VERFAHREN ZUM DREHEN EINES DREHBAREN TEILS

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Drehen eines drehbaren Teils unter Verwendung eines von einer hydraulischen Druckquelle betriebenen hydraulischen Kolbenzylinderantriebs mit mindestens einem Kolben sowie einem Hydraulikzylinder und einer Ratsche, wobei während eines Lasthubes ein Drehmoment auf das drehbare Teil aufgebracht und der Kolben über einen Rückhub in eine Ausgangsstellung verfahren wird.

[0002] Verfahren zum Drehen eines drehbaren Teils sind insbesondere beim Betrieb von hydraulischen Kraftschraubern bekannt. Ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 zeigt die GB 2 449 638.

[0003] Bei dem Betrieb von hydraulischen Kraftschraubern kommen in der Praxis insbesondere zwei Verfahren zum Einsatz, das sogenannte Drehmoment-Verfahren und das sogenannte Drehmoment-Drehwinkel-Verfahren. Beide Verfahren beinhalten einen Verfahrensschritt, in dem ein definiertes Drehmoment auf das zu drehende Teil aufgebracht wird.

[0004] Es ist bekannt, dass zum Messen des auf das zu drehende Teil aufgebrachten Drehmomentes ein Drehmoment-Sensor vorgesehen ist. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der WO 03/013797 A1 vorbekannt. Das Vorsehen von zusätzlichen Drehmoment-Sensoren stellt einen zusätzlichen Aufwand dar und hat zur Folge, dass nur bestimmte Kraftschraubertypen zur Durchführung des Verfahrens verwendbar sind. Darüber hinaus sind derartige Sensoren an dem Kraftschrauber selbst angeordnet, der dadurch empfindlich gegen Verschmutzung und Umwelteinflüssen ist. Da Kraftschrauber häufig auf Baustellen eingesetzt werden, ist die genannte Empfindlichkeit gegen Umwelteinflüsse und Verschmutzungen als besonders nachteilig anzusehen.

[0005] Es ist ferner bekannt, aus der die Kolbenzylindereinheit eines Kraftschraubers speisenden Druckquelle Druckdaten zu ermitteln und von diesen auf das auf das zu drehende Teil ausgeübte Drehmoment zu schließen. Dazu wird aus der bekannten Geometrie des Hydraulikschraubers der auf den Kolben der Kolbenzylindereinheit durch die Druckquelle ausgeübte Druck in ein Drehmoment umgerechnet.

[0006] Es ist beispielsweise bekannt, solche Kraftschrauber manuell zu steuern, indem der Druckquelle ein maximaler Druck vorgegeben wird, der dem gewünschten Drehmoment entspricht. Ein Bediener muss dabei den Vor- und Rückhub des Kolbens manuell einleiten. Bei einem derartigen Verfahren erkennt das System jedoch nicht, ob der von der Druckquelle ausgeübte Druck tatsächlich als Drehmoment auf das zu drehende Teil ausgeübt wird. Es kann vorkommen, dass der Kolben der Kolbenzylindereinheit an einen Endanschlag angeschlagen ist, und die Druckquelle den Druck weiter erhöht. Daher war bei diesem Verfahren grundsätzlich eine Sichtkontrolle durch das Bedienungspersonal notwendig, um festzustellen, ob bei Erreichen des voreingestellten Enddrucks zuvor eine Drehbewegung des zu drehenden Teiles stattgefunden hat. Insbesondere bei sehr großen Kraftschraubern, bei denen eine sehr langsame Winkelgeschwindigkeit des zu drehenden Teils erzeugt wird, ist eine derartige Sichtkontrolle nur sehr schwierig durchführbar.

[0007] Bei modernen Kraftschraubersystemen werden die Kraftschrauber automatisch von einer Steuerung gesteuert, wobei bei Erreichen des dem gewünschten Drehmoment entsprechenden Drucks die Druckquelle automatisch abgeschaltet wird oder eine Phase des winkelgesteuerten Drehens eingeleitet wird.

[0008] Die Steuerung kann dabei nicht erkennen, dass der ausgeübte Druck dabei lediglich auf den Endanschlag ausgeübt wird und nicht eine Übertragung des Druckes auf das drehbare Teil erfolgt. Daher ist auch bei einer derartigen automatischen Steuerung eine Sichtkontrolle durch den Bediener notwendig.

[0009] Es sind daher verschiedene Steuerungsverfahren von Hydraulikschraubern bekannt, die eine automatische Steuerung der Druckquelle vorsehen, Die DE 102 22 159 A1 beispielsweise beschreibt ein Verfahren, bei dem der zeitliche Druckverlauf der Druckquelle ausgewertet wird. Aus der Änderung der Gradienten des Druckverlaufs werden Signale zum Umsteuern der Kolbenzylindereinheit und zum Beenden des Prozesses gewonnen. Der Prozess der Drehmomentbeaufschlagung wird dabei dann beendet, wenn sichergestellt ist, dass das geforderte Drehmoment auf das Befestigungselement tatsächlich aufgeprägt wurde. Der Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, dass am Hydraulikschrauber selbst keine Sensorik notwendig ist, da die Drucksignale unmittelbar in der Druckquelle gemessen werden können. Bei diesem Verfahren besteht das Problem, dass die Gradientenänderung zwischen einerseits dem Gradienten des Druckes beim Druckaufbau am Beginn eines Hubes, also zu einem Zeitpunkt, an dem noch kein Drehen des zu drehenden Teiles stattfindet, dem Gradienten des Druckes während der Drehbewegung sowie dem Gradienten des Druckes nach dem Anschlagen des Kolbens an einem Endanschlag am Ende des Lasthubes stark von dem Volumen der Kolbenzylindereinheit und dem Volumen des Hydraulikschlauches, der Druckquelle mit dem Hydraulikschrauber verbindet, beeinflusst wird. Da insbesondere die Gradientenänderung zwischen dem Gradienten des Druckes bei der Drehbewegung und dem Gradienten des Druckes nach dem Anschlagen des Kolbens am Ende des Lasthubes von Interesse ist, da festgestellt werden soll, welches Drehmoment tatsächlich vor dem Anschlagen des Kolbens an dem Endanschlag auf das drehbare Teil aufgeprägt worden ist, ist eine zuverlässige Steuerung in diesem Verfahren nur möglich, wenn der Druckverlauf bei der Gradientenänderung eine Unstetigkeit aufweist. Insbesondere bei großen Werkzeugen und schwachen Druckquellen kann der Druckverlauf einer Gradientenänderung einen stetigen Verlauf aufweisen, so dass eine genaue Bestimmung des vor dem Anschlagen des Kolbens an dem Endanschlag auf das drehbare Teil beaufschlagten Drehmomentes nicht oder nur schwierig bestimmbar ist.

[0010] Zusätzlich werden die auszuwertenden Gradienten selbst bei identischen Systemen, d.h. identischen Schlauchlängen und Volumina der Kolbenzylindereinheiten, durch Parameter der zu drehenden Teile beeinflusst, so dass eine druckgradientenbasierte Steuerung der Druckquelle bei unterschiedlichen Anwendungen uneindeutig reagieren kann.

[0011] Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Drehen eines drehbaren Teils unter Verwendung eines hydraulischen Kolbenzylinderantriebs und einer Ratsche bereitzustellen, bei dem unabhängig von den verwendeten Systemkomponenten und ohne Verwendung von zusätzlichen Drehmomentsensoren sichergestellt ist, dass beim Abschalten der Druckquelle bei Erreichen eines dem gewünschten Enddrehmoment entsprechenden Druckes das Enddrehmoment auch tatsächlich auf das drehbare Teil aufgeprägt worden ist.

[0012] Das erfindungsgemäße Verfahren zum Drehen eines drehbaren Teils unter Verwendung eines von einer hydraulischen Druckquelle betriebenen hydraulischen Kolbenzylinderantriebs mit mindestens einem Kolben und einer Ratsche, wobei während eines Lasthubs ein Drehmoment auf das drehbare Teil aufgebracht und der Kolben beim Rückhub in eine Ausgangsstellung verfahren wird, weist die Merkmale des Patentanspruchs 1 auf.

[0013] Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass der Lasthub beim Erreichen einer Endstellung beendet und anschließend der Rückhub eingeleitet wird, wobei die Endstellung eine Stellung des Kolbens vor dem Anschlagen des Kolbens an einen Endanschlag ist. Auf diese Weise kann gewährleistet werden, dass der von der Druckquelle ausgeübte Druck über den Kolbenzylinderantrieb und die Ratsche stets auf das drehbare Teil in Form eines Drehmomentes übertragen wird. Die Steuerung der hydraulischen Druckquelle kann somit bei Erreichen eines vorbestimmten Drucks, der durch vorbekannte Systemkomponente oder eine vorangegangene Kalibrierung bestimmt wird, abschalten und es ist sichergestellt, dass dieser Druck tatsächlich in Form eines Drehmomentes auf das drehbare Teil aufgeprägt worden ist. Dadurch, dass der Lasthub beendet wird, wenn der Kolben noch nicht gegen den Endanschlag angeschlagen ist, wird sichergestellt, dass der von der Druckquelle erzeugte ansteigende Druck aufgrund des höheren Drehwiderstandes des drehbaren Teils resultiert und nicht aufgrund des Anschlagen des Kolbens gegen den Endanschlag. Mit anderen Worten, der Druck würde auf das drehbare Teil und nicht auf den Endanschlag des Kolbens übertragen werden.

[0014] Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist eine Steuerung der hydraulischen Druckquelle auf vereinfachte Art und Weise möglich, da die durch das Erreichen des Endanschlages des Kolbens resultierende Problematik nicht vorhanden ist.

[0015] Da während des Lasthubes sehr hohe Drücke durch die Druckquelle aufgebaut werden, die beim Anschlagen des Kolbens an dem Endanschlag zu einer hohen mechanischen Belastung des Kolbenzylinderantriebs führen, kann das erfindungsgemäße Verfahren diese mechanische Belastung bei der Verwendung des Kolbenzylinderantriebs vermeiden, was zu einer höheren Standzeit des Kolbenzylinderantriebs führt. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine Steuerung, die unabhängig von dem tatsächlichen zeitlichen Verlauf des Druckes während eines Lasthubes ist. Somit wird eine derartige Steuerung nicht durch unvorhersehbare Druckgradientenänderungen, die während des Drehens eines drehbaren Teiles im Lasthub auftreten können, beispielsweise durch Klaffungen, Setzen, Fressen oder Änderungen der Reibwerte, beeinflusst werden. Die Zuverlässigkeit der Steuerung wird somit erhöht.

[0016] Der Rückhub kann entweder über eine Druckbeaufschlagung des Kolbens mit Hydraulikflüssigkeit oder über ein Rückstellelement, beispielsweise eine Feder, erfolgen.

[0017] Unter einer Ratsche im Rahmen der Erfindung wird grundsätzlich ein Element zur Kraft- bzw. Drehmomentübertragung verstanden, das in einer Richtung freiläuft und in die entgegengesetzte Richtung durch Kraft- oder Formschluss die Kraft bzw. das Drehmoment überträgt.

[0018] Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann vorgesehen sein, dass eine momentane Position des Kolbens über den Verfahrweg des Kolbens während des Lasthubes bestimmt wird. Das Bestimmen der momentanen Position des Kolbens mit dem Verfahrweg des Kolbens wird auf einfache Art und Weise ermöglicht, das Erreichen der Endstellung des Kolbens zu bestimmen und den Lasthub zu beenden. Die Bestimmung der Position kann kontinuierlich oder in Zeitintervallen erfolgen. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird der Verfahrweg während des Lasthubes durch das dem Hydraulikzylinder zugeführte Volumen an Hydraulikflüssigkeit bestimmt. Dies erfolgt, indem das Volumen und die bekannte Geometrie des Hydraulikzylinders in den Verfahrweg umgerechnet werden kann.

[0019] Dabei kann vorgesehen sein, dass das während des Rückhubes dem Hydraulikzylinder zugeführte Volumen an Hydraulikflüssigkeit bestimmt wird. Über das während des Rückhubes dem Hydraulikzylinder zugeführte Volumen an Hydraulikflüssigkeit kann der bei dem vorangegangenen Lasthub bestimmte Verfahrweg überprüft werden, so dass Fehlfunktionen bei einer Steuerung der Druckquelle vermieden werden können. Die Überprüfung des Verfahrwegs während des Lasthubes ermöglicht das Feststellen von Fehlfunktionen, bei denen der Kolben über die vorgesehene Endstellung hinaus und gegen den Endanschlag gefahren worden ist. Somit kann das erfindungsgemäße Verfahren vermeiden, dass unbemerkt die Steuerung die Druckquelle stoppt, obwohl das vorgegebene Drehmoment dem drehbaren Teil noch nicht aufgeprägt worden ist.

[0020] Über ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass das dem Hydraulikzylinder zugeführte Volumen über den zeitlichen Druckverlauf der hydraulischen Druckquelle bestimmt wird. Durch eine Kalibrierung des Systems kann eine Druck-/Volumenstromkennlinie bestimmt werden, so dass über den zeitlichen Druckverlauf die momentan geförderten Volumina zum geförderten Gesamtvolumen aufsummiert werden können. Ein derartiges erfindungsgemäßes Verfahren hat den besonderen Vorteil, dass kein weiterer Sensor zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens notwendig ist, da ein Drucksensor bereits für die Feststellung des aufgeprägten Drehmomentes vorhanden ist. Insbesondere ist kein zusätzlicher Sensor an dem Kolbenzylinderantrieb notwendig, wodurch der Aufwand und die Anfälligkeit des Systems verringert wird. Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass dem Hydraulikzylinder während des Lasthubes zugeführte Volumen über eine Volumenstrommessung der Hydraulikflüssigkeit bestimmt wird. Eine Volumenstrommessung kann über gängige Volumenstrommessverfahren, beispielsweise in der Hydraulikleitung zwischen dem Kolbenzylinderantrieb und der Druckquelle erfolgten. Bei der Volumenstrommessung lässt sich das dem Hydraulikzylinder zugeführte Volumen auf eine einfache Art und Weise bestimmen.

[0021] Es kann vorgesehen sein, dass das während des Rückhubes dem Hydraulikzylinder zugeführte Volumen an Hydraulikflüssigkeit über eine Volumenstrommessung der Hydraulikflüssigkeit oder über dem zeitlichen Druckverlauf der hydraulischen Druckquelle bestimmt wird.

[0022] Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die Endstellung des Kolbens über einen Sensor erfasst wird. Über einen Sensor kann die Endstellung des Kolbens sehr genau festgestellt werden. Die Erfassung über einen Sensor kann alternativ oder zusätzlich zu der Erfassung der Endstellung über den Verfahrweg des Kolbens erfolgen. Der Sensor an dem Kolbenzylinderantrieb bildet zwar einen höheren Aufwand und eine höhere Anfälligkeit gegenüber Einflüssen von außen, bedeutet jedoch auch eine höhere Genauigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens. Je nachdem, an welcher Art von drehbaren Teilen das erfindungsgemäße Verfahren angewandt wird, kann das Vorsehen eines Sensors an dem Kolbenzylinderantrieb daher vorteilhaft sein.

[0023] Der Sensor kann ein elektronischer Sensor, ein optischer Sensor oder ein HallSensor sein. Der Sensor kann beispielsweise als Endlagenschalter genutzt werden.

[0024] Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Fördervolumenvorgabe der Druckquelle für einen Rückhub größer ist als das für eine Kolbenbewegung von der Endstellung des vorangegangenen Lasthubes bis zur Ausgangsstellung notwendige Volumen an Hydraulikflüssigkeit. Dadurch kann sichergestellt werden, dass bei dem Rückhub der Kolben in die Ausgangsstellung verfahren wird, so dass bei einem nachfolgenden Lasthub eine Fehlfunktion vermieden werden kann. Das Fördervolumen der Druckquelle für einen Rückhub kann dabei in einer Abhängigkeit des tatsächlich dem Hydraulikzylinder bei dem vorangegangenen Lasthub zugeführten Volumen oder des vor einem Arbeitsgang durch Kalibrierung während eines Lasthubes zuzuführenden Volumens vorgegeben werden.

[0025] Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Endstellung des Kolbens in einem Abstand D von der Ausgangsstellung des Kolbens angeordnet ist, der 85%-95%, vorzugsweise 90%, des Abstandes D zwischen Ausgangsstellung des Kolbens und Endanschlag beträgt. Mit anderen Worten, der Lasthub beträgt nur 85%-95% des maximal mit dem Kolbenzylinderantrieb durchführbaren Hubes. Auf diese Weise besteht eine ausreichende Sicherheit, dass der Lasthub beendet wird, ohne dass der Kolben gegen den Endanschlag anschlägt, wodurch gewährleistet werden kann, dass der bei der Beendigung des Lasthubes bestimmte Druck der Druckquelle als Drehmoment auf das drehbare Teil aufgeprägt worden ist.

[0026] Bei einer Verwendung eines Systems mit vorbekannten Systemkomponenten können vorbekannte Systemeigenschaften einer Steuerung der Druckquelle vorgegeben werden. Bei vorbekannten Systemkomponenten, wie beispielsweise einer bekannten Hydraulikleitung, und einem bekannten Kolbenzylinderantrieb kann somit der Steuerung die entsprechenden Volumina sowie ein Systemverhalten vorgegeben werden, so dass beispielsweise druckabhängige Volumenänderungen als Korrekturvolumina berücksichtigt werden können.

[0027] Bei der Verwendung eines Systems mit mindestens einer unbekannten Systemkomponente können Systemeigenschaften durch eine Kalibrierung und einer Steuerung der Druckquelle vorgegeben werden, wobei die Systemeigenschaften durch das mehrmalige Durchführen von maximalen Kolbenhüben ohne Anliegen einer Last sowie Rückhüben ermittelt werden, wobei die maximalen Kolbenhübe von der Ausgangsstellung des Kolbens bis zum Anschlagen des Kolbens an den Endanschlag erfolgen. Auf diese Weise können notwendige Systemeigenschaften wie Volumen der Hydraulikleitungen und Volumen des Kolbenzylinderantriebes sowie druckabhängige Volumenänderungen durch Dehnung der Hydraulikleitungen bestimmt und bei der Steuerung der Druckquelle berücksichtigt werden. Dadurch ist das erfindungsgemäße Verfahren in besonders vorteilhafter Weise anwendbar, da eine Druckquelle mit einer Steuerung an unterschiedlichen Systemen verwendet werden kann, ohne dass es einer aufwändigen Anpassung der Steuerung bedarf.

[0028] Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Zeichnungen das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert.

[0029] Es zeigen:

Figur 1

eine schematische Darstellung einer Schraubvorrichtung mit einem Hydraulikaggregat in einem Kraftschrauber zum Drehen einer Schraube,

Figur 2

eine schematische Darstellung des Kraftschraubers, der den Kolbenzylinderantrieb enthält.

[0030] Das erfindungsgemäße Verfahren zum Drehen eines drehbaren Teils unter Verwendung eines von einer hydraulischen Druckquelle betriebenen hydraulischen Kolbenzylinderantriebs kann beispielsweise mit einem Kraftschrauber zum Drehen einer Schraube durchgeführt werden.

[0031] In Fig. 1 und Fig. 2 ist schematisch ein Kraftschrauber 10 dargestellt. Dieser weist einen hydraulischen Kölbenzylinderantrieb 11 mit Hydraulikzylinder 12 und einem darin bewegbaren Kolben 13 auf. Der Kolben 13 ist mit einer Kolbenstange 14 verbunden und das Ende der Kolbenstange 14 greift an einen Hebel 15 an, welcher mit einer Rastklinke 15a an der Verzahnung eines Ratschenrades 17 angreift. Das Ratschenrad 17 ist Bestandteil eines Ringstücks 18, das eine Fassung 19 zum Anstecken einer Schlüsselnuss oder eines zu drehenden Schraubkopfes aufweist. Durch hin- und hergehendes Bewegen des Kolbens 13 wird das Ringstück 18 und mit diesem die Schraube gedreht. Das Ringstück 18 ist in einem Gehäuse 20 gelagert, das auch den Kolbenzylinderantrieb 11 enthält.

[0032] Der Druck für den Kolbenzylinderantrieb 11 wird von einer Druckquelle 25 geliefert, die in dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel als Hydraulikaggregat ausgebildet ist. Das Hydraulikaggregat weist eine Verdrängerpumpe 26 auf, die einen Motor und einen Tank enthält. Die Druckquelle 25 ist an der Druckleitung 28 und einer Rücklaufleitung 29 angeschlossen. Diese beiden Leitungen sind über ein Steuerventil 30 mit dem Kolbenzylinderantrieb 11 verbunden. Durch Umschalten des Steuerventils 30 kann der Kolben 13 entweder vorwärts oder rückwärts bewegt werden.

[0033] Zur Steuerung der Druckquelle 25 und des Steuerventils 30 ist ein Steuergerät 31 vorgesehen.

[0034] An der Druckleitung 28 ist ein Drucksensor 32 vorgesehen, der den Hydraulikdruck P in der Druckleitung 28 misst. Der Drucksensor 32 ist über eine Leitung 33 mit dem Steuergerät 31 verbunden.

[0035] Beim Betrieb des Kraftschraubers 10 wird durch die Druckleitung 28 über einen Einlass 28a Hydraulikflüssigkeit in einen ersten Raum 12a des Hydraulikzylinders 12 befördert. Dadurch wird der Kolben 13 in Richtung zu einem Endanschlag 16 gedrückt. Die Kolbenstange 14 übt dabei eine Kraft auf den Hebel 15 auf, der die Kraft in ein Drehmoment, das dem drehbaren Teil, beispielsweise einer Schraube, aufgeprägt wird, umwandelt. Der Kolbenzylinderantrieb 11 führt somit einen Lasthub aus, wobei die Richtung des Lasthubes in Fig. 2 durch einen Pfeil dargestellt ist. Bei einer Bewegung in Richtung des Lasthubes und der entsprechenden Drehbewegung des Hebels 15 ist das Ratschenrad 17 gesperrt, so dass das Drehmoment auf das drehbare Teil übertragen werden kann.

[0036] Während des Lasthubes wird die sich in dem in Lasthubrichtung vor dem Kolben 13 befindliche zweiten Raum 12b enthaltene Hydraulikflüssigkeit durch einen Auslass 29a in die Rücklaufleitung 29 gedrückt.

[0037] Bei Erreichen einer Endstellung des Kolbens 13, die in Fig. 2 dargestellt ist, beendet die Steuerung 31 den Lasthub und leitet den Rückhub ein. Während des Rückhubs wird über die Druckleitung 28 durch den Auslass 29a in den zweiten Raum 12b Hydraulikflüssigkeit geleitet, so dass die in dem ersten Raum 12a befindliche Hydraulikflüssigkeit von dem Kolben 13 durch den Einlass 28a in die Rücklaufleitung 29 gedrückt wird. Der Kolben 13 übt dabei eine Bewegung entgegen der Lasthubrichtung aus, wobei eine Zugkraft auf die Kolbenstange 14 ausgeübt wird. Die Kolbenstange 14 zieht während des Rückhubs den Hebel 15 mit sich, wobei die Rastklinke 15a freiläuft.

[0038] Bei der in Fig. 2 dargestellten Endstellung des Kolbens 13, in der der Lasthub beendet wird und anschließend der Rückhub eingeleitet wird, ist der Kolben in einer Stellung, in der der Kolben noch nicht an dem Endanschlag angeschlagen ist. Mit anderen Worten, das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass während des normalen Betriebs der Kolben 13 nicht an dem Endanschlag 16 anschlägt. Dadurch wird erreicht, dass der von dem Drucksensor an der Druckleitung 28 gemessene Hydraulikdruck P unter Berücksichtigung der üblichen Korrekturwerte vollständig in ein Drehmoment umgewandelt wird, das auf das drehbare Teil ausgeübt wird. Mit anderen Worten, über den gemessenen Hydraulikdruck P lässt sich das im drehbaren Teil aufgeprägte Drehmoment ermitteln, wobei vermieden wird, dass der gemessene Hydraulikdruck P durch ein Anschlagen des Kolbens 13 an den Endanschlag 16 verfälscht wird.

[0039] Die Endstellung des Kolbens 13 kann bestimmt werden, indem die momentane Position des Kolbens 13 über den Verfahrweg des Kolbens während des Lasthubes bestimmt wird. Bei Erreichen der Endstellung schaltet dann das Steuergerät das Steuerventil 30 zum Einleiten des Rückhubes um.

[0040] Dabei kann der Verfahrweg des Kolbens 13 während des Lasthubes durch das dem Hydraulikzylinder 12 zugeführte Volumen an Hydraulikflüssigkeit bestimmt werden. Das dem Hydraulikzylinder 12 zugeführte Volumen an Hydraulikflüssigkeit kann beispielsweise über den zeitlichen Druckverlauf der hydraulischen Druckquelle 25 bestimmt werden, wobei der zeitliche Druckverlauf der hydraulischen Druckquelle 25 mit Hilfe des Drucksensors 32 erfasst werden kann. Dazu ist eine aus einer Kalibrierung des Systems gewonnene Druck-/Volumenstromkennlinie notwendig, so dass die aus dem momentanen Druck bestimmten momentan geförderten Volumina zum geförderten Gesamtvolumen aufsummiert werden können. Bei Erreichen des zuvor festgelegten Gesamtvolumens erkennt die Steuerung 31, dass sich der Kolben 13 in der Endstellung befindet.

[0041] Während des Rückhubs kann zur Überprüfung, ob sich der Kolben 13 bei dem zuvor durchgeführten Lasthub in der vorbestimmten Endstellung befunden hat, das dem zweiten Raum 12b zugeführte Volumen an Hydraulikflüssigkeit ebenfalls bestimmt werden. Bei der Bestimmung des Volumens an Hydraulikflüssigkeit während des Rückhubes kann ebenfalls der zeitliche Druckverlauf der hydraulischen Druckquelle 25 verwendet werden.

[0042] Selbstverständlich ist es auch möglich, dass das dem Hydraulikzylinder 12 zugeführte Volumen einer Hydraulikflüssigkeit über eine Volumenstrommessung bestimmt wird.

[0043] Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es auch möglich, dass die Endstellung des Kolbens über einen Sensor erfasst wird, der beispielsweise als Endlagenschalter genutzt wird. Über den Sensor erhält die Steuerung 31 ein Signal, den Lasthub zu beenden und den Rückhub einzuleiten. Der Sensor kann alternativ oder zusätzlich zu der Bestimmung der Endstellung über den Verfahrweg des Kolbens 13 verwendet werden.

[0044] Bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem Kraftschrauber, der keinen Sensor zur Erfassung der Endstellung des Kolbens 13 aufweist, ist es vorteilhaft, wenn sichergestellt werden kann, dass vor Beginn eines Lasthubes der Kolben 13 in einer Ausgangsstellung ist, in der er an einem zweiten Endanschlag 16a anliegt. Der Kolben in der Ausgangsstellung ist in Fig. 2 mit unterbrochenen Linien angedeutet. Dadurch kann sichergestellt werden, dass sich kein Restvolumen an Hydraulikflüssigkeit in dem ersten Raum 12a befindet. Ein Restvolumen an Hydraulikflüssigkeit würde dazu führen, dass der Kolben 13 bei dem Zuführen eines vorbestimmten Volumens über die Endstellung hinaus verfahren würde. Um sicherzustellen, dass der Kolben 13 bei Beendigung des Rückhubs und Beginn des Lasthubes in der Ausgangsstellung ist, kann vorgesehen sein, dass das während des Rückhubs die Vorgabe des dem Hydraulikzylinder 12 zugeführten Volumens an Hydraulikflüssigkeit größer ist als das dem Hydraulikzylinder zugeführte Volumen des vorangegangenen Lasthubes, indem die Fördervolumenvorgabe der Druckquelle 25 während des Rückhubs entsprechend höher eingestellt ist, als während des Lasthubes. Der Kolben 13 ist in der Endstellung in einem Abstand d von der Ausgangsstellung des Kolbens 13 angeordnet, der 85%-95% des Abstandes d zwischen der Ausgangsstellung des Kolbens 13 und dem Endanschlag 16 beträgt. Mit anderen Worten, der Lasthub beträgt nur 85%-95% des mit dem Kolbenzylinderantrieb 11 durchführbaren maximalen Hubs. Der maximale Hub des Hydraulikzylinders 12 ist ein Hub von der Ausgangsstellung des Kolbens 13 bis zum Anfahren des Kolbens 13 an den Endanschlag 16.

[0045] Das Vermeiden des Anschlagens des Kolbens 13 an den Endanschlag 16 hat darüber hinaus den Vorteil, dass der Kolbenzylinderantrieb 11 einer geringeren mechanischen Belastung ausgesetzt wird. Da während des Lasthubes hohe Drücke erzeugt werden, bedeutet ein Anfahren des Kolbens 13 an den Endanschlag 16 eine hohe mechanische Belastung des Kolbens 13, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vermieden wird. Während des Rückhubes entstehen keine derartig hohen mechanischen Belastungen an dem Kolben 13, wenn dieser gegen den zweiten Endanschlag 16a anschlägt.

[0046] Wenn das erfindungsgemäße Verfahren ein System verwendet, das ausschließlich aus vorbekannten Systemkomponenten besteht, wie beispielsweise ein vorbekannter Kraftschrauber mit einem vorbekannten hydraulischen Kolbenzylinderantrieb 11, sowie einer vorbekannten Druckleitung 28 und einer vorbekannten Rücklaufleitung 29, können die vorbekannten Systemeigenschaften der Steuerung der Druckquelle 25 vorgegeben werden. Diese können beispielsweise in dem Steuergerät 31 bereits hinterlegt sein. Die Systemeigenschaften können beispielsweise druckabhängige Volumenänderungen der Leitungen sein.

[0047] Bei der Verwendung eines Systems mit mindestens einer unbekannten Systemkomponente können die Systemeigenschaften durch eine Kalibrierung ermittelt werden und bei der Steuerung der Druckquelle 25 entsprechend berücksichtigt werden. Dabei werden die Systemeigenschaften durch mehrmaliges Durchführen von maximalen Kolbenhüben ohne Anliegen einer Last sowie Rückhüben ermittelt.

Ansprüche

1. Verfahren zum Drehen eines drehbaren Teils unter Verwendung eines von einer hydraulischen Druckquelle (25) betriebenen hydraulischen Kolbenzylinderantriebs (11) mit mindestens einem Kolben (13) sowie einem Hydraulikzylinder (12) und einer Ratsche (17), wobei während eines Lasthubes ein Drehmoment auf das drehbare Teil aufgebracht und der Kolben (13) über einen Rückhub in eine Ausgangstellung verfahren wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Lasthub beim Erreichen einer Endstellung des Kolbens (13) beendet und anschließend der Rückhub eingeleitet wird, wobei die Endstellung eine Stellung des Kolbens (13) vor dem Anschlagen des Kolbens (13) an einen Endanschlag (16) ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine momentane Position des Kolbens (13) über den Verfahrweg des Kolbens während des Lasthubes bestimmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrweg des Kolbens (13) während des Lasthubes durch das dem Hydraulikzylinder (12) zugeführte Volumen an Hydraulikflüssigkeit bestimmt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das während des Rückhubes dem Hydraulikzylinder (12) zugeführte Volumen an Hydraulikflüssigkeit bestimmt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Hydraulikzylinder (12) zugeführte Volumen über den zeitlichen Druckverlauf der hydraulischen Druckquelle (25) bestimmt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Hydraulikzylinder (12) während des Lasthubes zugeführte Volumen über eine Volumenstrommessung der Hydraulikflüssigkeit bestimmt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das während des Rückhubes dem Hydraulikzylinder (12) zugeführte Volumen an Hydraulikflüssigkeit über eine Volumenstrommessung der Hydraulikflüssigkeit bestimmt oder über den zeitlichen Druckverlauf der hydraulischen Druckquelle (25) bestimmt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Endstellung des Kolbens (13) über einen Sensor erfasst wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein elektronischer Sensor, ein optischer Sensor oder ein Hallsensor ist.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor als Endlagenschalter genutzt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördervolumenvorgabe der Druckquelle (25) für einen Rückhub größer ist als das für eine Kolbenbewegung von der Endstellung des vorangegangenen Lasthubes bis zur Ausgangsstellung notwendige Volumen an Hydraulikflüssigkeit.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Endstellung des Kolbens (13) in einem Abstand (d) von der Ausgangsstellung des Kolbens angeordnet ist, der 85% bis 95%, vorzugsweise 90%, des Abstandes (D) zwischen der Ausgangsstellung des Kolbens (13) und Endanschlag (16) beträgt.

13. Verfahren nach einem der 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung eines Systems mit vorbekannten Systemkomponenten vorbekannte Systemeigenschaften einer Steuerung der Druckquelle (25) vorgegeben werden.

14. Verfahren nach einem der 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung eines Systems mit mindestens einer unbekannten Systemkomponente Systemeigenschaften durch eine Kalibrierung ermittelt und einer Steuerung der Druckquelle (25) vorgegeben werden, wobei die Systemeigenschaften durch das mehrmalige Durchführen von maximalen Kolbenhüben ohne Anliegen einer Last sowie Rückhüben ermittelt werden, wobei die maximalen Kolbenhübe von der Ausgangstellung des Kolbens (13) bis zum Anschlagen des Kolbens an den Endanschlag (16) erfolgen.

Claims

1. A method for rotating a rotatable part by use of a hydraulic piston-cylinder drive (11) operated by a hydraulic pressure source (25) and having at least one piston (13) as well as a hydraulic cylinder (12) and a ratchet (17), wherein a torque is applied to the rotatable part during a loading stroke and moving the piston (13) into a starting position via a return stroke,
characterized in that
the loading stroke is terminated when an end position of the piston (13) is reached, and the return stroke is subsequently started, wherein the end position is a position of the piston (13) before abutment of the piston (13) against an end stop (16).

2. The method according to claim 1, wherein a current position of the piston (13) is determined on the basis of the travel path of the piston during the load stroke.

3. The method according to claim 1 or 2, wherein the travel path of the piston (13) during the load stroke is determined on the basis of a volume of the hydraulic fluid supplied to the hydraulic cylinder (12).

4. The method according to claim 3, wherein the volume of hydraulic fluid supplied to the hydraulic cylinder (12) during the return stroke is determined.

5. The method according to one of claims 1 to 4, wherein the volume supplied to the hydraulic cylinder (12) is determined on the basis of the temporal pressure development of the hydraulic pressure source (25).

6. The method according to one of claims 3 to 5, wherein a volume supplied to the hydraulic cylinder (12) during the load stroke is determined on the basis of a volume flow measurement of the hydraulic liquid.

7. The method according to one of claims 4 to 6, wherein the volume of hydraulic fluid supplied to the hydraulic cylinder (12) during the return stroke is determined on the basis of a volume flow measurement of the hydraulic liquid or on the basis of the temporal development of the hydraulic pressure source (25).

8. The method according to one of claims 1 to 7, wherein the end position of the piston (13) is detected by a sensor.

9. The method according to claim 8, wherein said sensor is an electronic sensor, an optical sensor or a Hall sensor.

10. The method according to claim 8 or 9, wherein said sensor is used as an end position sensor.

11. The method according to one of claims 1 to 10, wherein a target value of the conveying volume of the pressure source (25) for a return stroke is higher than the volume of hydraulic liquid required for a piston movement from the end position of a preceding load stroke to the starting position.

12. The method according to one of claims 1 to 11, wherein the end position of the piston (13) is arranged at a distance (d) from the starting position of the piston that amounts to 85%-95%, preferably 90% of the distance (D) between the starting position of the piston (13) and the end stop (16).

13. The method according to one of claims 1 to 12, wherein, when using a system comprising known system components, known system properties are preset in a control device of the pressure source (25).

14. The method according to one of claims 1 to 12, wherein, when using a system comprising at least one unknown system component, system properties are detected by calibration and are preset in a control of the pressure source (25), the system properties being detected by repeatedly performing maximum piston strokes without application of a load, and return strokes, said maximum piston strokes extending from the starting position of the piston (13) until abutment of the piston on the end stop (16).

Revendications

1. Procédé pour faire tourner une partie tournante en utilisant un entraînement piston-cylindre hydraulique (11) actionné par une source de pression hydraulique (25), avec au moins un piston (13) ainsi qu'un cylindre hydraulique (12) et un mécanisme à cliquet (17), un couple étant appliqué à la pièce tournante pendant une course de charge et le piston (13) étant renvoyé à une position de départ par une course de retour,
caractérisé en ce que
la course de charge est terminée lorsqu'une position finale du piston (13) est atteinte et qu'ensuite la course de retour est déclenchée, la position finale étant une position du piston (13) avant que le piston (13) ne bute sur une butée finale (16).

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une position momentanée du piston (13) est déterminée par le parcours du piston pendant la course de charge.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le parcours du piston (13) est déterminé pendant la course de charge par le volume de liquide hydraulique acheminé au cylindre hydraulique (12).

4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'est déterminé le volume de liquide hydraulique acheminé au cylindre hydraulique (12) pendant la course de retour.

5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le volume acheminé au cylindre hydraulique (12) est déterminé par l'évolution dans le temps de la pression de la source de pression hydraulique (25).

6. Procédé selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le volume acheminé au cylindre hydraulique (12) pendant la course de charge est déterminé par une mesure du flux volumique du liquide hydraulique.

7. Procédé selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le volume de liquide hydraulique acheminé au cylindre hydraulique (12) pendant la course de retour est déterminé par une mesure du flux volumique du liquide hydraulique ou par l'évolution dans le temps de la pression de la source de pression hydraulique (25).

8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la position finale du piston (13) est déterminée à l'aide d'un capteur.

9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que le capteur est un capteur électronique, un capteur optique ou un capteur à effet de Hall.

10. Procédé selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que le capteur est utilisé comme contacteur de position finale.

11. Procédé selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la valeur de consigne de volume à acheminer par la source de pression (25) est plus grande pour une course de retour que le volume de fluide hydraulique nécessaire à un mouvement de piston de la position finale de la course de charge précédente à la position de départ.

12. Procédé selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la position finale du piston (13) est située à une distance (d) de la position de départ du piston qui est de 85% à 95%, de préférence de 90%, de la distance (D) entre la position de départ du piston (13) et la butée finale (16).

13. Procédé selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que, lors d'une utilisation d'un système ayant des composantes de système connues, des caractéristiques de système connues d'une commande de la source de pression (25) sont données comme consigne.

14. Procédé selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que, lors d'une utilisation d'un système ayant au moins une composante de système inconnue, des caractéristiques de système sont déterminées par un calibrage et sont données comme consigne à une

- commande de la source de pression (25), les caractéristiques de système étant déterminées par plusieurs performances de courses de piston maximales sans application d'une charge ainsi par des courses de retour, les courses de piston maximales étant effectuées de la position de départ du piston (13) jusqu'à ce que le piston bute sur la butée finale (16).

Zeichnung