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Die
Erfindung betrifft zunächst
einen Drehmomentschlüssel
mit einem Schlüsselkopf
und einem Schlüsselschaft,
wobei aufgrund einer mechanischen Auslösung entsprechend einem voreingestellten
Auslösewert
der Schlüsselkopf
relativ zu dem Schlüsselschaft
bewegbar ist, wobei weiter an dem Schlüsselkopf eine Messbrücke, beispielsweise über Dehnungsmessstreifen,
vorgesehen ist zur Ermittlung des jeweils herrschenden Drehmoments.
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Drehmomentschlüssel der
in Rede stehenden Art sind bekannt. So wird beispielsweise auf die
EP 0 360 894 A1 verwiesen.
In dieser Schrift weist der Drehmomentschlüssel ein im Schlüsselschaft
angeordnetes und unter der verstellbaren Kraft eines mit einer Vorspannung
belasteten Kraftspeichers stehendes Druckstück auf, welches an einem Glied
des Schlüsselkopfes
anliegt. Über
die Vorspannung des Kraftspeichers ist der Auslösewert vorbestimmbar. Bei Überschreiten
des voreingestellten Auslösewertes
schwenkt der Schlüsselkopf
relativ zu dem Schlüsselschaft
aus, was ein begrenztes Leerdrehen des Schlüsselschaftes gegenüber dem
Schlüsselkopf
bewirkt. Dem Kraftspeicher ist eine Messeinrichtung zur Messung
der verstellbaren Vorspannung des Kraftspeichers zugeordnet, welche
Messeinrichtung durch Dehnungsmessstreifen gebildet ist.
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Des
Weiteren ist aus der WO 01/95469 A1 ein Verfahren sowie eine Vorrichtung
zur Übertragung
von piezoelektrischer Energie bekannt, welches Verfahren unter anderem
Anwendung findet bei Drehmomentschlüsseln. Diese Vorrichtung weist
ein Piezoelement auf, welches bei Erreichen bzw. Überschreiten
eines voreingestellten Drehmoments und der damit einhergehenden
mechanischen Auslösung des
Drehmomentschlüssels
einen elektrischen Impuls erzeugt, der durch die gewählte Schaltung
auf eine geringe Spannung geregelt wird.
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Über diese
Spannung kann ein Funksender betrieben werden, der im Falle der
Anordnung in einem Drehmomentschlüssel das Ausrücken des Drehmomentschlüssels in
Form eines Signals an einen Empfänger überträgt.
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Im
Hinblick auf den zuvor beschriebenen Stand der Technik wird eine
technische Problematik der Erfindung darin gesehen, einen Drehmomentschlüssel der
in Rede stehenden Art in gebrauchsvorteilhafter Weise weiter zu
verbessern.
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Diese
Problematik ist zunächst
und im Wesentlichen durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst, wobei
darauf abgestellt ist, dass eine Funkschnittstelle vorgesehen ist
zur Übermittlung
zumindest des erreichten Auslösewertes,
des an der Messbrücke
gemessenen maximal erreichten Wertes im Zuge einer Schlüsselbetätigung und
des voreingestellten Auslösewertes.
Zufolge dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung
ist eine umfangreiche Messung im Zuge einer Drehmomentschlüsselbetätigung und
dem damit einhergehenden Anziehen beispielsweise einer Schraube
erreicht. Die ermittelten Werte werden über eine Funkschnittstelle übertragen,
so beispielsweise zur computerunterstützten Auswertung und Speicherung.
Neben dem voreinzustellenden Auslösewert, der zur korrekten Verschraubung erreicht
werden muss, wird auch der erreichte Ist-Auslösewert, welcher durch die Messbrücke ermittelt
wird, übertragen.
Darüber
hinaus wird auch der an der Messbrücke gemessene maximal erreichte
Wert im Zuge der Schlüsselbetätigung über die Funkschnittstelle übermittelt.
Dieser maximal erreichte Wert kann von dem erreichten Auslösewert abweichen,
so beispielsweise bei einer schnellen, ruckartigen Betätigung des
Drehmomentschlüssels,
bei welcher Betätigung
ein Maximalwert erreicht werden kann, der den Auslösewert überschreitet.
Demzufolge ist eine komplette Überwachung
des Montageverlaufes – nicht
nur der Soll-/Ist-Auslösewerte – ermöglicht.
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Die
Gegenstände
der weiteren Ansprüche sind
nachstehend in Bezug zu dem Gegenstand des Anspruchs 1 erläutert, können aber
auch in ihrer unabhängigen
Formulierung von Bedeutung sein. So ist in einer vorteilhaften Weiterbildung
des Erfindungsgegenstandes vorgesehen, dass während einer Schlüsselbetätigung ein
Protokoll übertragen
wird. Letzteres beinhaltet die erfassten Messwerte, wie zumindest
der erreichte Auslösewert,
der an der Messbrücke
gemessene maximal erreichte Wert und der voreingestellte Auslösewert.
Das Protokoll wird automatisch, das heißt selbsttätig nach erfolgter Verschraubung übermittelt.
Auch kann die Übermittlung durch
den Benutzer ausgelöst
werden, beispielsweise über
einen separaten Tastendruck. Die in dem Protokoll übermittelten
Messwerte dienen sowohl der sofortigen als auch der späteren Überprüfung der
getätigten
Verschraubung. Alternativ wird diesbezüglich vorgeschlagen, dass während einer
Schlüsselbetätigung eine
Vielzahl von Protokollen, die einen praktisch lückenlosen Verlauf des aufgebrachten
Drehmoments wiedergeben, übertragen
werden. So kann der komplette Montageverlauf bzw. der komplette Schraubvorgang überwacht
und protokolliert werden. Entsprechend sind Drehmomentanstiege im
Verlauf der Verschraubung protokolliert, so auch Phasen schlagartiger
Drehmomentanstiege oder Phasen weniger drehmomentbehafteter Schlüsselbetätigungen. Die übertragenen
Werte werden beispielsweise in ein Anzeigesignal umgesetzt, so bspw.
zur Abbildung auf einem Display, weiter beispielsweise auf einem
externen Monitor. Der Benutzer hat somit den Vergleich von Soll-
und Ist-Auslösewerten
im Blick. Auch kann in dem Drehmomentschlüssel ein Zwischenspeicher vorgesehen
sein, zur Zwischenspeicherung zumindest des tatsächlichen Auslösewertes
und des Einstellwertes. Diese Werte können demnach auch später, das
heißt
zeitlich versetzt zur eigentlichen Schlüsselbetätigung per Funkschnittstelle übermittelt werden,
so insbesondere bei Handhabung des erfindungsgemäßen Drehmomentschlüssels in örtlicher Entfernung
zum Empfangsgerät
bzw. zur Anzeige. Der Zwischenspeicher kann hierbei so ausgelegt sein,
dass neben dem Ist-Auslösewert und
dem Soll-Auslösewert
auch an der Messbrücke
gemessene maximal erreichte Werte zwischengespeichert werden. Entsprechend
der direkten Übertragung kann
auch eine Vielzahl von Protokollen zwischengespeichert werden. Der
Drehmomentschlüssel
weist einen Energiespeicher zur Durchführung der jeweiligen Messung
und zur Funkübertragung
auf. Ein solcher Energiespeicher kann in üblicher Weise eine Batterie
oder ein Akkumulator sein. Dieser Energiespeicher wird auch für einen
gegebenenfalls vorgesehenen Zwischenspeicher genutzt. Der mechanisch auslösende Drehmomentschlüssel weist
eine Druckfeder auf, über
welche der Auslösewert
voreinstellbar ist. Erfindungsgemäß ist zur Bestimmung der Einstellung
der Druckfeder ein Längensensor
vorgesehen. Über
diesen ist die Länge
der gespannten Druckfeder zu ermitteln, was wiederum in Korrelation
zum Drehmoment-Auslösewert
zu setzen ist. Der ermittelte Druckfeder-Längenwert bzw. der hieraus resultierende
Auslösewert
wird beispielsweise direkt am Drehmomentschlüssel numerisch angezeigt. Auch
kann der ermittelte Wert abgespeichert und gegebenenfalls zum Schluss
der Schlüsselbetätigung wie
auch die weiteren Werte übermittelt
werden. Auch kann das ermittelte Längenmaß zur Kalibrierung des Drehmomentschlüssels herangezogen
werden, so beispielsweise indem dieses Maß einem Testdrehmoment, welches über die
vorgesehene Messbrücke
ermittelt wird, gegenübergestellt
wird. Demzufolge kann eine beispielsweise in einem Speicher abgelegte
Tabelle mit Längenwerten
und zugeordneten Drehmomentwerten erstellt werden. Der Längensensor besteht
bevorzugt aus mit einem jeweiligen Ende der Druckfeder verbundenen
teleskopierbaren Teilen. So sind weiter bevorzugt die Teile Rohre,
wobei die Teile im Inneren der schneckengangförmig ausgebildeten Druckfeder
angeordnet sind. In Abhängigkeit
von der einstellbaren Vorspannung der Druckfeder wird ein entsprechendes
Längenmaß des aus
den teleskopierbaren Teilen bestehenden Längensensors ermittelt, wobei
weiter insbesondere bei einer Ausgestaltung mit zwei teleskopierbar
ineinander greifenden Rohren diese zu einer Kapazitätsmessung
herangezogen werden. Entsprechend der Längenveränderung ist auch eine Kapazitätsänderung
feststellbar. Auch kann über
eine Sensorik beispielsweise die auf die Druckfeder einwirkende
Druckplatte hinsichtlich ihrer Axialverlagerung überwacht werden, so weiter beispielsweise über eine
Lichtschranke oder über
Infrarot- bzw. Ultraschallsensoren. Diese erfassen den axialen Abstand
zu der Druckplatte, welche ermittelten Werte Rückschlüsse auf das voreingestellte
Auslösemoment
zulassen.
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Die
Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben eines
Drehmomentschlüssels mit
einem Schlüsselkopf
und einem Schlüsselschaft, wobei
aufgrund einer mechanischen Auslösung
entsprechend einem voreingestellten Auslösewert der Schlüsselkopf
relativ zu dem Schlüsselschaft
bewegbar ist, wobei weiter an dem Schlüsselkopf eine Messbrücke, beispielsweise über Dehnungsmessstreifen,
vorgesehen ist zur Ermittlung des jeweils herrschenden Drehmoments.
Um ein Verfahren der in Rede stehenden Art in gebrauchsvorteilhafter
Weise weiter zu verbessern, wird vorgeschlagen, dass mittels einer
vorgesehenen Funkschnittstelle nach erfolgter Auslösung zumindest
der erreichte Auslösewert,
der an der Messbrücke
gemessene maximal erreichte Wert und der voreingestellte Auslösewert übertragen
werden.
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Nachstehend
ist die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung, welche lediglich
Ausführungsbeispiele
darstellt, näher
erläutert.
Es zeigt:
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1 einen
erfindungsgemäßen Drehmomentschlüssel mit
einer Funkschnittstelle und eine die übertragenen Protokollwerte
darstellende Anzeige, eine erste Ausführungsform betreffend;
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2 die
Anzeige betreffend eine zweite Ausführungsform, zur Darstellung
einer von dem Drehmomentschlüssel übertragenen
Vielzahl von Protokollen;
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3 den
Drehmomentschlüssel
in einer weiteren Ausführungsform;
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4 den
Längsschnitt
durch den handgriffseitigen Endbereich des Drehmomentschlüssels gemäß 3 und
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5 eine
der 4 entsprechende Darstellung nach Veränderung
des voreingestellten Auslösewertes.
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Dargestellt
und beschrieben ist zunächst
mit Bezug zu 1 ein mechanisch auslösender Drehmomentschlüssel 1 mit
einem, einen Vierkantdorn aufweisenden Schlüsselkopf 2 und einem
Schlüsselschaft 3,
wobei aufgrund einer mechanischen Auslösung entsprechend einem voreingestellten
Auslösewert
der Schlüsselkopf 2 relativ
zu dem Schlüsselschaft 3 bewegbar
ist. Hierzu ist der Schlüsselkopf 2 mit
einem radial abragenden Hebel 4 versehen, welcher in üblicher
Gebrauchsstellung koaxial zu dem Schlüsselschaft 3 ausgerichtet
ist. Der Hebel 4 ist in dem Schlüsselschaft 3 um eine
Schwenkachse 5 gelagert.
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Der
Vierkantzapfen des Schlüsselkopfes 2 kann über eine
nicht dargestellte umstellbare Ratsche mit dem Schlüsselkopf 2 verbunden
sein.
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Der
Hebel 4 ist an seinem dem Schlüsselkopf 2 abgewandten
Stirnende durch ein Druckstück 6 in
Axialerstreckung des Schlüssels 1 beaufschlagt. Der
auf dieses Druckstück 6 einwirkende
Kraftspeicher ist durch eine Druckfeder 7 realisiert.
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An
dem dem Schlüsselkopf 2 abgewandten Ende
ist ein rohrförmiges
Einstellglied 8 mit dem Schlüsselschaft 3 schraubverbunden. Über dieses Einstellglied 8 ist
der die Druckfeder 7 an dem dem Druckstück 6 abgewandten Ende
beaufschlagende Teller 9 in Axialrichtung des Drehmomentschlüssels 1 verlagerbar, zur
Einstellung der Federvorspannung entsprechend des voreinzustellenden
Drehmoment-Auslösewertes.
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Wandungsaussenseitig
des Schlüsselkopf-Hebels 4 sind
zur Bildung einer Messbrücke 10 Dehnungsmessstreifen 11 angeordnet.
Diese dienen zur Messung der Biegung des Hebels 4, woraus
das momentane Drehmoment ermittelt werden kann.
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Bei
bestimmungsgemäßem Gebrauch
des Drehmomentschlüssels 1 wird
zunächst
das gewünschte
Drehmoment über
das Einstellglied 8 unter Einstellung der Vorspannung der
Druckfeder 7 eingestellt. Überschreitet das gewünschte Drehmoment die
Kraft der vorgespannten Druckfeder 7, so kann diese den
Schlüsselkopf 2 nicht
mehr in der Grundstellung gemäß 1 halten.
Entsprechend verschwenkt der Schlüsselkopf 2 und dessen
Hebel 4 bei weiterer Druckbeaufschlagung des Drehmomentschlüssels 1 in
Schraubrichtung um die Schwenkachse 5, was einem mechanischen
Auslösen
des Drehmomentschlüssels 1 entspricht.
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Der
erreichte Drehmoment-Auslösewert
DIst wird durch die Messbrücke 10 ermittelt
und über
eine Funkschnittstelle 12 an eine Anzeige 13 übermittelt. Darüber hinaus
wird auch der voreingestellte Auslösewert, das heißt der voreingestellte
Drehmomentwert Dsoll übertragen. Die übermittelten
Werte werden auf der Anzeige 13 in Zahlen oder – wie gezeigt – grafisch
dargestellt.
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Je
nach Art und Weise, wie der Benutzer den Drehmomentschlüssel 1 handhabt,
können
die tatsächlich
erreichten maximalen Drehmomentwerte höher sein als der sogenannte
Auslöse-Drehmomentwert
Dist. Beispielsweise kann durch schwungvolle
Handhabung des Drehmomentschlüssels 1 nach
der mechanischen Auslösung
der Schlüsselkopfarm 4 sich
innenwandig des Schlüsselschaftes 3 abstützen, worüber ein
trotz mechanischer Auslösung
erhöhtes Drehmoment
auf die Schraubverbindung einwirken kann. Auch dieses Drehmoment
wird über
die Messbrücke 10 erfasst
und über
die Funkschnittstelle 12 zur Anzeige 13 übermittelt.
In den Darstellungen ist dieser Wert mit Dmax gekennzeichnet.
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Es
ist eine zweifache Kontrolle des erreichten Drehmoments geschaffen.
Zum Einen löst
in bekannter Weise der Drehmomentschlüssel 1 bei Überschreiten
des voreingestellten Drehmoments Dsoll mechanisch
aus. Zum Weiteren werden sowohl das voreingestellte Drehmoment Dsoll, das Auslösedrehmoment Dist und
das maximal erreichte Drehmoment Dmax im
Zuge der Schlüsselbetätigung erfasst
und zur visuellen Darstellung an eine Anzeige 13 übertragen. Diese Übertragung
erfolgt drahtlos.
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Es
wird ein Protokoll erstellt, welches die drei vorgenannten Drehmomente
(Dsoll, Dist und
Dmax) beinhaltet.
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Alternativ
kann auch während
einer Schlüsselbetätigung eine
Vielzahl von Protokollen übertragen
werden, welche zur Anzeige gebracht werden und somit einen praktisch
lückenlosen
Verlauf des aufgebrachten Drehmoments im Zuge der Schlüsselbetätigung wiedergeben.
Demzufolge wird im Zuge einer Schlüsselbetätigung der Drehmomentanstieg durch
intervallartige Datenübertragung über den
gesamten Verlauf protokolliert.
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Die
ermittelten Drehmomentwerte können unmittelbar
nach Erfassung über
die Funkschnittstelle 12 an die Anzeige 13 übertragen
werden. Alternativ kann auch ein Zwischenspeicher 14 vorgesehen sein,
zur Zwischenspeicherung erfasster oder voreingestellter Werte. So
speichert dieser zumindest den voreingestellten Drehmomentwert Dsoll zwischen, bis nach Erfassung der weiteren
Drehmomentwerte Dist und gegebenenfalls
Dmax das gesamte Messpaket in Form eines
Protokolles übertragen
wird. Auch bei der Ausführung,
bei welcher im Zuge einer Schlüsselbetätigung eine
Vielzahl von Protokollen zur Wiedergabe eines praktisch lückenlosen
Verlaufes erstellt wird, können
diese Protokolle in dem Zwischenspeicher 14 zunächst abgelegt
und gesammelt werden, um nach Abschluss der Schlüsselbetätigung diese als Paket zu übermitteln.
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Zur
Durchführung
der jeweiligen Messung sowie zur Funkübertragung und ggf. zur Zwischenspeicherung
ist ein Energiespeicher 15 in dem Drehmomentschlüssel 1 vorgesehen,
so bspw. in Form eines Akkumulators.
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Die 3 bis 5 zeigen
den Drehmomentschlüssel 1 in
einer weiteren Ausführungsform, bei
welcher zur Bestimmung der Einstellung der Druckfeder 7 ein
Längensensor 16 vorgesehen
ist. Dieser besteht aus zwei Teilen 17 in Form jeweils
eines Rohres 18, welche Rohre 18 im Innern der schneckengangförmig ausgebildeten
Druckfeder 7 angeordnet sind und teleskopierbar zueinander
verlaufen. Entsprechend greift das eine Rohr 18, welches
in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
mit dem dem Druckteller 9 zugeordneten Ende der Druckfeder 7 verbunden
ist, in das koaxial hierzu ausgerichtete Rohr 18, welches
mit dem dem Druckstück 6 zugewandten
Ende der Druckfeder 7 verbunden ist.
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Entsprechend
dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel
ist auch hier über
eine Axialverlagerung des Tellers 9 die Vorspannung der
Druckfeder 7 einstellbar, wozu der Teller 9 in
dem dargestellten Ausführungsbeispiel
eine axial ausgerichtete Werkzeugaufnahme 19 besitzt zur
Schraubverlagerung des Tellers 9.
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Die
Druckfederlänge 1 steht
in eindeutiger Zuordnung zu der voreinstellbaren Drehmoment-Sollwerteinstellung
Dsoll. Über
den Längensensor 16 ist
die Länge
L der mehr oder weniger komprimierten Druckfeder 7 zu ermitteln,
dies beispielsweise durch Kapazitätsmessung, welche Kapazität in Abhängigkeit
von der Druckfederlänge 1 variiert.
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Wandungsaussenseitig
ist an dem Schlüsselschaft 3 ein
gesondertes Gehäuse 20 befestigt, zur
Aufnahme der Elektronikbauteile, wie insbesondere die Funkschnittstelle 12,
den Zwischenspeicher 14 sowie dem Energiespeicher 15.
Weiter nimmt das Gehäuse 20 eine
optische Anzeige 21 auf, mittels welcher das vorzugebende
Auslöse-Drehmoment Dsoll im Zuge der Einstellung durch Drehverlagerung des
Einstellglieds 8 stets aktualisiert angezeigt wird, welches
Drehmoment Dsoll ständig durch den Längensensor 16,
insbesondere durch Kapazitätsmessung,
erfasst wird.
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Durch
eine Vergleichsmessung zwischen Längenmessung der Druckfeder 7 und
Drehmomentmessung mittels der Messbrücke 10 kann eine Kalibrierung
erfolgen. Durch die gewählte
Federkonstante der Druckfeder 7 ist durch die Kalibrierung
nur eines Messbereiches die Eichung des Drehmomentschlüssels 1 über den
gesamten einzustellenden Drehmomentbereich erreicht.
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Alle
offenbarten Merkmale sind (für
sich) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird
hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen
(Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch
zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender
Anmeldung mit aufzunehmen.