheit verursachte Ist-Drehmoment zu messen.
Vorzugsweise umfasst das System ferner eine Vergleichseinheit zum Vergleichen des vorgegebenen Soll-Drehmoments des Schraubers mit dem vom zweiten Drehmomentsensor gemessenen Ist-Drehmoment.
Vorzugsweise ist die Steuereinheit ausgelegt, die Dreheinheit über die Anfangsdrehposition hinaus um einen vorgegebenen Winkelbetrag in eine andere Anfangsdrehposition zurückzudrehen. Durch das Zurückdrehen der Dreheinheit über die Anfangsdrehposition hinaus um einen vorgebenen Winkelbetrag in eine andere Anfangsdrehposition kann erreicht werden, dass sich die im Schrauber befindlichen funktionalen Bauteile des Abtriebs zueinander zuverlässig in einer anderen Position befinden als der Position der im Schrauber befindlichen ■ funktionalen Bauteile des Abtriebs zueinander beim Kontaktieren der Dreheinheit des Schrauber in der ersten Anfangsdrehposition der Dreheinheit mit der Prüfeinheit. Dadurch kann verhindert werden, dass der Schrauber in einer folgenden Überprüfung zufällig noch einmal in derselben Anfangsdrehposition der Dreheinheit, bzw. in derselben der im Schrauber befindlichen funktionalen Bauteile des Abtriebs zueinander, wie z.B. der Zahnräder des Abtriebs, überprüft wird.
Die im Schrauber befindlichen funktionalen Bauteile werden also in eine definiert andere Position zueinander gebracht als der Position, in der sie bei der Überprüfung des ersten Betriebspunktes des Schraubers zueinander standen. Somit wird eine effektive und zuverlässige Prüfung des Schraubers ermöglicht.
Vorzugsweise ist die Steuereinheit ausgelegt, für den Fall, dass das So11-Drehmoment und das Ist-Drehmoment höchstens um einen vorgegebenen Betrag voneinander abweichen, die Dreheinheit über die Anfangsdrehposition hinaus um den vorgegebenen Winkelbetrag in die andere Anfangsdrehposition zurückzudrehen .
Ferner ist es vorteilhaft, dass die Steuereinheit ausgelegt ist, die Steuerung einer Drehung der mit der Prüfeinheit in Kontakt gebrachten Dreheinheit, bis der erste Drehmomentssensor ein vorgegebenes Soll- Drehmoment erreicht, und das nachfolgende Zurückdrehen der Dreheinheit über die Anfangsdrehposition hinaus um den vorgegebenen Winkelbetrag in eine andere Anfangsdrehposition wiederholt durchzuführen.
Vorzugsweise umfasst die Prüfeinheit einen Freilauf, der gewährleistet, dass der Kontakt zwischen der Dreheinheit und der Prüfeinheit während des Zurückdrehens der Dreheinheit kraftlos wird.
Dabei ist es vorteilhaft, dass der Freilauf bewirkt, dass während des Zurückdrehens der Dreheinheit die Gegendrehmoment-Erzeugungseinrichtung entspannt wird und der zweite Drehmomentsensor zurückgesetzt wird.
Vorzugsweise beeinhaltet die Gegendrehmoment- Erzeugungseinrichtung ein Paar von Tellerfedern. Dadurch wird ein weiches Einfedern der Gegendrehmoment- Erzeugungseinrichtung ermöglicht, was zu einer Verlängerung der Lebensdauer der Prüfeinheit beiträgt.
Vorzugsweise ist der zweite Drehmomentsensor geeicht. Dabei ist es möglich, dass der zweite Drehmomentsensor eine geeichte Drehkette beeinhaltet. Es ist aber auch möglich, dass der zweite Drehmomentsensor einen geeichten Dehnmessstreifen beeinhaltet. Durch die Verwendung eines geeichten Drehmomentsensors in der Prüfeinheit wird ein genaues und verlässliches Prüfergebnis gewährleistet.
Ferner umfasst die Datenaustauscheinheit eine elektrische Leitung, die die Prüfeinheit und die Steuereinheit miteinander verbindet.
Es ist aber auch möglich, dass die Datenaustauscheinheit eine drahtlose
Kommunikationsverbindung zwischen der Prüfeinheit und der Steuereinheit umfasst. Dabei kann die drahtlose Kommunikationsverbindung eine Infrarot-Schnittstellt sein. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass die drahtlose Kommunikationsverbindung eine Funkschnittstelle ist.
Ferner ist es vorteilhaft, dass das System eine Aufnahmeeinheit zur Aufnahme des Schraubers umfasst. Dabei ist es vorteilhaft, dass die Aufnahmeeinheit ausgelegt ist, den Schrauber so aufzunehmen, dass die Dreheinheit des Schraubers in der Anfangsdrehposition
mit der Gegendrehmoment-Erzeugungseinrichtung in Kontakt ist.
Ferner ist es möglich, dass die Aufnahmeeinheit als Ablageschale für den Schrauber ausgebildet ist und die Prüfeinheit in die Ablageschale integriert ist. Dabei ist es möglich, dass die Ablageschale fest mit der Steuereinheit verbunden ist. Es ist auch möglich, dass die Ablageschale einen Spannbügel zum Fixieren es Schraubers in der Ablageschale aufweist. Dies ermöglicht es, dass ein Benutzer des Schraubers 20 in einer Produktionspause den Schrauber über den Spannbügel in der Ablageschale fixiert und gleichzeitig den Prüfablauf für eine Maschinenfähigkeitsuntersuchung startet. Der Prüfvorgang kann während der Pause vollautomatisch ablaufen. Dies hat den Vorteil, dass der Personalaufwand zur Durchführung einer Überprüfung eines Schraubers gering ist und die Prüfung von Schraubern somit kostengünstig durchgeführt werden kann.
Vorzugsweise ist die Prüfeinheit in die Steuereinheit integriert. Es wird jedoch betont, dass die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist, dass die Prüfeinheit in die Steuereinheit integriert ist.
Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen des Systems zur automatischen Prüfung von Schraubern handelt es sich vorzugsweise um handgeführte Schrauber. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Verwendung von handgeführten Schraubern beschränkt, sondern umfasst auch Prüfsysteme zum Prüfen anderer Schrauber, z. B. voll-automatischer Schrauber oder
halb-automatischer Schrauber, die auch vollständig fixiert oder verschiebbar gelagert sein können.
Figur 8 zeigt ein Blockdiagramm gemäß einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen PrüfSystems. Das PrüfSystem umfasst einen zu prüfenden Schrauber 20 mit einer Dreheinheit 21. Das PrüfSystem umfasst ferner eine Steuereinheit 22 zum Steuern einer Drehung der Dreheinheit 21. Außerdem umfasst das PrüfSystem eine Prüfeinheit 2 zum Prüfen des Schraubers 20 über die Dreheinheit 21. Ferner umfasst das PrüfSystem eine Datenaustauscheinheit 22a, welche geeignet ist, zumindest in einer Richtung (unidirektional) Daten von der Prüfeinheit 2 zur Steuereinheit 22 auszutauschen.
Durch das Bereitstellen der vorgenannten Datenaustauscheinheit wird es z . B. ermöglicht, dass z. B. in der Prüfeinheit ermittelte Daten direkt an die Steuereinheit eines Schraubers übermittelt werden können. Dadurch können Auswertungen der von der Prüfeinheit ermittelten Prüfdaten von der Steuereinheit des Schraubers oder von einer zentralen Einheit durchgeführt werden. Dadurch kann z. B. erreicht werden, dass keine PrüfSteuerung zusätzlich zur Steuereinheit zum Steuern des Schraubers zur Prüfung benötigt wird. Ferner kann erreicht werden, dass keine manuelle Eingabe einer Sollwertvorgabe nötig ist, da die zu prüfenden Sollwerte bereits in der Steuereinheit vorliegen können. Somit wird eine effektive und kostengünstige Prüfung von Schraubern ermöglicht. Figur 9 zeigt ein funktionales Schema der dritten Ausführungsform des Prüfsystems der vorliegenden Erfindung. Die Bezugszeichen entsprechen gänzlich jenen
in Figur 8, so dass zur Beschreibung der einzelnen Komponenten, die in Figur 9 mit diesen Bezugszeichen referenziert werden, auf die Beschreibung zu Figur 8 verwiesen werden kann.
Der zu prüfende Schrauber 20 umfasst einen ersten Drehmomentsensor (nicht gezeigt) . Die Prüfeinheit 2 umfasst eine Gegendrehmoment-Erzeugungseinrichtung und einen zweiten Drehmomentsensor (nicht gezeigt) . Die Prüfeinheit 2 ist geeignet, zumindest mit der Dreheinheit 21 des Schraubers 20 in einer Anfangsdrehposition der Dreheinheit 21 in Kontakt gebracht zu werden. Ferner umfasst das PrüfSystem eine Steuereinheit 22 zum Steuern einer Drehung der mit der Prüfeinheit 2 in Kontakt gebrachten Dreheinheit 21. Dabei kann die Steuereinheit 22 die Dreheinheit 21 solange ansteuern, bis der erste Drehmomentsensor des Schraubers 20 ein vorgegebenes So11-Drehmoment erreicht . Der zweite Drehmomentsensor in der Prüfeinheit 2 ist geeignet, ein durch das Drehen der Dreheinheit 21 verursachtes Ist-Drehmoment zu messen.
Vorzugsweise enthalten die Daten, die ausgetauscht werden, Drehmomentwerte des Schraubers 20. Vorzugsweise ist die Prüfeinheit 2 ausgelegt, ein von der Dreheinheit 21 des Schraubers 20 ausgegebenes Drehmoment zu überprüfen. Ferner ist die Prüfeinheit 2 ausgelegt, ein Ergebnis der Überprüfung des von der Dreheinheit 21 des Schraubers 20 ausgegebenen Drehmoments als Wert eines Ist-Drehmoments des Schraubers 20 über die Datenaustauscheinheit 22a zur Steuereinheit 22 auszutauschen. Die Prüfeinheit 2 ist über die Datenaustauscheinheit 22a mit der
Steuereinheit 22 verbunden. Die Steuereinheit (22) ist darüber hinaus mit dem Schrauber 20 verbunden. Die Steuereinheit 22 kann dabei z. B. direkt mit der Dreheinheit 21 des Schraubers 20 verbunden sein. Es ist aber auch möglich, dass die Steuereinheit 22 über den ersten Drehmomentsensor des Schraubers 20 und/oder andere Baugruppen in dem Schrauber 20 mit der Dreheinheit 21 verbunden ist.
Die Datenaustauscheinheit 22a ermöglicht es, ein von der Dreheinheit 21 ausgegebenes Ist-Drehmoment, welches von der Prüfeinheit 2 gemessen worden ist, über die Datenaustauscheinheit 22a an die Steuereinheit 22 des Schraubers 20 zu übermitteln. Daher ist es grundsätzlich möglich, die Prüfeinheit 2 als passive Baugruppe zu gestalten. Das bedeutet, dass in der Prüfeinheit 2 keine eigene PrüfSteuerung zusätzlich zur Steuereinheit (22) des Schraubers 20 vorgesehen sein muss und auch keine manuelle Eingabeeinheit zur Vorgabe eines Solldrehmoments, das die Prüfeinheit 2 von dem Schrauber 20 erwartet. Daher ist die in herkömmlichen Prüfsystemen gemäß Figur 11 vorgesehene PrüfSteuerung 2c* und die manuelle Eingabeeinheit 2b* im erfindungsgemäßen PrüfSystem nicht notwendig. Die Prüfeinheit 2 ist somit einfacher und kostengünstiger herzustellen.
Ferner ist es nicht mehr notwendig, dass eine Prüfperson ein vom Schrauber 20 auszugebendes Soll- Drehmoment über eine manuelle Eingabeeinheit in die fahrbare Messbank 2* eingibt. Dies ermöglicht es, die Prüfung von Schraubern 20 automatisch ablaufen zu lassen. Dadurch werden Personalaufwand und
Personalkosten gesenkt und darüber hinaus der gesamte Prüfvorgang effektiv gestaltet.
Auf eine manuelle Eingabeeinheit an der Prüfeinheit 2 kann verzichtet werden, wenn die Steuereinheit 22 die Steuerdaten für ihren Schrauber 20 von einer zentralen Einheit erhält. Es kann aber nach wie vor wünschenswert sein, direkt an einer bestimmten Steuereinheit 22 eine bestimmte Sollwertvorgabe für den Schrauber 20 einzustellen. Selbst in diesem Fall ist eine unter Umständen manuell vorzunehmende Sollwertvorgabe jedoch lediglich an der Steuereinheit 22 des Schraubers 20 vorzunehmen und nicht auch noch zusätzlich an der Prüfeinheit 2. Es wird somit auch hier der Dateneingabeaufwand gegenüber dem Stand der Technik reduziert, wo sowohl eine Sollwerteingabe in der Steuereinheit 22 als auch in der fahrbaren Messbank 2* notwendig war. Darüber hinaus wird das Prüfverfahren durch die nur noch einmalige Sollwertvorgabe sicherer, da keine Fehler durch versehentlich verschiedene Sollwertvorgaben in Steuereinheit 22 und Prüfbank 2* auftreten können.
Wenn die Steuereinheit 22 über einen redundanten Hardwareaufbau verfügt, kann die Fähigkeitsprüfung über den redundanten Kanal erfolgen. Liegt diese Ausführung nicht vor, wird die Fähigkeitsprüfung durch eine separate Steuerung durchgeführt, wobei diese separate Steuerung dann mit der Steuereinheit 22 verknüpft ist.
Der mit Bezugsziffer 20 bezeichnete Schrauber ist in Figur 9 als handgeführter Schrauber mit einem Griff und einem Schrauberkopf schematisch dargestellt. Die
Erfindung ist jedoch nicht auf die Verwendung von Handschraubern beschränkt. Vielmehr können auch vollautomatische und/oder fixierte Schrauber in das Prüfsystem gemäß der vorliegenden Erfindung Eingang finden.
In Figur 9 ist die Steuereinheit 22 zur Steuerung einer Drehung der mit der Prüfeinheit 2 in Kontakt gebrachten Dreheinheit 21 getrennt von dem Schrauber 20 vorgesehen. Die Steuerung 22 kann aber auch in dem Schrauber 20 integriert sein oder auf diesem angebracht sein. Die Steuereinheit 22 steuert die Dreheinheit 21 so lange an, bis der erste Drehmomentsensor des Schraubers ein vorgegebenes Soll-Drehmoment erreicht.
Die in den Figuren 8 bis 10 schematisch dargestellte Datenaustauscheinheit 22a kann eine elektrische Leitung umfassen, die die Prüfeinheit 2 und die Steuereinheit 22 miteinander verbindet. Es ist aber auch möglich, dass die Datenaustauscheinheit 22a eine drahtlose Kommunikationsverbindung zwischen der Prüfeinheit 2 und der Steuereinheit 22 umfasst. Eine solche drahtlose Kommunikationsverbindung kann eine Infrarot- Schnittstelle sein, oder auch eine Funkschnittstelle.
Figur 10 zeigt eine weitere bevorzugte Ausführungsform des PrüfSystems der vorliegenden Erfindung. Bezüglich der mit gleichen Bezugsziffern bezeichneten Komponenten wird auf die Beschreibung in Figur 8 und 9 verwiesen. In Figur 10 ist die Prüfeinheit 2 mit der Steuereinheit 22 des Schraubers 20 über eine Halterung H fest verbunden. Das System gemäß Figur 10 stellt somit eine
kombinierte Schraubbearbeitungs-/Schrauberprüfungs- Station dar.
Vorzugsweise weist dieses kombinierte System eine Aufnahmeeinheit zur Aufnahme des Schraubers 20 auf. Dabei ist es von Vorteil, dass die Aufnähmeeinheit so ausgelegt ist, den Schrauber 20 so aufzunehmen, dass die Dreheinheit 21 des Schraubers 20 in einer Anfangsdrehposition mit einer Gegendrehmoment- Erzeugungseinrichtung der Prüfeinheit 2 in Kontakt ist, d.h. in diese eingreift. Vorzugsweise ist die Aufnahmeeinheit als Ablageschale für den Schrauber 20 ausgebildet und die Prüfeinheit 2 in diese Ablageschale integriert. Diese Ablageschale kann dann über eine Halterung H fest mit der Steuereinheit 22 verbunden sein.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Ablageschale einen Spannbügel zum Fixieren des Schraubers 20 in der Ablageschale auf. Dies ermöglicht es, dass ein Benutzer des Schraubers 20 in einer Produktionspause den Schrauber über den Spannbügel in der Ablageschale fixiert und gleichzeitig den Prüfablauf für eine Maschinenfähigkeitsuntersuchung startet. Der Prüfvorgang kann während der Pause vollautomatisch ablaufen.
Die voranstehend beschriebene Ausführungsform hat dan Vorteil, dass der Personalaufwand zur Durchführung einer Überprüfung eines Schraubers gering ist und die Prüfung von Schraubern somit kostengünstig durchgeführt werden kann .
Nach dem Prüfvorgang erfolgt eine Auswertung der abgeprüften Daten mit einer Prüfaussage . Die Prüfaussage kann anzeigen, dass das Werkzeug fähig ist; dann wird der Schrauber 20 für die weitere Produktion freigegeben. Falls die Prüfaussage anzeigt, dass das Werkzeug nicht fähig ist, wird die Schraubanlage für die Produktion gesperrt, um einen etwaigen Produktionsausschuss zu vermeiden. Die Prüfaussage kann optisch, z.B. über eine Anzeige-/Warnlampe oder über ein Display, oder akustisch, z.B. über einen Warnton/Bestätigungston, ausgegeben werden. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Prüfeinheit 2 auch in die Steuereinheit 22 des Schraubers 20 integriert sein.
Die oben beschriebenen Prüfsysteme finden vorzugsweise Einsatz bei der Prüfung von handgeführten Schraubern. Es wird jedoch betont, dass die vorliegende Erfindung in ihrer Anwendung nicht auf handgeführte Schrauber beschränkt ist.
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
Wie voranstehend erläutert, wird bei dem erfindungsgemäßen Prüfverfahren und bei dem erfindungsgemäßen PrüfSystem ermöglicht, Schrauber effektiv und zuverlässig auf ihre Fähigkeit zu überprüfen. Obwohl voranstehend vereinzelt Bezugnahmen auf die Automobilfertigung durchgeführt wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt, sondern kann in einer Vielzahl von anderen Anwendungsfällen verwendet werden, in denen Schrauber zum Einsatz kommen, beispielsweise in der Serienfertigung von Hifi-
Produkten, Waschmaschinen, Halbleiter- Bestückungsvorrichtungen, etc.
Deshalb sind zahlreiche weitere Ausführungsformen und Verbesserungen der Erfindung möglich, ohne von dem Schutzumfang abzuweichen, so wie er in den beigefügten Patentansprüchen definiert ist. Zahlreiche Variationen und Veränderungen können deshalb von einem Durchschnittsfachmann auf Grundlage der obigen Lehren durchgeführt werden.
Bezugszeichen in den Ansprüchen dienen lediglich Illustrationszwecken und engen den Schutzumfang der Ansprüche nicht ein.