EP2149431A1 - Screw device with torque limitation - Google Patents

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EP2149431A1
EP2149431A1 EP08013722A EP08013722A EP2149431A1 EP 2149431 A1 EP2149431 A1 EP 2149431A1 EP 08013722 A EP08013722 A EP 08013722A EP 08013722 A EP08013722 A EP 08013722A EP 2149431 A1 EP2149431 A1 EP 2149431A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
torque
setting
screwdriver
stages
successive
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08013722A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Alexander Kipfelsberger
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
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Publication of EP2149431A1 publication Critical patent/EP2149431A1/en
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25BTOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B21/00Portable power-driven screw or nut setting or loosening tools; Attachments for drilling apparatus serving the same purpose
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25BTOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B23/00Details of, or accessories for, spanners, wrenches, screwdrivers
    • B25B23/14Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers
    • B25B23/147Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for electrically operated wrenches or screwdrivers

Definitions

  • the invention relates to a screwdriver with torque limiter according to the preamble of claim 1.
  • a well-known screwdriver with torque limiter includes a controllable rotary drive with an electric motor and a torque setpoint generator associated therewith with an input unit, in particular as a potentiometer knob.
  • the power consumption of the electric motor during a screwing corresponds linearly proportional to the current tightening torque of the screwing, especially when using a so-called universal motor as a collector motor with brushes and an armature and at least one field.
  • the torque setpoint generator is used to specify a specific power consumption in accordance with a tightening torque. After this torque setpoint is reached, the electric motor and thus the rotary drive is automatically switched off.
  • the power consumption of the electric motor and thus a load torque is detected by measuring the voltage drop across a load resistor in the current path of the electric motor and Torque limitation compared with a reference voltage adjustable with a torque setpoint generator.
  • rotational position detections are known by a Hall sensor on the engine or by optical scanning of a toothed disc ring on a shaft part, with which a rotation angle follow-up path can be detected.
  • a combined tightening of the screw is possible such that switches off after a certain set and determined pre-torque of the rotary drive after subsequent execution of a certain set rotational angle follower path.
  • the torque setpoints can be selected and specified in such power wrenches on the input unit in successive adjustment stages, using as an input unit to a rotary knob of a linear potentiometer is used.
  • the setting levels are given on a ring scale around the rotary knob with ten equal scale intervals and assigned numbers 1 to 10. Based on the setting levels 1 to 10, the potentiometer function results in a linear characteristic with regard to the assigned torque setpoints (see Fig. 3 to the prior art), resulting in a concrete power wrench at the individual Einstellrasen odd and difficult to read for a worker on site associated torque setpoints.
  • These are regularly attached in a torque table as a sticker on a concrete power screwdriver.
  • the following torque table is given as an example: setting stage Torque setpoints (Nm) 1 594 2 933 3 1273 4 1590 5 1925 6 2262 7 2578 8th 2924 9 3259 10 3565
  • a particular area of application for such power wrenches is steel construction, for which precise specifications for the tightening torques for certain screwing processes are available with DIN 18 800-7, which must be precisely adhered to.
  • the gradations of the tightening torques for the screw connections are not linear, so that intermediate settings between the known setting stages of a power wrench with the aforementioned problem are to be set for a worker.
  • the exact torque values prescribed in accordance with DIN 18 800-7 can only be obtained in a tolerance window and can not always be exactly determined. This is unsatisfactory when considering such documentation and may lead to larger differences in tolerance to valuation differences, whether a screw has actually been properly performed.
  • the object of the invention is to develop a screwdriver with torque limiter so that the disadvantages described above are eliminated. This object is achieved with the features of claim 1.
  • the torque limiting unit is designed so that at least two torque difference values between each torque setting values assigned to successive setting stages are different, so that at least partially results in a non-linear characteristic for the adjustment stages with respect to associated predetermined torque setpoints.
  • the input unit for a worker can consist of a rotary knob with an associated graduated ring scale for an analog setting in a conventional manner or optionally be constructed digitally with buttons and associated LEDs and / or a digital display.
  • a particularly preferred field of use of a screwing device according to the invention is the steel construction, in particular the steel construction, where prestressed high-strength screw connections are used with a share of about 90%, which are to be executed according to the provisions of DIN 18 800-7.
  • the standardized screw M20 to M36 in six stages with the binding assigned tightening torques for the "torque method” specified in the DIN 18 800-7 further included screw M12 and M16 require only relatively low tightening torques, which are carried out regularly by hand are and for the screwdriving device according to the invention is practically not used as a power wrench with its high performance potential).
  • the screwdriving process is carried out in one operation until the set tightening torque has been reached and the rotary drive is switched off.
  • the torque difference values between the second setting stage corresponding to M22 and the third setting stage corresponding to M24 having a difference of 150 Nm are substantially smaller than the torque difference values between the third setting stage corresponding to M24 and the fourth setting stage corresponding to M27 having a difference of 450 Nm there is a significant nonlinearity of the associated Characteristic results, which causes the previous adjustment and documentation problems in a linear characteristic according to the prior art.
  • a “combined method” is standardized in DIN 18 800-7, in which the screwing is carried out torque-dependent up to a pre-set torque and then the rotary drive is rotated further by a predetermined further rotation angle.
  • the screwdriving apparatus according to the invention can also be used for this combined method, in which case the corresponding setting torques are assigned to the six setting stages and associated set further rotation angles are detected until the rotary drive is switched off via a rotation angle sensor.
  • a rotation angle sensor a Hall sensor on the electric motor or an optically scannable toothed disk ring can be used on a shaft part in a conventional manner.
  • the screwdriver according to claim 4 may be designed so that the tightening torques are fixed for both the "torque method” and for the “combined method” and are preferably easily selectable with a distinctive addition of a worker.
  • the screwdriving device is an angle wrench with an angle gear, which builds much lower in comparison with the usual elongated design with axially oriented rotary drive and gearbox. Since there are often cramped conditions in steel construction, especially in steel construction at the screwing, such an angle screwdriver in conjunction with the above normalized torque settings is a particularly well suited to the specific application tailored screwdriver.
  • a known per se documentation system can be connected as an option to the screwdriver, which performs time-shifted from screwing transmitted from the screwing at the same time or with stored data for screwing an evaluation and documentation.
  • Fig. 3 is a concrete torque characteristic according to the prior art shown with ten adjustment stages, in which the torque difference values between each two adjustment stages according to the specific measurement protocol all about at 340 Nm, resulting in the (almost) linear characteristic curve usual in the prior art.
  • the values in the two lower lines are indicated in a torque table on the associated power screwdriver as a sticker.
  • a M30 screw connection must be made in accordance with DIN 18 800-7 in the "torque method" with a tightening torque of 1,650 Nm.
  • Fig. 1 the torque characteristic with six setting stages for a power wrench according to the invention with a preferred use in steel construction is shown, which is tailored to the requirements of DIN 18 800-7 and designed:
  • the standardized settings M20, M22, M24, M27, M30 and M36 are sequentially assigned to the six setting stages, which in turn correspond to the standardized tightening torques 450 Nm, 650 Nm, 800 Nm, 1,250 Nm, 1,650 Nm and 2,800 Nm.
  • This information is expediently attached in a corresponding torque table as a sticker on the power screwdriver.
  • a screwdriving device is shown as a power wrench 1 in the embodiment as an angle wrench, in which in a first housing part 2, a rotary drive and a torque limiting unit are included together with a torque sensor and a rotation angle sensor.
  • the electronics required for this purpose are accommodated in a lower housing part as electronics box 3.
  • the input unit 4 is rear side mounted together with buttons for a digital Einstellrasenan inches and a digital display.
  • Including the housing 2 is followed by a handle 5 with an on-off switch 6.
  • the power wrench assembly is angled by 90 ° by means of an angular gear 7 for a total of low construction, on the output side, a receiving part 8 is detachably mounted for a screw head.
  • the torque arm 9 required for power screwdrivers is mounted on the transmission side.
  • Such a trained power wrench 1 is due to its low height in connection with the input design to Fig. 1 precisely adapted to the needs of steel construction and ideally suited for its use there.

Abstract

The device has a rotary drive with a torque set point generator adjusting determined power consumption of an electric motor as torque set points relative to torque of the device. An input unit i.e. potentiometer rotary knob, adjusts the points in adjusting stages to select the points such that the drive is disconnected after obtaining the points as a preselected display torque of the drive. A torque limit unit is designed such that two torque difference values between the points are different for partially obtaining a non linear characteristic curve for the stages relative to the points.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schraubgerät mit Drehmomentbegrenzung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a screwdriver with torque limiter according to the preamble of claim 1.

Ein allgemein bekanntes Schraubgerät mit Drehmomentbegrenzung enthält einen steuerbaren Drehantrieb mit einem Elektromotor und einen diesem zugeordneten Drehmoment-Sollwertgeber mit einer Eingabe-Einheit, insbesondere als Potentiometer-Drehknopf. Die Leistungsaufnahme des Elektromotors während eines Schraubvorgangs entspricht linear proportional dem aktuellen Anziehdrehmoment des Schraubgeräts, insbesondere bei Verwendung eines sogenannten Universalmotors als Kollektormotor mit Bürsten und einem Anker sowie mindestens einem Feld. Zur Drehmomentbegrenzung wird mit dem Drehmoment-Sollwertgeber eine bestimmte Leistungsaufnahme entsprechend einem Anziehdrehmoment vorgegeben. Nachdem dieser Drehmoment-Sollwert erreicht ist, wird der Elektromotor und damit der Drehantrieb automatisch abgeschaltet.A well-known screwdriver with torque limiter includes a controllable rotary drive with an electric motor and a torque setpoint generator associated therewith with an input unit, in particular as a potentiometer knob. The power consumption of the electric motor during a screwing corresponds linearly proportional to the current tightening torque of the screwing, especially when using a so-called universal motor as a collector motor with brushes and an armature and at least one field. To limit the torque, the torque setpoint generator is used to specify a specific power consumption in accordance with a tightening torque. After this torque setpoint is reached, the electric motor and thus the rotary drive is automatically switched off.

In einer konkreten Ausführung eines solchen Schraubgeräts ( DE-AS 23 26 027 ) wird die Leistungsaufnahme des Elektromotors und damit ein Lastmoment durch Messung des Spannungsabfalls an einem Lastwiderstand im Strompfad des Elektromotors erfasst und zur Drehmomentbegrenzung mit einer mit einem Drehmoment-Sollwertgeber einstellbaren Bezugsspannung verglichen.In a concrete embodiment of such a screwdriver ( DE-AS 23 26 027 ), the power consumption of the electric motor and thus a load torque is detected by measuring the voltage drop across a load resistor in the current path of the electric motor and Torque limitation compared with a reference voltage adjustable with a torque setpoint generator.

In einer weiter bekannten Ausführungsform eines solchen Schraubgeräts ( DE 35 00 714 C2 ) wird in einer Phasenanschnitt-Steuerung die Drehmomentbegrenzung in Verbindung mit einer Stillstandserkennung realisiert, wobei als Drehmoment-Sollwerte und damit als Anziehdrehmomente unterschiedliche einstellbare Motorbetriebsspannungen vorgegeben werden.In a further known embodiment of such a screwing device ( DE 35 00 714 C2 In a phase-angle control, the torque limitation is realized in conjunction with a standstill detection, wherein different adjustable motor operating voltages are specified as torque setpoints and thus as tightening torques.

Zudem sind Drehstellungserfassungen durch einen Hall-Sensor am Motor oder durch optische Abtastung eines Zahnscheibenrings an einem Wellenteil bekannt, womit ein Drehwinkel-Nachlaufweg erfassbar ist. Damit ist ein kombinierter Anziehvorgang der Verschraubung möglich dergestalt, dass nach einem bestimmten eingestellten und ermittelten Vordrehmoment der Drehantrieb nach anschließender Ausführung eines bestimmten eingestellten Drehwinkel-Nachlaufwegs abschaltet.In addition, rotational position detections are known by a Hall sensor on the engine or by optical scanning of a toothed disc ring on a shaft part, with which a rotation angle follow-up path can be detected. Thus, a combined tightening of the screw is possible such that switches off after a certain set and determined pre-torque of the rotary drive after subsequent execution of a certain set rotational angle follower path.

Die Drehmoment-Sollwerte können bei solchen Kraftschraubern an der Eingabe-Einheit in aufeinanderfolgenden Einstellstufen angewählt und vorgegeben werden, wobei als Eingabe-Einheit dazu ein Drehknopf eines linearen Potentiometers verwendet ist. Die Einstellstufen sind an einer Ringskala um den Drehknopf mit zehn gleichen Skalenabständen und zugeordneten Zahlen 1 bis 10 vorgegeben. Durch die Potentiometerfunktion ergibt sich bezogen auf die Einstellstufen 1 bis 10 eine lineare Kennlinie bezüglich der zugeordneten Drehmoment-Sollwerte (siehe Fig. 3 zum Stand der Technik), wodurch sich für einen konkreten Kraftschrauber an den einzelnen Einstellstufen ungerade und für einen Werker vor Ort kompliziert abzulesende zugeordnete Drehmoment-Sollwerte ergeben. Diese sind in einer Drehmoment-Tabelle regelmäßig als Aufkleber an einem konkreten Kraftschrauber angebracht. Als Beispiel wird folgende Drehmoment-Tabelle angegeben: Einstellstufe Drehmoment-Sollwerte (Nm) 1 594 2 933 3 1.273 4 1.590 5 1.925 6 2.262 7 2.578 8 2.924 9 3.259 10 3.565 The torque setpoints can be selected and specified in such power wrenches on the input unit in successive adjustment stages, using as an input unit to a rotary knob of a linear potentiometer is used. The setting levels are given on a ring scale around the rotary knob with ten equal scale intervals and assigned numbers 1 to 10. Based on the setting levels 1 to 10, the potentiometer function results in a linear characteristic with regard to the assigned torque setpoints (see Fig. 3 to the prior art), resulting in a concrete power wrench at the individual Einstellstufen odd and difficult to read for a worker on site associated torque setpoints. These are regularly attached in a torque table as a sticker on a concrete power screwdriver. The following torque table is given as an example: setting stage Torque setpoints (Nm) 1 594 2 933 3 1273 4 1590 5 1925 6 2262 7 2578 8th 2924 9 3259 10 3565

Zwischenwerte zu diesen den Einstellstufen zugeordneten und ohnehin ungeraden Drehmoment-Sollwerten müssen von einem Werker vor Ort durch interpolierte Zwischenstellungen des Drehknopfzeigers zwischen markierten Einstellstufen eingestellt werden. Gegebenenfalls können die Einstellstufen über Taster digital angewählt werden, wobei Zwischenstellungen ebenfalls über Taster sukzessive anzuwählen sind.Intermediate values for these torque setting values assigned to the setting stages and anyway odd must be set by a worker on site by interpolated intermediate positions of the rotary knob pointer between marked setting stages. If necessary, the setting levels can be selected digitally via push-buttons, with intermediate positions likewise to be successively selected via push-buttons.

Durch die erforderliche Interpolation für Zwischenwerte zwischen den Einstellstufen sind hier bei der Einstellung Ungenauigkeiten in großen Toleranzbereichen praktisch nicht zu vermeiden, wobei zudem die Bedienung durch einen Werker ersichtlich schwierig und kompliziert ist. Da für viele Schraubvorgänge bereits eine Dokumentation für die exakte Ausführung, insbesondere bezüglich genau eingehaltener Anzugsdrehmomente gefordert wird, finden die vorstehenden Ungenauigkeiten und Toleranzen zwangsläufig auch dann in der Dokumentation ihre Entsprechung, so dass dadurch Probleme zwischen der Montagefirma und dem Auftraggeber bei der Bewertung einer Schraubausführung entstehen können.Due to the required interpolation for intermediate values between the setting levels, inaccuracies in large tolerance ranges are practically unavoidable during the adjustment, and, moreover, the operation by a worker is obviously difficult and complicated. Since for many screwing already documentation for the exact execution, in particular with respect to exactly observed tightening torques is required, the above inaccuracies and tolerances inevitably find their correspondence in the documentation, so that thereby Problems may arise between the assembly company and the client when evaluating a screw design.

Ein besonderer Verwendungsbereich für solche Kraftschrauber ist der Stahlbau, für den mit der DIN 18 800-7 genaue Vorgaben für die Anziehdrehmomente bei bestimmten Schraubvorgängen vorliegen, welche genau einzuhalten sind. Die Abstufungen der Anziehdrehmomente für die Schraubverbindungen (zum Beispiel M20 bis M36) sind nicht linear, so dass für einen Werker jeweils Zwischeneinstellungen zwischen den bekannten Einstellstufen eines Kraftschraubers mit der vorstehend genannten Problematik einzustellen sind. Damit sind bei einer erforderlichen Dokumentation die genauen nach DIN 18 800-7 vorgeschriebenen Drehmomentwerte nur in einem Toleranzfenster und regelmäßig nicht exakt zu erhalten. Dies ist bei Betrachtung einer solchen Dokumentation unbefriedigend und kann bei größeren Toleranzabweichungen zu Bewertungsunterschieden führen, ob eine Verschraubung tatsächlich ordnungsgemäß durchgeführt worden ist.A particular area of application for such power wrenches is steel construction, for which precise specifications for the tightening torques for certain screwing processes are available with DIN 18 800-7, which must be precisely adhered to. The gradations of the tightening torques for the screw connections (for example M20 to M36) are not linear, so that intermediate settings between the known setting stages of a power wrench with the aforementioned problem are to be set for a worker. Thus, with a required documentation, the exact torque values prescribed in accordance with DIN 18 800-7 can only be obtained in a tolerance window and can not always be exactly determined. This is unsatisfactory when considering such documentation and may lead to larger differences in tolerance to valuation differences, whether a screw has actually been properly performed.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schraubgerät mit Drehmomentbegrenzung so weiterzubilden, dass die vorstehend geschilderten Nachteile behoben werden. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.The object of the invention is to develop a screwdriver with torque limiter so that the disadvantages described above are eliminated. This object is achieved with the features of claim 1.

Gemäß Anspruch 1 ist die Drehmomentbegrenzungseinheit so ausgelegt, dass zumindest zwei Drehmoment-Differenzwerte zwischen jeweils aufeinanderfolgenden Einstellstufen zugeordneten Drehmoment-Sollwerten verschieden sind, so dass sich zumindest teilweise eine nicht lineare Kennlinie für die Einstellstufen bezüglich zugeordneter vorbestimmter Drehmoment-Sollwerte ergibt.According to claim 1, the torque limiting unit is designed so that at least two torque difference values between each torque setting values assigned to successive setting stages are different, so that at least partially results in a non-linear characteristic for the adjustment stages with respect to associated predetermined torque setpoints.

Damit kann ein Werker in Verbindung mit den einfach und genau anwählbaren Einstellstufen vorbestimmte, wiederholt vorkommende Drehmoment-Sollwerte einer nicht linearen Kennlinie bequem und einfach sowie genau und exakt dokumentierbar anwählen und vorgegeben. Probleme hinsichtlich einer toleranzbehafteten Einstellung und entsprechender Dokumentation treten damit nicht mehr auf.This allows a worker in conjunction with the easily and accurately selectable Einstellstufen predetermined, repeatedly occurring torque setpoints Select and specify a non-linear characteristic comfortably and simply as well as exactly and exactly documented. Problems with respect to a tolerance-sensitive attitude and corresponding documentation no longer occur.

Die Eingabe-Einheit für einen Werker kann dabei in an sich bekannter Weise aus einem Drehknopf mit einer zugeordneten abgestuften Ringskala für eine analoge Einstellung bestehen oder gegebenenfalls digital mit Tastern und zugeordneten Leuchtioden und/oder einem Digitaldisplay aufgebaut sein.The input unit for a worker can consist of a rotary knob with an associated graduated ring scale for an analog setting in a conventional manner or optionally be constructed digitally with buttons and associated LEDs and / or a digital display.

Ein besonders bevorzugter Einsatzbereich eines erfindungsgemäßen Schraubgeräts ist der Stahlbau, insbesondere der Stahlhochbau, wo vorgespannte hochfeste Schraubverbindungen mit einen Anteil von etwa 90% verwendet werden, die nach den Vorschriften der DIN 18 800-7 auszuführen sind. In Anspruch 2 sind die genormten Schraubverbindungen M20 bis M36 in sechs Stufen mit den verbindlich zugeordneten Anziehdrehmomenten für das "Drehmomentverfahren" angegeben (die in der DIN 18 800-7 weiter enthaltenen Schraubverbindungen M12 und M16 erfordern nur relativ geringe Anziehdrehmomente, die regelmäßig von Hand durchgeführt werden und für die das erfindungsgemäße Schraubgerät als Kraftschrauber mit seinem hohen Leistungspotenzial praktisch nicht verwendet wird). Beim "Drehmomentverfahren" wird der Schraubvorgang in einem Arbeitsgang durchgeführt, bis das eingestellte Anziehdrehmoment erreicht ist und der Drehantrieb abgeschaltet wird.A particularly preferred field of use of a screwing device according to the invention is the steel construction, in particular the steel construction, where prestressed high-strength screw connections are used with a share of about 90%, which are to be executed according to the provisions of DIN 18 800-7. In claim 2, the standardized screw M20 to M36 in six stages with the binding assigned tightening torques for the "torque method" specified (in the DIN 18 800-7 further included screw M12 and M16 require only relatively low tightening torques, which are carried out regularly by hand are and for the screwdriving device according to the invention is practically not used as a power wrench with its high performance potential). In the "torque method", the screwdriving process is carried out in one operation until the set tightening torque has been reached and the rotary drive is switched off.

Ersichtlich sind die Drehmoment-Differenzwerte beispielsweise zwischen der zweiten Einstellstufe entsprechend M22 und der dritten Einstellstufe entsprechend M24 mit einer Differenz von 150 Nm wesentlich kleiner als die Drehmomentdifferenzwerte zwischen der dritten Einstellstufe entsprechend M24 und der vierten Einstellstufe entsprechend M27 mit einer Differenz von 450 Nm, wodurch sich eine erhebliche Nichtlinearität der zugeordneten Kennlinie ergibt, welche die bisherigen Einstell- und Dokumentationsprobleme bei einer linearen Kennlinie nach dem Stand der Technik bedingt.For example, the torque difference values between the second setting stage corresponding to M22 and the third setting stage corresponding to M24 having a difference of 150 Nm are substantially smaller than the torque difference values between the third setting stage corresponding to M24 and the fourth setting stage corresponding to M27 having a difference of 450 Nm there is a significant nonlinearity of the associated Characteristic results, which causes the previous adjustment and documentation problems in a linear characteristic according to the prior art.

Weiter und alternativ zum vorstehenden "Drehmomentverfahren" ist in der DIN 18 800-7 ein "kombiniertes Verfahren" normiert, bei dem der Schraubvorgang bis zu einem eingestellten Voranziehmoment drehmomentabhängig durchgeführt wird und anschließend der Drehantrieb noch um einen vorgegebenen Weiterdrehwinkel weiter gedreht wird. Das erfindungsgemäße Schraubgerät ist auch für dieses kombinierte Verfahren einsetzbar, wobei dann nach Anspruch 3 den sechs Einstellstufen die entsprechenden Voranziehdrehmomente zugeordnet werden und zugehörige eingestellte Weiterdrehwinkel bis zum Abschalten des Drehantriebs über einen Drehwinkelsensor erfasst werden. Als Drehwinkelsensor kann in an sich bekannter Weise ein Hall-Sensor am Elektromotor oder ein optisch abtastbarer Zahnscheibenring an einem Wellenteil verwendet werden.Further and as an alternative to the above "torque method", a "combined method" is standardized in DIN 18 800-7, in which the screwing is carried out torque-dependent up to a pre-set torque and then the rotary drive is rotated further by a predetermined further rotation angle. The screwdriving apparatus according to the invention can also be used for this combined method, in which case the corresponding setting torques are assigned to the six setting stages and associated set further rotation angles are detected until the rotary drive is switched off via a rotation angle sensor. As a rotation angle sensor, a Hall sensor on the electric motor or an optically scannable toothed disk ring can be used on a shaft part in a conventional manner.

Das Schraubgerät nach Anspruch 4 kann so ausgelegt sein, dass die Anziehmomente sowohl für das "Drehmomentverfahren" als auch für das "kombinierte Verfahren" fest vorgegeben sind und vorzugsweise mit einem unterscheidenden Zusatz von einem Werker einfach anwählbar sind.The screwdriver according to claim 4 may be designed so that the tightening torques are fixed for both the "torque method" and for the "combined method" and are preferably easily selectable with a distinctive addition of a worker.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform nach Anspruch 5 ist das Schraubgerät ein Winkelschrauber mit einem Winkelgetriebe, welches im Vergleich mit der üblichen langgestreckten Ausführung mit axial ausgerichtetem Drehantrieb und Getriebe wesentlich niedriger baut. Da im Stahlbau, insbesondere im Stahlhochbau an den Schrauborten häufig beengte Verhältnisse vorliegen, ist ein solcher Winkelschrauber in Verbindung mit den vorstehenden normierten Drehmomenteinstellungen ein besonders gut geeignetes auf den speziellen Anwendungsfall zugeschnittenes Schraubgerät.In a particularly preferred embodiment according to claim 5, the screwdriving device is an angle wrench with an angle gear, which builds much lower in comparison with the usual elongated design with axially oriented rotary drive and gearbox. Since there are often cramped conditions in steel construction, especially in steel construction at the screwing, such an angle screwdriver in conjunction with the above normalized torque settings is a particularly well suited to the specific application tailored screwdriver.

Der mit Anspruch 6 vorgeschlagene Synchronmotor im Drehantrieb ist für die erfindungsgemäße Maßnahme zur Realisierung einer nichtlinearen Kennlinie besonders gut geeignet.The proposed in claim 6 synchronous motor in the rotary drive is particularly well suited for the inventive measure for the realization of a non-linear characteristic.

Nach Anspruch 7 kann als Option an das Schraubgerät ein an sich bekanntes Dokumentationssystem angeschlossen werden, welches aus vom Schraubgerät übermittelten Schraubdaten zeitgleich oder mit gespeicherten Daten zeitversetzt zum Schraubvorgang eine Auswertung und Dokumentation vornimmt.According to claim 7, a known per se documentation system can be connected as an option to the screwdriver, which performs time-shifted from screwing transmitted from the screwing at the same time or with stored data for screwing an evaluation and documentation.

Grundsätzlich ist es nach Anspruch 9 bei entsprechender Auslegung der Eingabe-Einheit, beispielsweise als Potentiometer-Drehknopf möglich, Drehmoment-Zwischensollwerte zwischen den den Einstellstufen fest zugeordneten Drehmoment-Sollwerten anzuwählen.Basically, it is possible according to claim 9 with appropriate design of the input unit, for example as a potentiometer knob to select torque intermediate setpoints between the setpoint levels permanently assigned torque setpoints.

Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.Reference to a drawing, the invention is explained in detail.

Es zeigen:

Fig. 1
eine nicht lineare Drehmomentkennlinie für Drehmoment-Sollwerte, welche sechs Einstellstufen zugeordnet sind;
Fig. 2
eine Darstellung eines Winkelschraubers und
Fig. 3
eine lineare Kennlinie über zehn Einstellstufen nach dem Stand der Technik.
Show it:
Fig. 1
a non-linear torque characteristic for torque setpoints associated with six adjustment stages;
Fig. 2
a representation of an angle wrench and
Fig. 3
a linear characteristic over ten adjustment levels according to the prior art.

In Fig. 3 ist eine konkrete Drehmomentkennlinie nach dem Stand der Technik mit zehn Einstellstufen dargestellt, bei der die Drehmoment-Differenzwerte zwischen jeweils zwei Einstellstufen gemäß konkretem Messprotokoll alle etwa bei 340 Nm liegen, so dass sich der im Stand der Technik übliche (nahezu) lineare Kennlinienverlauf ergibt. Die Werte in den beiden unteren Zeilen sind in einer Drehmomenttabelle auf dem zugehörigen Kraftschrauber als Aufkleber angegeben. Eine Schraubverbindung M30 ist nach DIN 18 800-7 im "Drehmomentverfahren" mit einem Anziehdrehmoment von 1.650 Nm durchzuführen. Von einem Werker ist somit bei der vorliegenden Abstufung nach dem Stand der Technik die vierte Stufe anzuwählen mit einem zugeordneten Anziehmoment von 1.590 Nm, welches dann auf den gewünschten Wert 1.650 Nm zu korrigieren ist, indem auf der Kennlinie der Einstellwert mit einem Potentiometer-Drehknopf nach oben verfahren wird. Eine solche Einstellungskorrektur ist in jedem Fall für einen Werker vor Ort aufwendig und eine mögliche Fehlerquelle. Ebenso führt eine ungenaue Einstellung zu einer entsprechend ungenauen Drehmomentabschaltung des Schraubgeräts mit entsprechend toleranzbehafteter unbefriedigender Dokumentation. Entsprechende Einstellwerte sin für 800 Nm und 2.800 Nm für M24 und M36 angegeben.In Fig. 3 is a concrete torque characteristic according to the prior art shown with ten adjustment stages, in which the torque difference values between each two adjustment stages according to the specific measurement protocol all about at 340 Nm, resulting in the (almost) linear characteristic curve usual in the prior art. The values in the two lower lines are indicated in a torque table on the associated power screwdriver as a sticker. A M30 screw connection must be made in accordance with DIN 18 800-7 in the "torque method" with a tightening torque of 1,650 Nm. From a worker is thus in the present gradation of the prior art, the fourth stage with an associated tightening torque of 1590 Nm, which is then to correct the desired value 1,650 Nm, by adjusting the setting with a potentiometer knob after the characteristic above is proceeded. Such an adjustment correction is in any case costly for a local worker and a possible source of error. Likewise, an inaccurate setting leads to a correspondingly inaccurate torque shutdown of the screwdriver with correspondingly unsatisfactory documentation subject to tolerances. Corresponding settings are given for 800 Nm and 2,800 Nm for M24 and M36.

In Fig. 1 ist dagegen die Drehmomentkennlinie mit sechs Einstellstufen für einen erfindungsgemäßen Kraftschrauber mit einem bevorzugten Einsatz im Stahlbau dargestellt, der auf die Erfordernisse der DIN 18 800-7 abgestellt und ausgelegt ist:In Fig. 1 on the other hand, the torque characteristic with six setting stages for a power wrench according to the invention with a preferred use in steel construction is shown, which is tailored to the requirements of DIN 18 800-7 and designed:

Den sechs Einstellstufen sind nacheinander die normierten Verschraubungen M20, M22, M24, M27, M30 und M36 zugeordnet, denen wiederum die normierten Anziehdrehmomente 450 Nm, 650 Nm, 800 Nm, 1.250 Nm, 1.650 Nm und 2.800 Nm entsprechen. Diese Angaben werden zweckmäßig in einer entsprechenden Drehmomenttabelle als Aufkleber am Kraftschrauber angebracht. An der Eingabe-Einheit können somit für einen Werker einfach ersichtlich die einzelnen Einstellstufen jeweils mit der zugeordneten normierten Verschraubung aufgerufen und angewählt werden oder es sind unmittelbar für den Anwählvorgang die Verschraubungsmaße M20 bis M36 angegeben und anwählbar. Damit ist eine bequeme Handhabung ohne Eingabefehler am Verschraubungsort gewährleistet und der Kraftschrauber schaltet exakt bei den in DIN 18 800-7 vorgegebenen Anziehdrehmomenten entsprechend der Zuordnung zu den Einstellstufen ab, so dass auch eine entsprechend genaue Dokumentation erhalten wird.The standardized settings M20, M22, M24, M27, M30 and M36 are sequentially assigned to the six setting stages, which in turn correspond to the standardized tightening torques 450 Nm, 650 Nm, 800 Nm, 1,250 Nm, 1,650 Nm and 2,800 Nm. This information is expediently attached in a corresponding torque table as a sticker on the power screwdriver. At the input unit can thus easily be seen and selected for a worker easily the individual adjustment stages each with the associated normalized fitting or there are immediately for Verschählungsmaße M20 to M36 indicated and selected. This ensures a comfortable handling without input errors at the screwing and the power wrench switches off exactly at the specified in DIN 18 800-7 tightening torque according to the assignment to the setting, so that a correspondingly accurate documentation is obtained.

In Fig. 2 ist ein Schraubgerät als Kraftschrauber 1 in der Ausführung als Winkelschrauber dargestellt, bei dem in einem ersten Gehäuseteil 2 ein Drehantrieb und eine Drehmomentbegrenzungseinheit zusammen mit einem Drehmomentsensor und einem Drehwinkelsensor enthalten sind. Die dazu erforderliche Elektronik ist in einem unteren Gehäuseteil als Elektronikbox 3 aufgenommen. An oberen zylindrischen Gehäuseteil ist rückseitig die Eingabe-Einheit 4 angebracht zusammen mit Tastern für eine digitale Einstellstufenanwahl und einem Digital-Display. Darunter schließt sich am Gehäuse 2 ein Handgriff 5 mit einem Ein-Ausschalter 6 an. Der Kraftschrauberaufbau ist mittels eines Winkelgetriebes 7 für einen insgesamt niedrigen Aufbau um 90° abgewinkelt, wobei abtriebsseitig ein Aufnahmeteil 8 für einen Schraubenkopf lösbar angebracht ist. Weiter ist die an Kraftschraubern erforderliche Drehmomentstütze 9 getriebeseitig angebracht.In Fig. 2 a screwdriving device is shown as a power wrench 1 in the embodiment as an angle wrench, in which in a first housing part 2, a rotary drive and a torque limiting unit are included together with a torque sensor and a rotation angle sensor. The electronics required for this purpose are accommodated in a lower housing part as electronics box 3. On the upper cylindrical housing part, the input unit 4 is rear side mounted together with buttons for a digital Einstellstufenanwahl and a digital display. Including the housing 2 is followed by a handle 5 with an on-off switch 6. The power wrench assembly is angled by 90 ° by means of an angular gear 7 for a total of low construction, on the output side, a receiving part 8 is detachably mounted for a screw head. Furthermore, the torque arm 9 required for power screwdrivers is mounted on the transmission side.

Ein so ausgebildeter Kraftschrauber 1 ist wegen seiner niedrigen Bauhöhe in Verbindung mit der Eingabeauslegung nach Fig. 1 den Belangen des Stahlbaus genau angepasst und für den dortigen Einsatz bestens geeignet.Such a trained power wrench 1 is due to its low height in connection with the input design to Fig. 1 precisely adapted to the needs of steel construction and ideally suited for its use there.

Claims (8)

Schraubgerät mit Drehmomentbegrenzung - mit einem steuerbaren Drehantrieb mit einem Elektromotor und einem diesem zugeordneten Drehoment-Sollwertgeber, mit dem eine bestimmte erfasste Leistungsaufnahme des Elektromotors entsprechend einem zugeordneten Drehmoment des Schraubgeräts als Drehmoment-Sollwert einstellbar ist, - wobei der Drehmoment-Sollwertgeber an einer Eingabe-Einheit (4) in wenigstens drei aufeinanderfolgenden Einstell-Stufen zur Auswahl eines jeder Einstell-Stufe zugeordneten und von Einstellstufe zu Einstellstufe steigenden Drehmoment-Sollwerts einstellbar ist, so dass bei einem Schraubvorgang nach Erreichen eines eingestellten Drehmoment-Sollwerts als vorgewähltem Anziehmoment der Drehantrieb abschaltet, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentbegrenzung so ausgelegt ist, dass zumindest zwei Drehmoment-Differenzwerte zwischen jeweils aufeinander folgenden Einstellstufen zugeordneten Drehmoment-Sollwerten verschieden sind, so dass sich zumindest teilweise eine nicht lineare Kennlinie für die Einstellstufen bezüglich zugeordneter vorbestimmter Drehmoment-Sollwerte ergibt.Screwdriver with torque limiter - With a controllable rotary drive with an electric motor and a rotary torque setpoint generator associated therewith, with which a certain detected power consumption of the electric motor according to an associated torque of the screwdriver is set as a torque setpoint, - Wherein the torque setpoint generator on an input unit (4) in at least three successive adjustment stages for selecting a each setting level associated and increasing from setting to setting stage torque setpoint is adjustable, so that in a screwing after reaching a set Torque setpoint switches off as a preselected tightening torque of the rotary drive, characterized in that the torque limiting is designed so that at least two torque difference values between each successive adjustment stages associated torque setpoints are different, so that at least partially results in a non-linear characteristic for the adjustment stages with respect to associated predetermined torque setpoints. Schraubgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in aufeinander folgenden, von einer Bedienperson einstellbaren Einstellstufen, vorzugsweise in sechs aufeinander folgenden Einstellstufen jeweils die Drehmoment-Sollwerte entsprechend den Anziehdrehmomenten nach DIN 18 800-7 für das "Drehmomentverfahren" vorgegeben sind: Einstellstufe Schraubverbindung Anziehdrehmoment 1 M20 450 Nm 2 M22 650 Nm 3 M24 800 Nm 4 M27 1.250 Nm 5 M30 1.650 Nm 6 M36 2.800 Nm
Screwdriver according to claim 1, characterized in that in successive adjustable by an operator Einstellstufen, preferably in six successive adjustment stages, the respective torque setpoints are specified according to the tightening torques according to DIN 18 800-7 for the "torque method": setting stage screw tightening 1 M20 450 Nm 2 M22 650 Nm 3 M24 800 Nm 4 M27 1,250 Nm 5 M30 1,650 Nm 6 M36 2,800 Nm
Schraubgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in aufeinanderfolgenden Einstellstufen, vorzugsweise in sechs aufeinanderfolgenden Einstellstufen jeweils die Drehmoment-Sollwerte entsprechend den Voranziehmomenten nach DIN 18 800-7 für das "kombinierte Verfahren" zugeordnet sind, Einstellstufe Schraubverbindung Anziehdrehmoment 1 M20 340 Nm 2 M22 490 Nm 3 M24 600 Nm 4 M27 940 Nm 5 M30 1.240 Nm 6 M36 2.100 Nm
und, - dass anschließend an die Voranziehmoment-Steuerung der Drehantrieb um einen Weiterdrehwinkel für die Verschraubung von 45° bis 90° gemäß DIN 18 800-7 über einen Drehwinkelsensor gesteuert weitergedreht wird.
Screwdriving apparatus according to claim 1, characterized in that in successive setting stages, preferably in six successive setting stages, the respective torque setpoints corresponding to the prestressing moments according to DIN 18 800-7 are assigned to the "combined method", setting stage screw tightening 1 M20 340 Nm 2 M22 490 Nm 3 M24 600 Nm 4 M27 940 Nm 5 M30 1,240 Nm 6 M36 2,100 Nm
and, - That subsequently to the Voranziehmoment control of the rotary drive is further rotated controlled by a further rotation angle for the screw connection of 45 ° to 90 ° according to DIN 18 800-7 via a rotation angle sensor.
Schraubgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellstufen für das "kombinierte Verfahren" mit den zugeordneten Voranziehmomenten als zusätzliche Einstellstufen zu den Einstellstufen für das "Drehmomentsteuerverfahren" eingerichtet sind.Screwdriving apparatus according to claim 3, characterized in that the adjustment stages for the "combined process" with the associated Voranziehmomenten are set up as additional adjustment stages to the setting stages for the "torque control process". Schraubgerät nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Schraubwerkzeug ein Winkelschrauber (1) mit Winkelgetriebe (7) ist.Screwdriver according to claim 1 to 4, characterized in that the screwing tool is an angle wrench (1) with bevel gear (7). Schraubgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Drehantrieb ein steuerbarer Synchronmotor verwendet ist.Screwdriver according to one of claims 1 to 5, characterized in that a controllable synchronous motor is used in the rotary drive. Schraubgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an das Schraubgerät ein an sich bekanntes Dokumentations-System für eine Dokumentation eines Schraubvorgangs anschließbar ist.Screwdriver device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the screwdriver is a per se known documentation system for documentation of a screwing is connectable. Schraubgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Drehmoment-Zwischensollwerte zwischen den den Einstell-Stufen fest zugeordneten Drehmoment-Sollwerten mittels der Eingabe-Einheit anwählbar sind.Screwdriving device according to one of claims 1 to 7, characterized in that intermediate torque setpoint values between the setpoint values permanently assigned torque setpoint values can be selected by means of the input unit.
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