Verfahren zur Herstellung einer Schraubverbindung · B25B 23/14 (2006.01) ... B. in dem Taschenbuch Schraubtechnik der Atlas ... Bestellnummer 9833 8648 04 beschrieben. [0016] ...

*DE102007048186A120090409*

(19)Bundesrepublik Deutschland Deutsches Patent- und Markenamt

(10) DE 10 2007 048 186 A1 2009.04.09

(12) Offenlegungsschrift

(21) Aktenzeichen: 10 2007 048 186.3(22) Anmeldetag: 02.10.2007(43) Offenlegungstag: 09.04.2009

(51) Int Cl.8: B25B 21/00 (2006.01)B25B 23/14 (2006.01)

Die folgenden Angaben sind den vom Anmelder eingereichten Unterlagen entnommen

(54) Bezeichnung: Verfahren zur Herstellung einer Schraubverbindung

(57) Zusammenfassung: Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Schraubverbindung, bei dem (a) eine Schraube durch Aufbringen eines Drehmo-mentes zur Herstellung einer Schraubverbindung gedreht wird, (b) während des Schraubvorganges der Drehwinkel der Schraube sowie das an der Schraube wirkende Dreh-moment erfasst und gespeichert werden, so dass eine Drehmoment-Drehwinkel-Kennlinie erzeugbar ist und (c) die Schraube so weit gedreht wird, dass ein Fügepunkt der Kennlinie überschritten wird, ab dem das Drehmoment der Schraube linear mit dem Drehwinkel ansteigt. Dabei ist vorgesehen, dass nach dem Überschreiten des Fügepunktes (αF, MF) der Kennlinie (K1) aus den gespei-cherten Werten für den Drehwinkel (α) und das Drehmo-ment (M) der Fügepunkt (αF, MF) als derjenige Punkt der Kennlinie (K1) bestimmt wird, an dem - vom linearen Be-reich der Kennlinie (K1) her gesehen - der lineare Zusam-menhang zwischen Drehmoment (M) und Drehwinkel (α) endet, und dass die Schraube (3) nach der Bestimmung des Fügepunktes (αF, MF) die Schraube (3) um einen Win-kel (αW - (aS - αF)) weitergedreht wird oder das an der Schraube (3) wirkende Drehmoment um einen Betrag (MW

- (MS - MF)) erhöht wird, der eine Funktion des Winkelwertes (αF) bzw. der Drehmomentes (MF) am Fügepunkt (αF, MF) ist.

(71) Anmelder: Brose Fahrzeugteile GmbH & Co. Kommanditgesellschaft, Coburg, 96450 Coburg, DE

(74) Vertreter: Maikowski & Ninnemann, Pat.-Anw., 10707 Berlin

(72) Erfinder: Ermisch, Andreas, 96486 Lautertal, DE

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Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Her-stellung einer Schraubverbindung nach dem Oberbe-griff des Patentanspruchs 1.

[0002] Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Schraubverbindung, das insbesondere zur Herstel-lung einer Verbindung zwischen mindestens einem ersten und einem zweiten Bauteil dienen kann, wird eine Schraube durch Aufbringen eines Drehmomen-tes zur Herstellung der Schraubverbindung (zwi-schen den mindestens zwei Bauteilen) gedreht, wo-bei während des Schraubvorganges kontinuierlich oder zu bestimmten, vorgegebenen Zeitpunkten je-weils der Drehwinkel der Schraube sowie das an der Schraube wirkende Drehmoment erfasst und gespei-chert werden und wobei die Schraube so weit ange-zogen wird, dass das so genannte Fügemoment überschritten wird, ab dem das an der Schraube wir-kende Drehmoment eine lineare Funktion des Dreh-winkels ist und linear mit dem Drehwinkel ansteigt.

[0003] Beim Drehen einer Schraube zur Herstellung einer Schraubverbindung, z. B. durch Eindrehen der Schraube in ein zugeordnetes Gegengewinde (einer Mutter), wirkt an der Schraube zunächst nur ein ver-gleichweise kleines Drehmoment, nämlich das so ge-nannte Einschraubmoment, mit dem die Reibung zwischen dem Schraubengewinde und dem zugeord-neten Gegengewinde überwunden werden muss. Kommt beim Drehen der Schraube schließlich der Schraubenkopf zur Auflage mit einem Bauteil der zu schaffenden Schraubverbindung, so führt dies zu ei-nem deutlichen Anstieg des an der Schraube wirken-den Drehmomentes in Abhängigkeit vom Drehwinkel. D. h., das für eine weitere Drehung bzw. ein weiteres Anziehen der Schraube aufzubringende Drehmo-ment wird deutlich größer als das Einschraubmo-ment, welches bis zum Erreichen der Kopfauflage re-levant ist. Nach Erreichen der Kopfauflage ist die Ab-hängigkeit des an der Schraube wirkenden Drehmo-mentes von dem Drehwinkel zunächst noch nicht li-near, da Setzvorgänge an den an der Schraubverbin-dung beteiligten Bauteilen auftreten. Wenn diese Setzvorgänge abgeschlossen sind, wird das so ge-nannte Fügemoment erreicht, ab dem das an der Schraube wirkende Drehmoment eine lineare Funkti-on des Drehwinkels bildet, und zwar linear mit die-sem ansteigt.

[0004] In dem linearen Bereich einer Drehmo-ment-Drehwinkel-Kennlinie besteht auch eine einfa-che Beziehung zwischen der von der Schraube auf die Bauteile der Schraubverbindung ausgeübten Vor-spannkraft und dem Drehmoment bzw. Drehwinkel. Denn in diesem Bereich der Kennlinie ist die Klemm-kraft ebenfalls eine lineare Funktion des Drehwinkels und steigt linear mit diesem an. Der von der Schrau-be aufgebrachten Klemmkraft, die die Tendenz hat,

die zu verbindenden Bauteile zusammenzupressen, entspricht dabei eine entgegengesetzt wirkende Zug-kraft, die die Tendenz hat, die Schraube zu dehnen.

[0005] Wegen der auf die Schraube wirkenden Zug-kraft wird im linearen Bereich der Schraubkennlinie, also nach Abschluss vorheriger Setzvorgänge an der Schraubverbindung beteiligter Bauteile und nach Überschreiten des so genannten Fügemomentes, die Schraube gedehnt, wobei zunächst eine elastische Schraubendehnung auftritt, die mit der linearen Ab-hängigkeit der Klemmkraft vom Drehwinkel und somit mit einer direkten Beziehung zwischen Klemmkraft und Drehmoment verknüpft ist. Der lineare Bereich einer Kennlinie wird auch als elastischer Bereich der Schraube bezeichnet.

[0006] Bei Erreichen einer bestimmten Zugbelas-tung der Schraube, die als Streckgrenze bezeichnet wird, beginnt eine plastische Deformation des Schraubenwerkstoffs, so dass das an der Schraube wirkende Drehmoment und die Klemmkraft nicht mehr linear vom Drehwinkel abhängen und mit einer im Vergleich zum linearen Bereich bzw. elastischen Bereich geringeren Rate ansteigen. D. h., die Kennli-nie ist hier, bezogen auf den linearen Bereich, ver-gleichsweise flach. Am Ende des plastischen Berei-ches sind die auf die Schraube wirkenden Zugbelas-tungen so groß, dass letztere schließlich bricht.

[0007] Von Bedeutung für die Qualität einer Schraubverbindung ist vor allem die Vorspannkraft, mit der die zu verbindenden Bauteile durch die Schraube zusammengedrückt bzw. gegeneinander gepresst werden. Die Vorspannkraft muss groß ge-nug sein, um die Last, für die eine bestimmte Verbin-dung ausgelegt ist, aufnehmen zu können. Ferner soll sich die Verbindung nicht unbeabsichtigt lösen, wenn sie äußeren Kräften ausgesetzt ist.

[0008] Bisher gibt es jedoch keine einfachen, auch für die Serienproduktion geeigneten Möglichkeiten, die an einer Schraubverbindung wirkende Klemm-kraft während der Herstellung der Schraubverbin-dung zu messen. Daher wird die Vorspannkraft (das heißt, das Setzen, Richten und Glätten der Bauteile bei diesem Verfahren wird berücksichtigt, es ist eine Gesamtkraft, wenn wir von Klemmkraft sprechen ist es die wirklich wirkende Kraft in der Verbindung ab-züglich der Verluste) üblicherweise aus dem an der Schraube wirkenden Drehmoment (Anzugsmoment) geschätzt. (Die Vorspannkraft ist als Funktion des Drehwinkels sowie der Gewindesteigung der Schrau-be beschreibbar.) Insbesondere im linearen Bereich einer Kennlinie besteht ein vergleichsweise einfacher Zusammenhang zwischen der Klemmkraft und dem Drehmoment, da beide Größen linear vom Drehwin-kel der Schraube abhängen.

[0009] Allerdings ist zu beachten, dass sich jener

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Zusammenhang für eine zuverlässige Ermittlung der Klemmkraft nur dann einfach nutzen lässt, wenn das so genannte Fügepunkt bekannt ist, ab dem die Drehmoment-Drehwinkel-Kennlinie linear verläuft, ab dem also das Drehmoment der Schraube (und auch die Klemmkraft) eine lineare Funktion des Drehwin-kels ist.

[0010] Nun hat sich allerdings eine hinreichend ge-naue Bestimmung des Fügemomentes, ab dem die besagte Kennlinie linear verläuft, in Abhängigkeit vom Drehwinkel in der Praxis als schwierig erwiesen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass die Kennlinie in der Umgebung des Fügepunktes bzw. Fügemomen-tes in der Regel recht steil ist und deshalb schon ge-ringe Winkeländerungen zu vergleichsweise großen Änderungen des an der Schraube wirkenden Dreh-momentes führen.

[0011] In der Praxis wird daher bei der Herstellung einer Schraubverbindung auf die Bestimmung des Fügemomentes verzichtet und die Schraube wird zu-nächst soweit angezogen, dass das Fügemoment in jedem Fall überschritten wird (heutiger Stand – keine Überprüfung des Fügemoments in der Steuerung, dadurch keine Sicherstellung der Kopfauflage durch das Fügemoment. Das Fügemoment kann jederzeit über dem Anzugsmoment liegen), also ein Bereich der Drehmoment-Drehwinkel-Kennlinie erreicht ist, in dem das an der Schraube wirkende Drehmoment größer als das Fügemoment ist und jenes Drehmo-ment (und auch die Klemmkraft) linear vom Drehwin-kel abhängt. Ab diesem, hier als Schaltmoment be-zeichneten Moment wird dann die Schraube entwe-der bis zum Erreichen eines vorgegebenen Anzieh-momentes (drehmomentgesteuert) oder eines vorge-gebenen Festziehwinkels (drehwinkelgesteuert) wei-ter angezogen. Das Anziehmoment bzw. der Fest-ziehwinkel werden dabei so gewählt, dass nach den bestehenden Erfahrungen an diesem Punkt mit einer bestimmten, für die betreffende Schraubverbindung geeigneten Klemmkraft (durch Fehler die nicht er-kannt werden – Schräg eingeschraubt, Schlag am Gewinde – kann es auch passieren das keine Klemmkraft vorhanden ist) gerechnet werden kann.

[0012] Je nach dem, ob das Festziehen der Schrau-be drehmomentgesteuert, also bis zum Erreichen ei-nes vorgegebenen Anziehmomentes, oder drehwin-kelgesteuert, also bis zu einem definierten Festzieh-winkel, erfolgt, kann die jeweils andere dieser beiden Größen für eine Überprüfung der Qualität der Schraubverbindung herangezogen werden.

[0013] Wird etwa die Schraube ab dem Schaltmo-ment noch bis zu einem vordefinierten Anziehmo-ment weiter angezogen und wird dabei ab dem Errei-chen des Schaltmomentes eine Drehwinkelzählung gestartet, die bis zum Erreichen des Anziehmomen-tes fortgesetzt wird, so lässt sich eine Plausibilitäts-

kontrolle dahingehend durchführen, ob der zwischen dem Erreichen des Schaltmomentes und dem Errei-chen des Anziehmomentes überstrichene Drehwin-kel der Schraube bekannten Erfahrungswerten ent-spricht. Sollte dies nicht der Fall sein, so wäre dies ein Hinweis darauf, dass das Anziehmoment nicht durch ordnungsgemäßes Eindrehen der Schraube in ein Gegengewinde, sondern vielmehr aufgrund an-derer Effekte, wie z. B. einer schräg sitzenden Schraube oder Schäden am Gewinde, erreicht wor-den ist.

[0014] Erfolgt das Eindrehen der Schraube demge-genüber drehwinkelgesteuert (nicht im elastischen Bereich, hier gibt es laut VDI 2230 keinen funktions-fähigen Winkelanzug auf Grund des Winkelfehlers) bis zum Erreichen eines vordefinierten Festziehwin-kels, so kann anhand des an dieser Stelle wirkenden Drehmomentes eine Plausibilitätskontrolle dahinge-hend durchgeführt werden, ob der erreichte Festzieh-winkel mit dem in diesem Winkelbereich üblicherwei-se wirkenden Drehmoment an der Schraube einher-geht. Sollte dies nicht der Fall sein, so wäre dies ein Hinweis auf Fehler in der Schraubverbindung.

[0015] Derartige bekannte Schraubverfahren sind z. B. in dem Taschenbuch Schraubtechnik der Atlas Copco Tools Central Europe GmbH, Bestellnummer 9833 8648 04 beschrieben.

[0016] Da bei den vorstehend beschriebenen Ver-fahren auf die Bestimmung des Fügemomentes ver-zichtet wird, ab dem ein linearer Zusammenhang zwi-schen Drehmoment bzw. Klemmkraft einerseits und Drehwinkel andererseits beginnt, lässt sich bei Her-stellung einer Schraubverbindung nach diesen Ver-fahren nicht angeben, welcher Anteil des erreichten Drehmomentes (Anziehmoment) tatsächlich in eine an der Schraubverbindung wirkende Klemmkraft um-gesetzt worden ist.

[0017] Aus diesem Grund wird bei hohen Anforde-rungen an die Genauigkeit der zu erreichenden Klemmkraft eine Schraube regelmäßig so weit ange-zogen, bis der vergleichsweise flache plastische Be-reich der Kennlinie erreicht ist.

[0018] Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein neues Verfahren zur Herstellung einer Schraub-verbindung anzugeben, bei dem mit möglichst einfa-chen Mitteln eine vorgebbare Klemmkraft erreichbar sein soll.

[0019] Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung einer Schraubverbindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

[0020] Danach wird das Fügemoment rückwirkend bei Erreichen des bereits im linearen Kennlinienbe-

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reich der Schraube liegenden Schaltmomentes aus den gespeicherten Werten für Drehmoment und Drehwinkel ermittelt, indem – ausgehend von jenem Schaltmoment – anhand der gespeicherten Werte für Drehmoment und Drehwinkel, und zwar für sukzessi-ve absteigende Werte von Drehmoment und Dreh-winkel, derjenige Punkt ermittelt wird, an dem der li-neare Zusammenhang zwischen Drehwinkel und Drehmoment endet. Hierbei handelt es sich um den gesuchten Fügepunkt bzw. das entsprechende Füge-moment.

[0021] Demnach wird der Fügepunkt hier erst be-stimmt, nachdem die Schraube bereits soweit ange-zogen worden ist, dass sich die Schraubverbindung im linearen Bereich der Drehmoment-Drehwin-kel-Kennlinie befindet. Es liegt dann also bereits eine Anzahl gespeicherter Drehwinkel und zugeordneter Drehmomente in einem Bereich vor, in dem das Drehmoment linear mit dem Drehwinkel ansteigt (li-nearer Kennlinienbereich). Diese lineare Beziehung zwischen Drehmoment und Drehwinkel wird auf der Grundlage der während des Schraubprozesses ge-speicherten Werte für Drehmoment und Drehwinkel solange zurückverfolgt, bis der lineare Zusammen-hang nicht mehr gilt. Dies lässt sich z. B. einfach da-durch realisieren, dass für benachbarte Paare von Drehwinkel und zugehörigem Drehmoment jeweils die Steigung der linearen Kennlinie berechnet wird, also die Differenz nacheinander erfasster Werte des Drehmomentes durch die Differenz der entsprechen-den Drehwinkelwerte dividiert wird. (Durch Streuwer-te, Schwellwerte, Tangenten oder durch Anlegen ei-ner Geraden ab Schaltpunkt der konkaven Seite der Kennlinie in Richtung Fügemoment, das richtige Fü-gemoment ergibt sich aus dem auseinanderlaufen der Kennlinie und der aufgetragenen Geraden.) Die-se Steigung ist im linearen Bereich der Kennlinie kon-stant.

[0022] Ausgehend von einem im linearen Kennlini-enbereich liegenden Schaltmoment als Ausgangs-punkt einer Prüfung, bei der die gemessene Kennli-nie und deren gespeicherte Kennlinienpunkte (Dreh-winkel, Drehmoment) rückwärts, hin zu kleineren Werten für Drehwinkel und Drehmoment durchlaufen werden, ist der Fügepunkt als derjenige Punkt er-kennbar, an dem die besagte Steigung nicht mehr konstant ist. Die Schraube wird dann (drehwinkelge-steuert) um einen vorgebbaren Winkel bezogen auf den Drehwinkel am Fügepunkt (Fügewinkel) weiter-gedreht bzw. das an der Schraube wirkende Moment wird durch Drehen der Schraube (drehmomentge-steuert) um einen bestimmten Betrag bezogen auf das Drehmoment am Fügepunkt (Fügemoment) er-höht, um den Schraubvorgang abzuschließen.

[0023] Hierdurch lässt sich erreichen, dass beim Festlegen eines zu erreichenden Anziehmomentes bzw. eines zu erreichenden Festziehwinkels der

Schraubverbindung die entsprechende Größe auf das Fügemoment bzw. den zugehörigen Fügewinkel bezogen werden kann, womit insbesondere festleg-bar ist, wie stark (drehmomentgesteuert) bzw. wie weit (drehwinkelgesteuert) die Schraube nach dem Erreichen des Fügemomentes bzw. Fügewinkels noch angezogen werden soll.

[0024] Dies ermöglicht wiederum ein präziseres Er-reichen einer vorgegebenen Klemmkraft der Schraubverbindung bezogen auf die am Fügepunkt wirkende Klemmkraft, da ja ab dem Fügepunkt der bekannte lineare Zusammenhang zwischen Klemm-kraft und Drehwinkel und somit auch ein entspre-chend einfacher Zusammenhang zwischen Klemm-kraft und Drehmoment gilt. Es lässt sich daher ver-gleichsweise genau bestimmen, welcher Zunahme der Klemmkraft ein bestimmtes Weiterdrehen der Schraube ab dem Fügepunkt (drehmomentgesteuert oder drehwinkelgesteuert) entspricht.

[0025] Konkret kann etwa die Vorgabe bestehen, dass eine Schraube nach dem Erreichen des Füge-punktes noch um ein bestimmtes Moment oder um einen bestimmten Drehwinkel angezogen werden soll. Bei diesem Anziehmoment bzw. Festziehwinkel handelt es sich dann nicht um absolute Größen, be-zogen auf den Wert Null, sondern vielmehr um relati-ve Größen bezogen auf das Drehmoment bzw. den Drehwinkel am Fügepunkt, also bezogen auf das Fü-gemoment bzw. den Fügewinkel. Jene relativen Grö-ßen werden nachfolgend auch als relatives Anzieh-moment (welches z. B. auf das Fügemoment bezo-gen ist) und als relativer Festziehwinkel (welcher bei-spielsweise auf den Fügewinkel bezogen ist) be-zeichnet.

[0026] Hierbei ist zu berücksichtigen, dass sich die Schraube nach Bestimmung des Fügepunktes in ei-ner Schraublage befindet, die dem jenseits des Füge-punktes im linearen Kennlinienbereich liegenden Schaltpunkt entspricht. Die Schraube darf also nicht mehr so stark bzw. so weit angezogen werden, als ob sie sich erst am Fügepunkt befände, sondern es muss vielmehr berücksichtigt werden, dass dieser Punkt bereits überschritten ist und die Schraube be-reits ein Drehmoment und einen Drehwinkel erreicht hat, das bzw. der größer als das Fügemoment bzw. Fügewinkel ist. Die Schraube wird daher (drehmo-mentgesteuert) nur noch so stark weiter angezogen, wie es der Differenz zwischen dem angestrebten re-lativen Anziehmoment einerseits und dem Abstand des Schaltmomentes vom Fügemoment andererseits entspricht, bzw. in solchem Umfang weitergedreht, wie es der Differenz zwischen dem angestrebten re-lativen Festziehwinkel einerseits und dem Abstand des Schaltwinkels vom Fügewinkel andererseits ent-spricht.

[0027] Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfin-

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dung werden bei der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Figuren deutlich werden.

[0028] Es zeigen:

[0029] Fig. 1a eine schematische Darstellung zwei-er durch eine Schraubverbindung miteinander zu ver-bindender Bauteile sowie einer zugehörigen Befesti-gungsschraube mit Mutter;

[0030] Fig. 1b die Anordnung aus Fig. 1a beim Er-reichen der Kopfauflage der Befestigungsschraube;

[0031] Fig. 1c die Anordnung aus Fig. 1a nach Er-reichen des Fügepunktes;

[0032] Fig. 2 eine Drehmoment-Drehwinkel- sowie eine Vorspannkraft-Drehwinkel-Kennlinie des Schraubfalles aus den Fig. 1a bis Fig. 1c beim An-ziehen der Schraube;

[0033] Fig. 3 eine Drehmoment-Drehwinkel- sowie eine Vorspannkraft-Drehwinkel-Kennlinie des Schraubfalles aus den Fig. 1a bis Fig. 1c beim Lö-sen der Schraubverbindung.

[0034] Fig. 1a zeigt schematisch zwei Bauteile 1, 2, die mittels einer Befestigungsschraube 3 (alle Arten von Schrauben) miteinander zu verbinden sind. Die beiden Bauteile 1, 2 liegen mit einander zugewand-ten inneren Oberflächen 11, 21 aneinander an und weisen in dem zur Herstellung der Schraubverbin-dung vorbereiteten Zustand miteinander fluchtende Durchgangsöffnungen 10, 20 auf, die vom Schaft 30der Schraube 3 durchgriffen werden.

[0035] Die Schraube 3 durchgreift die miteinander fluchtenden Durchgangsöffnungen 10, 20 der beiden Bauteile 1, 2 mit ihrem Schaft 30 derart, dass eine dem zweiten Bauteil 2 abgewandte äußere Oberflä-che 12 eines ersten der beiden Bauteile einem Kopf 32 der Schraube 3 zugewandt ist und dass ein freier Endabschnitt des Schaftes 30 der Schraube 3 von der dem ersten Bauteil 1 abgewandten äußeren Oberfläche 22 des zweiten Bauteiles 2 absteht. Auf jenen freien Endabschnitt des Schraubenschaftes 30ist eine mit einem Innengewinde 40 als Gegengewin-de (es gibt auch selbstfurchende Schrauben die kein Gegengewinde haben sondern ein Loch. Hier furcht die Schraube das Gewinde selber, eine weitere Mög-lichkeit ist das das Gewinde in dem Bauteil 2 ist ohne Mutter. Dann der Stufenbolzen der direkt im Ein-schraubgewinde gedreht wird, das heißt es sind nur zwei Bauteile) zum Gewinde des Schraubenschaftes 30 versehene Mutter 4 aufgedreht.

[0036] Zur Herstellung einer Schraubverbindung zwischen den beiden Bauteilen 1, 2 mittels der Schraube 3 und der Mutter 4 wird auf die Befesti-

gungsschraube 3 ein Drehmoment aufgebracht, und zwar entweder in der Weise, dass die zugeordnete Mutter 4 festgehalten und die Schraube 3 gedreht wird, oder umgekehrt in der Weise, dass die Schrau-be 3 festgehalten und die Mutter 4 gedreht wird. Wei-terhin kann auch so vorgegangen werden, dass die Befestigungsschraube 3 und die Mutter 4 gleichzeitig gegeneinander verdreht werden.

[0037] Das Aufbringen eines Drehmomentes zur Herbeiführung einer Drehbewegung der Schraube 3bezüglich der Mutter 4 erfolgt hier unter Verwendung eines mittels eines Steuergerätes 100 (elektrisch bzw. elektronisch) gesteuerten Werkzeugs 150 (in Form eines elektrischen Schraubendrehers). In dem Steuergerät 100 (in Form einer Steuerelektronik) werden während eines Schraubvorganges jeweils die aktuellen Werte des Drehwinkels sowie des auf-gebrachten Drehmomentes erfasst und gespeichert.

[0038] Nachfolgend wird unter dem bei einem jewei-ligen Schraubfall bzw. Schraubvorgang an der Befes-tigungsschraube 3 wirkenden Drehmoment stets dasjenige Drehmoment verstanden, dass aufzubrin-gen ist, um die Befestigungsschraube 3 bei festge-haltener Mutter 4 weiter in die Mutter 4 einzudrehen, unabhängig davon, ob im konkreten Einzelfall die Be-festigungsschraube 3 oder die Mutter 4 oder beide Komponenten 3, 4 gedreht werden. D. h., unter dem an der Befestigungsschraube 3 wirkenden Drehmo-ment wird nachfolgend stets stets dasjenige Drehmo-ment verstanden (Fiktion), das an der Befestigungs-schraube 3 aufzubringen wäre, um diese weiter in die feststehende Mutter 4 einzudrehen. Dies soll auch dann gelten, wenn tatsächlich die Mutter 4 gedreht und die Schraube 3 festgehalten wird. In diesem Fall ist ja an der Befestigungsschraube 3 ein entspre-chend großes Gegenmoment aufzubringen, um ein Mitdrehen der Schraube 3 beim Drehen der Mutter 4zu verhindern, also die Befestigungsschraube 3 fest-zuhalten.

[0039] Entscheidend ist also dasjenige Drehmo-ment, das für ein Verdrehen von Schraube 3 und Mut-ter 4 relativ zueinander aufzubringen ist. Dieses Drehmoment M ist in Fig. 2 als Kurve einer Drehmo-ment-Drehwinkel-Kennlinie K1 in Abhängigkeit vom Drehwinkel α der Schraube 3 dargestellt.

[0040] Unter dem Drehwinkel α der Schraube 3 wird dabei derjenige Winkel verstanden, um den die Schraube 3 relativ zu der Mutter 4 verdreht wird, un-abhängig davon, ob tatsächlich die Schraube 3 ge-dreht und die Mutter 4 festgehalten wird oder umge-kehrt.

[0041] Zum Aufbringen eines Drehmomentes mit-tels eines geeigneten Werkzeugs 150 sind am Kopf 32 der Schraube 3 oder an der Mutter 4 entsprechen-de Betätigungsbereiche, z. B. in Form eines Außen-

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oder Innenmehrkantes vorgesehen, an dem ein Werkzeug 150 zum Einleiten eines Drehmomentes in die Schraube 3 bzw. in die Mutter 4 angreifen kann.

[0042] Am Beginn eines jeweiligen Schraubfalles bzw. Schraubvorganges wirken beim Eindrehen der Schraube 3 in die Mutter 4 (worunter hier nicht nur das Drehen der Schraube 3 bei festgehaltener Mutter 4, sondern auch der umgekehrte Vorgang verstan-den wird) zunächst vergleichsweise kleine Drehmo-mente an der Schraube 3, die als so genannte Ein-schraubmomente bezeichnet werden. Hiermit ist im Wesentlichen die Reibung zu überwinden, die beim Eindrehen der Schraube 3 in die Mutter 4 zwischen dem Außengewinde des Schraubenschaftes 30 und dem Innengewinde 40 der Mutter 4 wirkt.

[0043] Kommt es während des Schraubvorganges zur so genannten ersten Kopfauflage, vergl. Fig. 1b, weil die Schraube 3 soweit in die Mutter 4 eingedreht worden ist, dass der Abstand zwischen Schrauben-kopf 32 und Mutter 4 entlang des Schraubenschaftes 30 der Summe der Ausdehnung (also der Dicken) der beiden zu verbindenden Bauteile 1, 2 entlang des Schraubenschaftes 30 entspricht, so steigt das an der Schraube 3 für ein weiteres Eindrehen in die Mut-ter 4 wirkende Drehmoment M als Funktion des Dreh-winkels α stark an, und zwar zunächst nicht linear, wie anhand des ersten Teiles der Drehmoment-Dreh-winkel-Kennlinie K1 aus Fig. 2 erkennbar.

[0044] In der zuletzt beschriebenen Phase eines Schraubvorganges kommt es an den miteinander zu verbindenden Bauteilen 1, 2 sowie der Schraube 3und Mutter 4 zu Setz- und Einebnungsvorgängen. Diese sind abgeschlossen mit Erreichen des so ge-nannten Fügepunktes (αF, MF), vergl. Fig. 1c, also ei-nem Fügewinkel αF, an dem an der Schraube 3 das so genannte Fügemoment MF wirkt. Ab diesem Punkt besteht eine lineare Abhängigkeit des Drehmomen-tes M vom Drehwinkel α; das Drehmoment M steigt li-near mit dem Drehwinkel αF an, vergleiche die Kurve K1 in Fig. 2.

[0045] In dem linearen Bereich der Drehmo-ment-Drehwinkel-Kennlinie K1 nimmt auch die Klemmkraft F, mit der die beiden Bauteile 1, 2 unter der Wirkung der Schraube 3 und Mutter 4 gegenein-ander gedrückt bzw. gepresst werden, linear mit dem Drehwinkel α zu, vergleiche die gestrichelte Kurve K2 in Fig. 2, welche die Abhängigkeit der Klemmkraft F vom Drehwinkel α zeigt. Hierbei wirkt auf die Schrau-be 3 eine den Klemmkräften F entlang des Schrau-benschaftes 30 entgegen gerichtete Zugkraft Z, wel-che die Tendenz hat, die Schraube 3 bzw. deren Schaft 30 zu dehnen, also zu längen. Diese Dehnung ist über den Bereich, in dem eine elastische Deforma-tion, also eine elastische Dehnung des Schrauben-schaftes 30 als Funktion der Zugkraft Z (und somit der Klemmkraft F) erfolgt, proportional zur Zugbelas-

tung Z und somit zur Klemmkraft F. Dies entspricht dem linearen Anstieg der Klemmkraft F als Funktion des Drehwinkels α in dem so genannten elastischen Bereich der Schraube 3, also in der Phase eines Schraubvorganges, in der die Schraube 3 beim Ein-ziehen in die Mutter 4 elastisch gedehnt wird. (Hierbei ist zu berücksichtigen, dass ab dem Fügepunkt ein weiteres Eindrehen der Schraube 3 in die Mutter 4um einen bestimmten Drehwinkel α jeweils mit einer Dehnung bzw. Längung des Schaftes 30 der Schrau-be 3 einhergeht, die sich aus dem Produkt aus der Gewindesteigung der Schraube 3 bzw. Mutter 4 und dem besagten Drehwinkel α ergibt.)

[0046] Bei zunehmender Dehnung der Schraube 3bzw. des Schaftes 30 der Schraube 3 geht dieser schließlich vom elastischen in den plastischen Be-reich über, in dem es zu einer plastischen Deformati-on des Schraubenschaftes 30 kommt. Es besteht dann kein linearer Zusammenhang mehr zwischen Drehmoment M und Klemmkraft F einerseits sowie dem Drehwinkel andererseits.

[0047] Von Bedeutung ist hier, dass ab dem so ge-nannten Fügepunkt (αF, MF), also dem Fügewinkel αF, an dem an der Schraube 3 das so genannte Fügemo-ment MF wirkt, sowohl die Klemmkraft F als auch das Drehmoment M jeweils linear mit dem Drehwinkel αzunehmen, wie weiter oben erläutert.

[0048] Die lineare Abhängigkeit sowohl des Dreh-momentes M als auch der Klemmkraft F vom Dreh-winkel α im so genannten elastischen Bereich der Schraube 3 jenseits des Fügepunktes (αF, MF) bzw. Fügewinkels αF kann genutzt werden, um eine Schraube 3 so anzuziehen, dass eine definierte Klemmkraft F erreicht wird. Denn die lineare Abhän-gigkeit sowohl des Drehmomentes M als auch der Klemmkraft F vom Drehwinkel α führt dazu, dass so-wohl bei einem drehmomentgesteuerten Vorgehen als auch bei einem drehwinkelgesteuerten Vorgehen jeweils ein einfacher Zusammenhang zwischen der Klemmkraft F und dem Drehmoment M bzw. dem Drehwinkel α als Parameter besteht.

[0049] Das Erreichen einer bestimmten, vorgegebe-nen Klemmkraft F ist wiederum entscheidend für die Qualität einer Schraubverbindung, damit diese die miteinander zu verbindenden Bauteile 1, 2 mit einer gewünschten Kraft zusammenhält und externen Be-anspruchungen bis zu einer bestimmten, vorgegebe-nen Größe standhalten kann.

[0050] Von Bedeutung ist hierbei insbesondere die relative Klemmkraft am Ende des Schraubvorganges bezogen auf die Klemmkraft am Fügepunkt (αF, MF) bzw. Fügewinkel αF, also die Differenz zwischen der Klemmkraft FA am Ende eines Schraubvorganges und der Klemmkraft FF am Fügepunkt. Diese relative Klemmkraft FW = FA – FF (Überschussklemmkraft) be-

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stimmt maßgeblich die so genannte Restklemmkraft, die beim Lösen einer Schraubverbindung überwun-den werden muss, um zurück zu dem Fügepunkt (αF, MF) zu gelangen. Beim Lösen einer Schraubverbin-dung ist das Erreichen des Fügepunktes insofern von Bedeutung, als mit Erreichen des Fügepunktes keine fest verspannte Schraubverbindung mehr vorliegt.

[0051] Um ausgehend von dem Fügepunkt (αF, MF) entweder drehmomentgesteuert durch Weiterdrehen der Schraube 3 zur Erhöhung des Drehmomentes um einen bestimmten Drehmomentbetrag Mw oder drehwinkelgesteuert durch Weiterdrehen der Schrau-be 3 um einen bestimmten Winkel αw eine bestimmte (vorgegebene) relative Klemmkraft FW = FA – FF zu er-reichen, ist die Kenntnis des Fügepunktes von Be-deutung, also die Kenntnis desjenigen Punktes der Drehmoment-Drehwinkel-Kennlinie K1 bzw. der Klemmkraft-Drehwinkel-Kennlinie K2, an dem der nichtlineare Bereich der jeweiligen Kennlinie K1 bzw. K2 in den linearen Bereich übergeht.

[0052] Für eine zuverlässige Bestimmung des Fü-gepunktes (αF, MF) wird hier die Schraube 3 soweit in die Mutter 4 eingedreht, dass sich die Anordnung in jedem Fall bereits im linearen Bereich der Kennlinien K1, K2 befindet, nämlich bei einem Schaltwinkel αS

bzw. Schaltmoment MS jenseits des Fügepunktes. Ein geeignetes Schaltmoment MS bzw. ein geeigne-ter Schaltwinkel αS lassen sich beispielsweise da-durch experimentell (versuchsmäßig oder mit einer Kurzzeitstatistik das heißt 25 Anzugskurven verglei-chen) festlegen, dass für mehrere gleichartige Schraubverbindungen auf der Basis zu verbindender Bauteile 1, 2 sowie zur Verbindung der Bauteile ver-wendeter Schrauben 3 und Muttern 4 jeweils durch Herstellung einer entsprechenden Schraubverbin-dung festgestellt wird, bei welchen Werten des Dreh-winkels α bzw. des Drehmomentes M sich die Anord-nung in jedem Fall im linearen Bereich der Kennlinien K1, K2 befindet. Als Schaltmoment MS bzw. Schwell-winkel αS werden dann Werte festgelegt, die bei jeder der zuvor getesteten Schraubverbindungen jeweils deutlich im linearen Bereich der entsprechenden Kennlinien K1, K2 lagen.

[0053] In einem konkreten Schraubfall, wie hier an-hand der Fig. 1a bis Fig. 1c dargestellt, wird dann die Schraube 3 bis zu dem Erreichen des (zuvor experi-mentell festgelegten) Schaltmomentes MS in die Mut-ter eingedreht. Dann befindet sich die Schraube in je-dem Fall im elastischen Bereich, entsprechend dem linearen Bereich der Kennlinien K1, K2.

[0054] Anhand der bis zum Erreichen des Schalt-momentes MS bzw. des Schaltwinkels αS erfassten und gespeicherten Werte für den Drehwinkel α und das Drehmoment M wird dann von oben her, also vom Schaltmoment MS her kommend, der Wert des Fügemomentes MF bzw. des zugehörigen Fügewin-

kels αF ermittelt. Dies geschieht in der Weise, dass für sukzessive absteigende Werte des Drehmomentes M und des Drehwinkels α jeweils die aktuelle Stei-gung der das Drehmoment repräsentierenden Kenn-linie K1 als Funktion des Drehwinkels ermittelt wird. Dies geschieht in der Weise, dass die Different be-nachbarter Werte des Drehmomentes M jeweils durch die Differenz der zugehörigen Werte des Dreh-winkels α dividiert werden. Solange sich die Anord-nung im linearen Bereich befindet, also dem elasti-schen Bereich der Schraube 3, ist jene Steigung kon-stant, entsprechend dem linearen Verlauf des Dreh-momentes M als Funktion des Drehwinkels α.

[0055] Bei Erreichen des Fügepunktes (αF, MF) von oben, also vom Schaltpunkt (αS, MS) her, endet die Konstanz der Steigung der Drehmoment-Drehwin-kel-Kennlinie K1. Mit anderen Worten ausgedrückt, wird der Fügepunkt (αF, MF) dadurch ermittelt, dass von einem oberhalb des Fügemomentes MF (bzw. des Fügewinkels αF) liegenden Schaltmoment MS

(bzw. Schaltwinkel αS) her kommend und unter zu-nehmender Annäherung an den Fügepunkt (αF, MF) jeweils die Steigung der Drehmoment-Drehwin-kel-Kennlinie K1 bestimmt wird. Der Fügepunkt (αF, MF) ist dann gegeben als diejenige Stelle der Dreh-moment-Drehwinkel-Kennlinie K1, an der die Stei-gung der Kennlinie K1 sich zu ändern beginnt, also nicht mehr konstant ist.

[0056] Nachdem hierdurch der Fügepunkt, also der Fügewinkel αF und das Fügemoment MF bestimmt worden sind, ist die Schraube 3 durch weiteres Auf-bringen eines Drehmomentes M (oder Winkels) noch so weit zu drehen, bis – je nach dem, ob der Schraub-vorgang drehwinkel- oder drehmornentgesteuert ab-läuft – ein vorgegebener relativer Festziehwinkel αW = αA – αF (Winkelweg) bzw. ein relatives Anziehmoment MW = MA – MF erreicht worden ist, welches jeweils ei-ner gewünschten relativen Klemmkraft FW = FA – FF

entspricht, vergleiche Fig. 2.

[0057] Dabei ist zu berücksichtigen, dass sich die Schraubverbindung am Beginn jener letzten Schraubphase nicht mehr am Fügepunkt (αF, MF) sondern vielmehr bereits an einem jenseits des Fü-gepunktes liegenden Punkt der Schraubkennlinien K1, K2 befindet, mit einem Schaltmoment MS und ei-nem Schaltwinkel αS, die jeweils größer sind als das Fügemoment MF und der Fügewinkel αF. Die Schrau-be 3 wird daher zum Erreichen der gewünschten re-lativen Klemmkraft bezogen auf die Klemmkraft FF am Fügepunkt (das ist die 0 Linie für die Klemmkraft, ab hier ist die Steuergröße die Klemmkraft oder Rest-klemmkraft und der Winkel in Verbindung mit den Drehmoment ist die Überwachung des Prozesses) nicht um den relativen Drehwinkel αW weitergedreht bzw. nicht einer Erhöhung des Drehmomentes um das relative Anziehmoment MW ausgesetzt, sondern vielmehr erfolgt bei einem drehwinkelgesteuerten

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Schraubvorgang ein Weiterdrehen um einen Dreh-winkel αw – (αS – αF) = αA – αS bzw. bei einem drehmo-mentgesteuerten Schraubvorgang eine Erhöhung des Drehmomentes ausgehend von dem Schaltmo-ment MS um einen Betrag MW – (MS – MF) = MA – MS. Mit anderen Worten wird beim Weiterdrehen um ei-nen bestimmten Winkel (im drehwinkelgesteuerten Fall) bzw. beim Erhöhen des Drehmomentes um ei-nen bestimmten Betrag (im drehmomentgesteuerten Fall) jeweils berücksichtigt, dass der auf den Füge-punkt (αF, MF) bezogene relative Festziehwinkel αW

(Winkelweg) bzw. das auf den Fügepunkt (αF, MF) be-zogene relative Anziehmoment MW (Drehmomentbe-trag) jeweils um den Wert zu verringern sind, der der Differenz αS – αF bzw. MS – MF des Drehwinkels bzw. des Drehmomentes an dem Schaltpunkt einerseits und am Fügepunkt andererseits entspricht.

[0058] Sofern der Schraubvorgang nach dem Errei-chen des Schaltpunktes αS, MS der Kennlinie K1 bis zur Bestimmung des Fügepunktes αF, MF unterbro-chen wird, also die Schraube 3 nicht weitergedreht wird, so bleibt der Schaltpunkt αS, MS während der Bestimmung des Fügepunktes αF, MF konstant. Falls jedoch während der Bestimmung des Fügepunktes αF, MF der Schraubvorgang nicht unterbrochen wird, also die Schraube 3 weitergedreht wird, so wandert der Schaltpunkt αS, MS während der Bestimmung des Fügepunktes αF, MF entlang der Drehmoment-Dreh-winkel-Kennlinie K1 weiter. Maßgeblich für die Fest-legung des Winkels αW – (αS – αF), um den die Schraube 3 nach Bestimmung des Fügepunktes αF, MF weitergedreht wird bzw. für den Betrag MW – (MS –MF), um den das Drehmoment nach Bestimmung des Fügepunktes αF, MF noch erhöht wird, ist in jedem Fall der Schaltwinkel αS bzw. das Schaltmoment MS

zu dem Zeitpunkt, zu dem nach Bestimmung des Fü-gepunktes αF, MF die abschließende Phase des Schraubvorganges begonnen wird.

[0059] Aufgrund des linearen Zusammenhangs zwi-schen Klemmkraft F und Drehwinkel α sowie auch zwischen Klemmkraft F und Drehmoment M im linea-ren Bereich der Kennlinien K1, K2 ist dabei eine ver-gleichsweise genaue Zuordnung zwischen einem re-lativen Festziehwinkel αW oder einem relativen An-ziehmoment MW und einer zu erreichenden relativen Klemmkraft FW bezogen auf den Fügepunkt (αF, MF) möglich.

Formel für Faktor Klemmkraft Anzug im linearen Be-reich = FW/MW Drehmoment = FW/αW Winkel

[0060] Somit kann der Schraubvorgang insbeson-dere im elastischen Bereich der Schraube 3, also dem linearen Bereich der Kennlinien K1, K2 beendet werden und es ist nicht notwendig, bis in den plasti-schen Bereich zu gehen, in dem ein erhöhtes Risiko undefinierter plastischer Verformungen besteht.

[0061] Wird die in Fig. 1c dargestellte Schraubver-bindung zu einem späteren Zeitpunkt wieder gelöst, so stimmen der Winkel, um den die Schraube 3 aus der Mutter 4 herauszudrehen ist, bzw. der Betrag, um den das an der Schraube 3 wirkende Drehmoment M zu reduzieren ist, um wieder zu dem Fügepunkt (αF, MF) zu gelangen, nicht genau mit den entsprechen-den Werten für die besagten Größen überein, die zu-vor beim Anziehen der Schraube 3 vom Fügepunkt (αF, MF) bis zum gewünschten Festziehwinkel bzw. Anziehmoment aufzubringen waren. Dies ist darauf zurückzuführen, dass während des Bestehens der in Fig. 1c dargestellten Schraubverbindung, in Abhän-gigkeit von der Zeitdauer des Bestehens, Aus-gleichs-, Setz- und Verschleißvorgänge auftreten, die zu einer Änderung der Klemmkraft, insbesondere der relativen Klemmkraft bezogen auf die Klemmkraft am Fügepunkt führen. Dementsprechend sind in Fig. 3, die sich auf das Lösen der Schraubverbindung aus Fig. 1c bezieht, die Werte für den Drehwinkel, das Drehmoment und die Klemmkraft am Fügepunkt ei-nerseits sowie nach Beendigung des Schraubvor-ganges andererseits jeweils mit eigenen Bezugszei-chen αA', MA' und FA sowie αF', MF' und FF' und die ent-sprechenden Kennlinien mit K1', K2' bezeichnet.

[0062] Die relative Klemmkraft FA' – FF' wird dabei für den Lösfall als Restklemmkraft FR bezeichnet, vergleiche Fig. 3.

[0063] Sind vor Durchführung des eigentlichen Schraubvorganges anhand experimenteller Prüfun-gen die Steigung SK2 der Klemmkraft-Drehwin-kel-Kennlinie K2 (und der Klemmkraft-Drehmomentli-nie) sowie das Verhältnis VR der Restklemmkraft FR

zur Differenz zwischen der Klemmkraft FA am Ende des Schraubvorganges und der Klemmkraft FF am Fügepunkt (VR = FR/(FA – FF)) ermittelt worden, so gilt für die Restklemmkraft:

FR = (αA – αF)·SK2·VR bei Winkelanzug.

[0064] Unter der Steigung SK2 der Klemmkraft-Dreh-winkel-Kennlinie aus Fig. 2 wird dabei die Änderung ∆F der Klemmkraft bei einer vorgegebenen Ände-rung ∆α des Drehwinkels im linearen Bereich jener Kennlinie K2 (also im elastischen Bereich der Schraube) verstanden.

[0065] So lässt sich mit dem vorbeschriebenen Ver-fahren im Ergebnis nicht nur relativ genau angeben, wie groß die relative Klemmkraft FW = FA – FF bezo-gen auf die Klemmkraft FF am Fügepunkt ist, sondern es lässt sich auch ermitteln, wie groß die so genannte Restklemmkraft FR ist, die nach einem bestimmten Zeitraum noch in der Verbindung vorhanden ist und beim Lösen der Schraubverbindung aufgebracht werden muss, um diese wieder in den Zustand am Fügepunkt zu überführen.

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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Doku-mente wurde automatisiert erzeugt und ist aus-schließlich zur besseren Information des Lesers auf-genommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deut-schen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- Taschenbuch Schraubtechnik der Atlas Copco Tools Central Europe GmbH, Bestellnummer 9833 8648 04 [0015]

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Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung einer Schraubver-bindung, bei dem a) eine Schraube durch Aufbringen eines Drehmo-mentes zur Herstellung einer Schraubverbindung ge-dreht wird, b) während des Schraubvorganges der Drehwinkel der Schraube sowie das an der Schraube wirkende Drehmoment erfasst und gespeichert werden, so dass eine Drehmoment-Drehwinkel-Kennlinie er-zeugbar ist und c) die Schraube so weit gedreht wird, dass ein Füge-punkt der Kennlinie überschritten wird, ab dem das Drehmoment der Schraube linear mit dem Drehwin-kel ansteigt, dadurch gekennzeichnet, dass d) nach dem Überschreiten des Fügepunktes (αF, MF) der Kennlinie (K1) aus den gespeicherten Werten für den Drehwinkel (α) und das Drehmoment (M) der Fü-gepunkt (αF, MF) als derjenige Punkt der Kennlinie (K1) bestimmt wird, an dem – vom linearen Bereich der Kennlinie (K1) her gesehen – der lineare Zusam-menhang zwischen Drehmoment (M) und Drehwinkel (α) endet, und e) nach der Bestimmung des Fügepunktes (αF, MF) die Schraube (3) um einen Winkel (αW – (αS – αF)) wei-tergedreht wird oder das an der Schraube (3) wirken-de Drehmoment um einen Betrag (MW – (MS – MF)) er-höht wird, der eine Funktion des Winkelwertes (αF) bzw. des Drehmomentes (MF) am Fügepunkt (αF, MF) ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn-zeichnet, dass nach dem Überschreiten des Füge-punktes (αF, MF) beim Drehen der Schraube (3) aus den gespeicherten Werten für Drehmoment (M) und Drehwinkel (α) die Steigung im linearen Bereich der Kennlinie (K1) berechnet wird und dass zur Ermitt-lung des Fügepunktes (αF, MF) derjenige Punkt der Kennlinie (K1) ermittelt wird, ab dem – vom linearen Bereich der Kennlinie (K1) her gesehen – erstmals eine von der Steigung im linearen Kennlinienbereich um einen vorgebbaren Mindestbetrag abweichende Steigung der Kennlinie (K1) auftritt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn-zeichnet, dass zur Ermittlung der Steigung der Kenn-linie (K1) die Differenz zeitlich aufeinander folgender Werte des Drehmomentes (M) durch die Differenz der zugehörigen Werte des Drehwinkels (α) dividiert wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube (3) nach dem Überschreiten des Füge-punktes (αF, MF) bis zum Erreichen eines vorgebba-ren Schaltpunktes (MS, αS) der Kennlinie (K1) weiter-gedreht wird, der im linearen Bereich der Kennlinie (K1) liegt, um den Fügepunkt (αF, MF) zu bestimmen.

5. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3 und An-spruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stei-gung der Kennlinie (K1) beginnend an dem Schalt-punkt (MS, αS) sukzessive für absteigende Werte des Drehwinkels (α) und des Drehmomentes (M) berech-net und jeweils mit vorhergehenden Werten vergli-chen wird und dass als Fügepunkt (αF, MF) derjenige Punkt der Kennlinie (K1) gilt, an oder unmittelbar nach dem bei diesem Vergleich eine Änderung der Steigung auftritt, die einen vorgegebenen Mindest-wert überschreitet.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dre-hen der Schraube (3) zur Herstellung einer Schraub-verbindung drehwinkelgesteuert erfolgt, so dass die Schraube (3) nach der Bestimmung des Fügepunk-tes (αF, MF) zum Abschließen des Schraubvorganges um einen Winkel (αW – (αS – αF)) weitergedreht wird, der eine Funktion des Fügewinkels (αF) am Füge-punkt (αF, MF) ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekenn-zeichnet, dass der Winkel (αW – (αS – αF)), um den die Schraube (3) nach Bestimmung des Fügepunktes (αF, MF) weitergedreht wird, gegeben ist durch die Dif-ferenz zwischen einem vorgegebenen Winkelweg (αW) und dem Winkelabstand (αS – αF) zwischen dem Punkt (αS, MS) der Kennlinie (K1), an dem sich die Schraube (3) nach Bestimmung des Fügepunktes (αF, MF) befindet, und dem Fügepunkt (αF, MF).

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehen der Schraube (3) zur Herstellung der Schraubverbindung drehmomentgesteuert erfolgt, so dass das an der Schraube (3) wirkende Drehmoment (M) nach der Bestimmung des Fügepunktes (αF, MF) zum Ab-schließen des Schraubvorganges um einen vom Fü-gemoment (MF) am Fügepunkt (αF, MF) abhängigen Betrag (MW – (MS – MF)) erhöht wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekenn-zeichnet, dass der Betrag (MW – (MS – MF)), um den das an der Schraube (3) wirkende Drehmoment (M) nach Bestimmung des Fügepunktes (αF, MF) erhöht wird, gegeben ist durch die Differenz (MW – (MS – MF)) zwischen einem vorgegebenen Drehmomentwert (MW) und dem Drehmomentabstand (MS – MF) zwi-schen dem Punkt (αS, MS) der Kennlinie (K1), an dem sich die Schraube (3) nach Bestimmung des Füge-punktes (αF, MF) befindet, und dem Drehmomentwert (αF) am Fügepunkt (αF, MF).

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor Her-stellung der Schraubverbindung anhand mehrerer vergleichbarer Schraubfälle ein Schaltpunkt (αS, Ms) der Drehmoment-Drehwinkel-Kennlinie (K1) ermittelt wird, der auf der Drehmoment-Drehwinkel-Kennlinie

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(K1) jenseits des Fügepunktes (αF, MF) im linearen Bereich der Kennlinie (K1) liegt, und dass die Bestim-mung des Fügepunktes (αF, MF) erfolgt, wenn die Schraube (3) bis zum Erreichen des Schaltpunktes (αS, MS) der Kennlinie (K1) gedreht worden ist.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube (3) während der Bestimmung des Füge-punktes (αF, MF) nicht gedreht wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Dre-hen der Schraube (3) mittels eines durch eine Steu-ereinrichtung (100) gesteuerten Werkzeuges (150) erfolgt.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch ge-kennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (100) wäh-rend des Schraubvorganges kontinuierlich oder in bestimmten Abständen den Drehwinkel (α) und das Drehmoment (M) erfasst und speichert.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Schraubvorgang eine Verbindung zwischen min-destens zwei Bauteilen (1, 2) mittels der Schraube (3) hergestellt wird.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube (3) in eine mit einem Innengewinde (40) versehene Mutter (4) eingedreht wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube (3) in ein Gegengewinde eines Bauteiles (1, 2) gedreht wird, das mittels der Schraubverbindung festzulegen ist.

Es folgen 3 Blatt Zeichnungen

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Anhängende Zeichnungen

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