DE102005039682A1

DE102005039682A1 - Electrical torque-indicating spanner for engaging and turning workpiece, has display unit which receives output signal from processing circuit and translates output signal into visual presentation

Info

Publication number: DE102005039682A1
Application number: DE200510039682
Authority: DE
Inventors: Hsuan-Sen Shiao; Da-Jeng Yao; Tsong-Li Lee; Chia-Ju Wu; Han-Tai Fan
Original assignee: Stand Tools Enterprise Co Ltd
Current assignee: Stand Tools Enterprise Co Ltd
Priority date: 2004-08-23
Filing date: 2005-08-22
Publication date: 2006-03-30
Also published as: TWI276516B; TW200607612A

Abstract

A display unit (40) is connected electrically to a processing circuit (30) to receive an output signal from the processing circuit and translate output signal into a visual presentation. The processing circuit, connected electrically to a strain gauge unit (22), calculates the torque value applied to a workpiece in accordance with the electrical signal from strain unit to generate output signal.

Description

Diese Erfindung betrifft einen Schraubenschlüssel mit Drehmomentanzeige, insbesondere einen elektrischen Schraubenschlüssel mit Drehmomentanzeige und einer auswechselbaren Dehnungsmesseinheit, die am Schraubenschlüsselkörper angebracht ist, um ein auf ein Werkstück aufgebrachtes Drehmoment mit einem hohen Grad an Genauigkeit zu messen.These The invention relates to a wrench with a torque indicator, in particular an electric wrench with torque indicator and a replaceable strain gauge attached to the wrench body is to put one on a workpiece applied torque with a high degree of accuracy too measure up.

In den US-Patenten Nr. 3 970 155, 4 006 629, 4 522 075, 4 669 319 und 4 976 133 sind elektrische Schraubenschlüssel mit Drehmomentanzeige offenbart, die zum Messen eines Drehmoments allgemein Dehnungsmesser aufweisen, welche an einem Hebelarm in der Nähe eines Kopfs befestigt sind. Der Kopf eignet sich dazu, an einem Werkstück anzugreifen und es durch Aufbringen einer Kraft auf den Hebelarm in Drehung zu versetzen. Die Dehnungsmesser erfassen elastische Verformungen und Änderungen von elektrischen Widerständen, wandeln die Anderungen in ein elektrisches Signal um und bestimmen in Zusammenwirken mit einer Verarbeitungsschaltung, die eine Wheatstone-Brücke, einen Verstärker, Datenspeicher, Mikroprozessor, eine Ausgabeeinheit etc. umfasst, einen Wert des Drehmoments, mit dem das Werkstück beaufschlagt wird. Die Spannung (ε) hängt mit einem Biegemoment (M) über folgende Beziehung zusammen:

U.S. Patent Nos. 3,970,115, 4,006,629, 4,522,075, 4,669,319, and 4,976,133 disclose torque-indicating electric wrenches which, for measuring torque, generally include strain gauges attached to a lever arm proximate to a lever arm Head are attached. The head is adapted to engage a workpiece and to rotate it by applying a force to the lever arm. The strain gauges detect elastic deformations and changes in electrical resistances, convert the changes into an electrical signal and, in cooperation with a processing circuit comprising a Wheatstone bridge, amplifier, data memory, microprocessor, output unit, etc., determine a value of the torque with which the workpiece is acted upon. The stress (ε) is related to a bending moment (M) by the following relationship:

Wenn ein Gegenstand mit einem Elastizitätsmodul (E) und einem Trägheitsmoment (Anm. des Übers.: Flächenträgheitsmoment) (I) bezüglich einer neutralen Achse einem Biegemoment (M) unterworfen wird, ist die Spannung (ε) direkt proportional zu einer zwischen dem Messpunkt und der neutralen Achse liegenden Strecke. Bei den zuvor erwähnten Schraubenschlüsseln aus dem Stand der Technik sind die Dehnungsmesser an einer Seitenfläche des Hebelarms mit Abstand von der neutralen Achse befestigt, um einen höheren Spannungswert zu erzeugen, mithilfe dessen die Verarbeitungsschaltung das Drehmoment genau berechnen kann. Jedoch muss ein relativ großer Bereich der Seitenfläche des Hebelarms, an der die Dehnungsmesser befestigt sind, mit hoher Genauigkeit bearbeitet werden, um die Befestigung der Dehnungsmesser zu erleichtern, wodurch sich höhere Herstellungskosten ergeben. Darüber hinaus können herkömmliche Dehnungsmesser für den Fall, dass sie gebrochen oder beschädigt sind, nicht ersetzt werden.If an article with a modulus of elasticity (E) and a moment of inertia (Note of the transl .: Moment of inertia) (I) regarding a neutral axis is subjected to a bending moment (M) is the voltage (ε) directly proportional to one between the measuring point and the neutral axis lying route. In the aforementioned wrenches off In the prior art, the strain gauges are on a side surface of the lever arm attached at a distance from the neutral axis to a higher voltage value to generate by means of which the processing circuit the torque can calculate exactly. However, a relatively large area needs the side surface the lever arm, to which the strain gauges are attached, with high Accuracy can be edited to attach the strain gauge to facilitate, resulting in higher Cost of production result. About that can out conventional Strain gauge for In the event that they are broken or damaged, they will not be replaced.

Ein anderer, im taiwanesischen Gebrauchsmuster Nr. 485872 offenbarter, elektrischer Schraubenschlüssel mit Drehmomentanzeige umfasst einen Schraubenschlüsselkörper mit einem Kopf und einem sich davon weg erstreckenden Griffteil. Das Griffteil und der Kopf haben eine erste bzw. zweite Aufnahmevertiefung zur Aufnahme einer Spannungserfassungseinheit und einer Anzeigeeinheit. Die Spannungserfassungseinheit weist ein Substrat mit einem Profil auf, das dem der ersten Aufnahmevertiefung gleicht. Das Substrat hat eine Aussparung zur Aufnahme eines Dehnungsmessers. Wenn das Griffteil mit einer ein Drehmoment erzeugenden Kraft beaufschlagt wird, führt die Dehnungsverformung des Dehnungsmessers zu einer Änderung des elektrischen Widerstands, die erfasst und in ein elektrisches Signal umgewandelt wird. Die Spannungserfassungseinheit kann ersetzt werden, wenn der Dehnungsmesser gebrochen ist. Da aber das Profil des Substrats dasselbe sein muss wie das der ersten Aufnahmevertiefung, befindet sich der Dehnungsmesser in unmittelbarer Nähe der neutralen Achse, wodurch der Abstand verkleinert ist. Deshalb ist die im Dehnungsmesser herrschende mechanische Spannung relativ klein, so dass die Änderung des elektrischen Widerstands zu klein ist, als dass eine genaue Messung des Drehmoments möglich wäre. Außerdem werden, obwohl ein der Widerstandsänderung entsprechender Signalausgang durch Verstärker verstärkt werden kann, die Fehler im Signal dabei mitverstärkt, so dass man keinen genauen Wert für das Drehmoment erhalten kann.One other, as disclosed in Taiwanese Utility Model No. 485872, electric wrench with torque indicator includes a wrench body with a head and a handle extending therefrom. The handle part and the head have a first and second receiving recess for Recording a voltage detection unit and a display unit. The Stress detection unit has a substrate with a profile, which is similar to the first recording well. The substrate has a recess for receiving a strain gauge. When the handle part is acted upon by a torque generating force, which leads Strain deformation of the strain gauge to a change in electrical resistance, which is detected and converted into an electrical signal. The Voltage detection unit can be replaced when the strain gauge is broken. But since the profile of the substrate must be the same like that of the first receiving cavity, the strain gauge is located close the neutral axis, whereby the distance is reduced. Therefore is the mechanical stress prevailing in the strain gauge relative small, so the change the electrical resistance is too small, than that an accurate Measurement of the torque possible would. In addition, though one of the resistance change corresponding signal output can be amplified by amplifiers, the error reinforced in the signal, so you can not get a precise value for the torque.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Schraubenschlüssel mit Drehmomentanzeige bereitzustellen, der über eine auswechselbare, an einem Schraubenschlüsselkörper angebrachte Dehnungsmesseinheit verfügt, um ein auf ein Werkstück aufgebrachtes Drehmoment mit einem hohen Grad an Genauigkeit zu messen.The Object of the present invention is to use a wrench To provide torque indication, the interchangeable, on attached to a wrench body Has a strain measuring unit, around on a workpiece applied torque with a high degree of accuracy too measure up.

Gemäß dieser Erfindung umfasst der Schraubenschlüssel mit Drehmomentanzeige einen Schraubenschlüsselkörper mit einem Kopf der dazu ausgelegt ist, ein Werkstück um eine Drehachse zu drehen, und einen Schaft, der sich vom Kopf in einer Längsrichtung erstreckt, um an einem Kopplungsende zu enden, und aus einem Material besteht, welches einen ersten Elastizitätsmodul hat. Der Schaft hat eine innere Umfangswand, die zwei längs verlaufende Wandsegmente umfasst, und ein vorderes sowie ein hinteres, quer verlaufendes Wandsegment, um eine Aufnahmevertiefung zu bilden. Jedes der längs verlaufenden Wandsegmente umfasst einen vorderen und einen hinteren Bereich sowie einen mittleren Bereich, der zwischen diesen liegt. Ein Griffteil ist so angeordnet, dass es mit dem Kopplungsende verbunden ist und kann so betätigt werden, dass es den Kopf in Drehung versetzt. Ein Lastaufnahmekörper, der aus einem Material mit einem zweiten Elastizitätsmodul besteht, der kleiner ist als der erste Elastizitätsmodul, hat eine äußere Umfangswand, die in die Aufnahmevertiefung eingesetzt werden kann, um den Lastaufnahmekörper in eine Gebrauchsstellung zu bringen, wo er im Ansprechen auf eine Drehbewegung des Griffteils um die Drehachse einer Dehnung in der Längsrichtung unterworfen wird. Die äußere Umfangswand umfasst ein Paar vordere Biegekraftübertragungsbereiche und ein Paar hintere Biegekraftübertragungsbereiche. Jeder vordere Biegekraftübertragungsbereich und jeder hintere Biegekraftübertragungsbereich werden in der Gebrauchsstellung jeweils in Eingriff mit dem entsprechenden vorderen Bereich bzw. dem entsprechenden hinteren Bereich gebracht und können sich relativ zu diesen dehnen. Die äußere Umfangswand umfasst darüber hinaus ein Paar Dehnungsmesser-Haltebereiche, die zwischen den jeweiligen vorderen und hinteren Biegekraftübertragungsbereichen liegen, und einen vorderen und einen hinteren Endbereich, die in der Gebrauchsstellung von dem vorderen bzw. hinteren, quer verlaufenden Wandsegment beabstandet sind, um eine Dehnungsbewegung des Lastaufnahmekörpers aufzunehmen. Eine Dehnungsmesseinheit ist an wenigstens einem der den Dehnungsmesser-Haltebereiche befestigt und liegt dem mittleren Bereich des entsprechenden längs verlaufenden Wandsegments gegenüber, um eine Änderung von Widerstandswerten zu erfassen, die vom Ausmaß der Dehnungsverformung des Lastaufnahmekörpers infolge eines Aufbringens eines Drehmoments durch den Kopf, wenn dieser das Werkstück um die Drehachse dreht, abhängt, und um die Änderung der Widerstandswerte in ein elektrisches Signal umzuwandeln. Eine Verarbeitungsschaltung ist elektrisch an die Dehnungsmesseinheit angeschlossen und berechnet einen Wert des auf das Werkstück aufgebrachten Drehmoments gemäß dem von der Dehnungsmesseinheit stammenden elektrischen Signal, um ein Ausgangssignal zu erzeugen. Eine Anzeigeeinheit ist elektrisch an die Verarbeitungsschaltung angeschlossen, um das Ausgangssignal aus der Verarbeitungsschaltung zu empfangen und es in eine optische Darstellung umzuwandeln.According to this invention, the torque-indicating wrench comprises a wrench body having a head adapted to rotate a workpiece about an axis of rotation and a shaft extending from the head in a longitudinal direction to terminate at a coupling end and a material exists, which has a first modulus of elasticity. The shank has an inner peripheral wall comprising two longitudinal wall segments, and front and rear transverse wall segments to form a receiving recess. Each of the longitudinally extending wall segments includes a front and a rear portion and a middle portion located therebetween. A grip part is arranged to be connected to the coupling end and can be operated to rotate the head. A load-bearing body made of a material having a second elastic modulus smaller than the first one Modulus of elasticity, has an outer circumferential wall which can be inserted into the receiving recess to bring the load receiving body in a position of use, where it is subjected to an elongation in the longitudinal direction in response to a rotational movement of the handle part about the axis of rotation. The outer peripheral wall includes a pair of front bending force transmission regions and a pair of rear bending force transmission regions. Each front bending force transmission region and each rear bending force transmission region are respectively brought into engagement with the corresponding front region and the corresponding rear region in the position of use and can stretch relative thereto. The outer peripheral wall further includes a pair of strain gauge holding portions interposed between the respective front and rear bending force transmission portions, and a front and a rear end portions which are spaced from the front and rear transverse wall segments in the use position by a stretching movement to receive the load-receiving body. A strain gage is attached to at least one of the strain gage holding portions and faces the central portion of the corresponding longitudinal wall segment to detect a change in resistance values, such as the amount of strain of the load bearing body as a result of torque being applied through the head the workpiece rotates around the axis of rotation, depends, and to convert the change in resistance values into an electrical signal. A processing circuit is electrically connected to the strain gauge unit and calculates a value of the torque applied to the workpiece in accordance with the electrical signal from the strain gauge to generate an output signal. A display unit is electrically connected to the processing circuit for receiving the output signal from the processing circuit and converting it into an optical representation.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden ausführlichen Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen.Further Features and advantages of the present invention will become apparent the following detailed Description of the preferred embodiments of the invention with reference to the accompanying drawings.

1 ist eine auseinander gezogene, perspektivische Ansicht der ersten bevorzugten Ausführungsform eines gemäß dieser Erfindung gestalteten Schraubenschlüssels mit Drehmomentanzeige; 1 Figure 11 is an exploded perspective view of the first preferred embodiment of a torque wrench constructed in accordance with this invention;

2 ist eine auseinander gezogene, perspektivische Ansicht der ersten bevorzugten Ausführungsform eines Schraubenschlüsselkörpers und einer Spannungserfassungseinheit; 2 Fig. 13 is an exploded perspective view of the first preferred embodiment of a wrench body and a tension detecting unit;

3 ist eine perspektivische Ansicht der ersten bevorzugten Ausführungsform; 3 is a perspective view of the first preferred embodiment;

4 ist eine Schnittansicht der ersten bevorzugten Ausführungsform; 4 is a sectional view of the first preferred embodiment;

5 ist eine abgebrochene Teilschnittansicht der ersten bevorzugten Ausführungsform; 5 is a broken fragmentary sectional view of the first preferred embodiment;

6 ist eine Schnittansicht der ersten bevorzugten Ausführungsform, aus einem anderen Winkel heraus gesehen; 6 is a sectional view of the first preferred embodiment, seen from another angle;

7 ist eine auseinander gezogene, perspektivische Ansicht der zweiten Ausführungsform eines gemäß dieser Erfindung gestalteten Schraubenschlüssels mit Drehmomentanzeige; 7 Figure 3 is an exploded perspective view of the second embodiment of a torque wrench designed in accordance with this invention;

8 ist eine auseinander gezogene, perspektivische Ansicht der zweiten bevorzugten Ausführungsform eines Schraubenschlüsselkörpers und einer Spannungserfassungseinheit; 8th Fig. 13 is an exploded perspective view of the second preferred embodiment of a wrench body and a tension detecting unit;

9 ist eine abgebrochene Teilschnittansicht der zweiten bevorzugten Ausführungsform; und 9 is a broken fragmentary sectional view of the second preferred embodiment; and

10 ist eine Schnittansicht der zweiten bevorzugten Ausführungsform. Bevor die vorliegende Erfindung in näherer Einzelheit beschrieben wird, wäre festzuhalten, dass über die gesamte Beschreibung hinweg zur Bezeichnung von gleichen Elementen identische Bezugszahlen verwendet werden. 10 is a sectional view of the second preferred embodiment. Before describing the present invention in more detail, it should be noted that identical reference numerals are used throughout the specification to refer to like elements.

Mit Bezug auf 1 bis 4 ist die erste bevorzugte Ausführungsform eines gemäß der vorliegenden Erfindung gestalteten Schraubenschlüssels mit Drehmomentanzeige gezeigt, der einen Schraubenschlüsselkörper 10, ein Griffteil 50, eine Spannungserfassungseinheit 20, eine Verarbeitungsschaltung 30 und eine Anzeigeeinheit 40 aufweist.Regarding 1 to 4 For example, the first preferred embodiment of a torque wrench constructed in accordance with the present invention is shown having a wrench body 10 , a handle part 50 a voltage detection unit 20 , a processing circuit 30 and a display unit 40 having.

Der Schraubenschlüsselkörper 10 hat einen Kopf 11, der dazu ausgelegt ist, an einem Werkstück (nicht gezeigt) anzugreifen und es um eine Drehachse zu drehen, und einen Schaft 12, der sich vom Kopf 11 in einer Längsrichtung radial zur Drehachse erstreckt und an einem Kopplungsende 121 endet. Der Schaft 12 besteht aus einem einen ersten Elastizitätsmodul (E1) aufweisenden Material wie z.B. Stahl mit einem E1 von 190 GPa und hat eine innere Umfangswand 123, um eine Aufnahmevertiefung 124 zu bilden. Mit weiterem Bezug auf 5 umfasst die innere Umfangswand 123 zwei längs verlaufende Wandsegmente 1233, 1234, die bezüglich einer Neutrallinie (X) in der Längsrichtung einander gegenüberliegend angeordnet sind, und ein vorderes sowie ein hinteres, quer verlaufendes Wandsegment 1231, 1232, die voneinander in der Längsrichtung beabstandet sind und mit den längs verlaufenden Wandsegmenten 1233, 1234 zusammenwirken, um die Aufnahmevertiefung 124 zu bilden. Darüber hinaus umfasst jedes der längs verlaufenden Wandsegmente 1233, 1234 einen vorderen und einen hinteren Bereich 1235, 1236, die in der Nähe des vorderen bzw. hinteren, quer verlaufenden Wandsegments 1231, 1232 angeordnet sind, und einen mittleren Bereich 1237, der zwischen diesen liegt. Das Kopplungsende 121 bildet eine Leitungsaufnahmebohrung 122, die sich so erstreckt, dass sie mit der Aufnahmevertiefung 124 in Verbindung steht, wie in 6 gezeigt ist.The wrench body 10 has a head 11 which is adapted to engage a workpiece (not shown) and rotate it about an axis of rotation, and a shaft 12 that is upside down 11 extends in a longitudinal direction radially to the axis of rotation and at a coupling end 121 ends. The shaft 12 consists of a first modulus of elasticity (E1) material such as steel with an E1 of 190 GPa and has an inner peripheral wall 123 to a recording cavity 124 to build. With further reference to 5 includes the inner peripheral wall 123 two longitudinal wall segments 1233 . 1234 which are arranged opposite to each other with respect to a neutral line (X) in the longitudinal direction, and a front one as well a rear, transverse wall segment 1231 . 1232 spaced from each other in the longitudinal direction and with the longitudinal wall segments 1233 . 1234 work together to capture the recording 124 to build. In addition, each of the longitudinal wall segments 1233 . 1234 a front and a rear area 1235 . 1236 near the front or rear transverse wall segment 1231 . 1232 are arranged, and a middle area 1237 that lies between these. The coupling end 121 forms a line receiving bore 122 that extends so that it fits with the receiving recess 124 communicates as in 6 is shown.

Das Griffteil 50 ist rohrförmig und hat einen vorderen Abschnitt 51, der eine nach vorne offene Ausnehmung bildet, die sich in der Längsrichtung erstreckt und zum Einsetzen des Schafts 12 in der Längsrichtung ausgeführt ist, um zur Drehung des Kopfs 11 um die Drehachse betätigt werden zu können, und einen hinteren Abschnitt 52, der zum vorderen Abschnitt 51 entgegengesetzt angeordnet ist und eine Anzeigeöffnung 53 hat.The handle part 50 is tubular and has a front section 51 which forms a forwardly open recess extending in the longitudinal direction and for insertion of the shaft 12 in the longitudinal direction, to rotate the head 11 to be operated about the rotation axis, and a rear section 52 leading to the front section 51 is arranged opposite and a display opening 53 Has.

Die Spannungserfassungseinheit 20 ist abnehmbar in der Aufnahmevertiefung 124 angebracht und umfasst einen Lastaufnahmekörper 21 und eine Dehnungsmesseinheit 22.The voltage detection unit 20 is removable in the receiving recess 124 attached and includes a load-receiving body 21 and a strain gauge unit 22 ,

Der Lastaufnahmekörper 21 besteht aus einem Material mit einem zweiten Elastizitätsmodul (E2), der kleiner ist als der erste Elastizitätsmodul (E1), wie z.B. aus einer Aluminiumlegierung mit einem E2 von 70 GPa, und hat eine äußere Umfangswand, die so ausgeführt ist, dass sie in die Aufnahmevertiefung 124 eingesetzt werden kann, um den Lastaufnahmekörper 21 in eine Gebrauchsstellung zu bringen, wo er im Ansprechen auf eine Drehbewegung des Griffteils 50 um die Drehachse einer Dehnung in der Längsrichtung unterworfen wird.The load-carrying body 21 is made of a material having a second modulus of elasticity (E2) smaller than the first modulus of elasticity (E1), such as an aluminum alloy having an E2 of 70 GPa, and having an outer peripheral wall configured to fit into the receiving recess 124 can be used to the load-carrying body 21 to bring into a position of use, where he in response to a rotational movement of the handle part 50 is subjected to stretching about the axis of rotation in the longitudinal direction.

Wie in 5 gezeigt ist, umfasst die äußere Umfangswand des Lastaufnahmekörpers 21 ein Paar vordere Biegekraftübertragungsbereiche 211, die bezüglich der Neutrallinie (X) zueinander entgegengesetzt angeordnet sind, und ein Paar hintere Biegekraftübertragungsbereiche 212, die bezüglich der Neutrallinie (X) zueinander entgegengesetzt angeordnet sind. Jeder der hinteren Biegekraftübertragungsbereiche 212 ist zum jeweiligen vorderen Biegekraftübertragungsbereich 211 in Längsrichtung gesehen entgegengesetzt angeordnet. Die vorderen Biegekraftübertragungsbereiche 211 und hinteren Biegekraftübertragungsbereiche 212 werden in der Gebrauchsstellung jeweils in Eingriff mit dem entsprechenden vorderen Bereich 1235 und dem entsprechenden hinteren Bereich 1236 gebracht und können sich relativ zu diesen dehnen. Die äußere Umfangswand umfasst darüber hinaus ein Paar Dehnungsmesser-Haltebereiche 213, die bezüglich der Neutrallinie (X) zueinander entgegengesetzt angeordnet sind und jeweils zwischen dem jeweiligen vorderen Biegekraftübertragungsbereich 211 und dem jeweiligen hinteren Biegekraftübertragungsbereich 212 angeordnet sind, und einen vorderen und einen hinteren Endbereich 215, 216, die in Längsrichtung gesehen zueinander entgegengesetzt angeordnet und so ausgeführt sind, dass sie in der Gebrauchsstellung von dem vorderen bzw. hinteren, quer verlaufenden Wandsegment 1231, 1232 durch Zwischenräume 23 beabstandet sind, um eine Dehnungsbewegung des Lastaufnahmekörpers 21 aufzunehmen. Die Dehnungsmesser-Haltebereiche 213 bilden jeweils eine Leitungsführungsbohrung 214, die sich so erstreckt, dass sie mit der Leitungsaufnahmebohrung 122 im Schaft 12 in Verbindung stehen, und sind in der Gebrauchsstellung vom mittleren Bereich 1237 des entsprechenden längs verlaufenden Wandsegments 1233, 1234 durch einen Zwischenraum 24 beabstandet.As in 5 is shown comprises the outer peripheral wall of the load receiving body 21 a pair of front bending force transmission areas 211 which are opposed to each other with respect to the neutral line (X), and a pair of rear bending force transmission areas 212 which are arranged opposite to each other with respect to the neutral line (X). Each of the rear bending force transmission areas 212 is to the respective front bending force transmission area 211 Seen in the longitudinal direction opposite. The front bending force transmission areas 211 and rear bending force transmission areas 212 are in the position of use in each case in engagement with the corresponding front area 1235 and the corresponding rear area 1236 brought and can stretch relative to these. The outer peripheral wall further includes a pair of strain gauge holding portions 213 which are arranged opposite to each other with respect to the neutral line (X) and respectively between the respective front bending force transmission area 211 and the respective rear bending force transmission area 212 are arranged, and a front and a rear end portion 215 . 216 , which are arranged opposite to each other in the longitudinal direction and designed so that they in the position of use of the front and rear, transverse wall segment 1231 . 1232 through gaps 23 are spaced to a stretching movement of the load-receiving body 21 take. The strain gauge holding areas 213 each form a cable guide hole 214 that extends so that it fits with the cable receiving bore 122 in the shaft 12 and are in the use position of the mid-range 1237 the corresponding longitudinal wall segment 1233 . 1234 through a gap 24 spaced.

Die Dehnungsmesseinheit 22 umfasst zwei Paare der Dehnungsmesser 221, die jeweils an den Dehnungsmesser-Haltebereichen 213 befestigt sind. Die Dehnungsmesser 221 jedes Paars sind in der Längsrichtung voneinander beabstandet liegen dem mittleren Bereich 1237 des entsprechenden längs verlaufenden Wandsegments 1233, 1234 gegenüber und sind von diesem durch einen Zwischenraum 25 beabstandet, um eine Verformungsbewegung des Lastaufnahmekörpers 21 aufzunehmen, die entlang einer zur Längsrichtung und Drehachse quer liegenden Richtung stattfindet und infolge der Dehnungsverformung des Lastaufnahmekörpers 21 zustande kommt. Jeder der Dehnungsmesser 221 erfasst eine Änderung von Widerstandswerten, die vom Ausmaß der Dehnungsverformung des Lastaufnahmekörpers 21 infolge eines Aufbringens eines Drehmoments durch den Kopf 11, wenn dieser das Werkstück um die Drehachse dreht, abhängt, und wandelt die Änderung der Widerstandswerte in ein elektrisches Signal um.The strain gauge unit 22 includes two pairs of strain gauges 221 , respectively at the strain gauge holding areas 213 are attached. The strain gauges 221 each pair are spaced apart in the longitudinal direction from the central region 1237 the corresponding longitudinal wall segment 1233 . 1234 across from and through this by a gap 25 spaced to a deformation movement of the load receiving body 21 which takes place along a direction transverse to the longitudinal direction and axis of rotation and due to the strain deformation of the load receiving body 21 comes about. Each of the strain gauges 221 detects a change in resistance values, the extent of the strain deformation of the load-receiving body 21 due to the application of torque through the head 11 when it rotates the workpiece about the rotation axis, and converts the change of the resistance values into an electrical signal.

Die Verarbeitungsschaltung 30 ist am Schaft 12 angebracht und über Leitungsdrähte 60 elektrisch an die Dehnungsmesser 221 angeschlossen, welche Leitungsdrähte sich durch die Leitungsführungsbohrungen 214 und die Leitungsaufnahmebohrung 122 erstrecken. Die Verarbeitungsschaltung 30 berechnet einen Wert des auf das Werkstück aufgebrachten Drehmoments gemäß dem von der Dehnungsmesseinheit 22 erhaltenen elektrischen Signals, um ein Ausgangssignal zu erzeugen.The processing circuit 30 is on the shaft 12 attached and over lead wires 60 electrically to the strain gauges 221 connected, which wires through the cable guide holes 214 and the line receiving bore 122 extend. The processing circuit 30 calculates a value of the torque applied to the workpiece according to that of the strain gage 22 received electrical signal to produce an output signal.

Die Anzeigeeinheit 40 ist im hinteren Abschnitt 52 des Griffteils 50 aufgenommen und elektrisch an die Verarbeitungsschaltung 30 angeschlossen, um das Ausgangssignal aus der Verarbeitungsschaltung 30 zu empfangen und es in eine optische Darstellung umzuwandeln, die durch die Anzeigeöffnung 53 betrachtet werden kann. Da die Verarbeitungsschaltung 30 und Anzeigeeinheit 40 im Stand der Technik bekannt sind, unterbleibt der Kürze halber eine ausführliche Beschreibung hiervon.The display unit 40 is in the back section 52 of the grip part 50 and electrically connected to the processing circuit 30 connected to the output signal from the processing circuit 30 to receive and turn it into an optical one Transforming the image through the display opening 53 can be considered. Because the processing circuit 30 and display unit 40 are known in the art, omitted for brevity, a detailed description thereof.

Mit Bezug auf 4 und 5 wird, wenn ein Drehmoment auf den Kopf 11 aufgebracht wird, um ein Werkstück um die Drehachse zu drehen, die das Drehmoment erzeugende Kraft auf den Lastaufnahmekörper 21 übertragen, und zwar aufgrund des Angreifens des vorderen und hinteren Bereichs 1235, 1236 an den vorderen bzw. hinteren Biegekraftübertragungsbereichen 211, 212, was zu einer Dehnungsverformung des Lastaufnahmekörpers 21 führt. Wegen des Vorhandenseins der Zwischenräume 23, 24, 25 wird die Verformungsbewegung des Lastaufnahmekörpers 21 von der inneren Umfangswand 123 des Schafts 12 nicht behindert, so dass eine genaue Messung des Drehmoments erhalten werden kann. Außerdem kann, da die Dehnungsmesser 221 am Lastaufnahmekörper 21 befestigt sind, die Dehnungsmesseinheit 22 zum Ersetzen aus der Aufnahmevertiefung 124 herausgenommen werden, falls die Dehnungsmesser 221 gebrochen sind. Zusätzlich ist verglichen mit dem vorerwähnten herkömmlichen elektrischen Schraubenschlüssel mit Drehmomentanzeige der Bearbeitungsprozess des belastbaren Körpers 21 leichter und es kann dabei ein höherer Grad an Genauigkeit erreicht werden, wodurch sich die Herstellungskosten senken.Regarding 4 and 5 is when a torque is upside down 11 is applied to rotate a workpiece about the axis of rotation, the torque-generating force on the load-receiving body 21 transferred, due to the attack of the front and rear area 1235 . 1236 at the front and rear bending force transmission areas 211 . 212 , resulting in a strain deformation of the load receiving body 21 leads. Because of the presence of the gaps 23 . 24 . 25 becomes the deformation movement of the load-carrying body 21 from the inner peripheral wall 123 of the shaft 12 not hindered, so that an accurate measurement of the torque can be obtained. Also, because the strain gauges 221 on the load-carrying body 21 are attached, the strain gauge 22 for replacement from the receiving recess 124 be removed if the strain gauges 221 are broken. In addition, compared with the above-mentioned conventional electric wrench with torque indication, the machining process of the loadable body 21 easier and it can be achieved a higher degree of accuracy, thereby reducing the cost of production.

Gemäß der zuvor erwähnten Beziehung zwischen der Spannung (ε) und dem Biegemoment (M) ist die Strecke (y) von den Dehnungsmessern 221 zur Neutrallinie (X) größer als bei dem vorerwähnten herkömmlichen Schraubenschlüssel, weil die Dehnungsmesser 221 in dieser Ausführungsform am Lastaufnahmekörper 21 befestigt sind. Da der zweite Elastizitätsmodul (E2) des Lastaufnahmekörpers 21 kleiner ist als der erste Elastizitätsmodul (E1) des Schafts 12, und der Lastaufnahmekörper 21 ein Flächenträgheitsmoment (I) hat, das kleiner als das des Griffteils 51 ist, ist außerdem die bei dieser Ausführungsform in den Dehnungsmessern 221 erzeugte mechanische Spannung (ε) größer als bei dem zuvor erwähnten herkömmlichen Schraubenschlüssel, wodurch sich eine beträchtliche Änderung der Widerstandswerte zum Verarbeiten durch die Verarbeitungsschaltung 30 ergibt, um so einen genauen Wert für das Drehmoment zu erhalten.According to the aforementioned relationship between the stress (ε) and the bending moment (M), the distance (y) from the strain gauges 221 to the neutral line (X) larger than in the aforementioned conventional wrench, because the strain gauges 221 in this embodiment, on the load-receiving body 21 are attached. Since the second modulus of elasticity (E2) of the load-receiving body 21 smaller than the first modulus of elasticity (E1) of the stem 12 , and the load-bearing body 21 has an area moment of inertia (I) smaller than that of the grip part 51 is also in this embodiment in the strain gauges 221 generated mechanical stress (ε) greater than in the aforementioned conventional wrench, resulting in a considerable change in the resistance values for processing by the processing circuit 30 so as to obtain an accurate value for the torque.

Wie in 7 bis 10 gezeigt ist, entspricht die zweite bevorzugte Ausführungsform eines gemäß dieser Erfindung gestalteten Schraubenschlüssels mit Drehmomentanzeige in Aufbau, Funktion und Wirkungsweise der ersten bevorzugten Ausführungsform. Jeder der Dehnungsmesser-Haltebereiche 213 hat einen ausgesparten Abschnitt 2131, der zur Neutrallinie (X) hin ausgespart ist und eine Aufnahmenut 2133 hat, die noch weiter zur Neutrallinie (X) hin ausgespart ist. Die Dehnungsmesseinheit 22 umfasst mehrere Dehnungsmesser, die in einem Chipsatz 222 integriert sind, der in einer der Aufnahmenuten 2133 aufgenommen ist, und ein Hüllsubstrat 223, das am ausgesparten Abschnitt 2131 angebracht und vom mittleren Bereich 1237 des entsprechenden längs verlaufenden Wandsegments 1233, 1234 beabstandet ist. Das Hüllsubstrat 223 hat eine Öffnung 2231, die mit dem Chipsatz 222 fluchtend angeordnet ist, und mehrere elektrische Kontakte 2232, die am Chipsatz 222 elektrisch angeschlossen sind.As in 7 to 10 is shown, the second preferred embodiment of a designed according to this invention wrench with torque indicator in construction, function and operation of the first preferred embodiment. Each of the strain gauge holding areas 213 has a recessed section 2131 which is recessed to the neutral line (X) and a receiving groove 2133 has been spared even further to the neutral line (X). The strain gauge unit 22 includes several strain gauges, which are in a chipset 222 integrated in one of the grooves 2133 is included, and a shell substrate 223 at the recessed section 2131 attached and from the middle area 1237 the corresponding longitudinal wall segment 1233 . 1234 is spaced. The shell substrate 223 has an opening 2231 that with the chipset 222 is arranged in alignment, and a plurality of electrical contacts 2232 on the chipset 222 are electrically connected.

Claims

Wrench with torque indicator, comprising: a wrench body ( 10 ) with a head ( 11 ) which is adapted to engage a workpiece and rotate it about a rotation axis, and a shaft ( 12 ), which moves away from the head ( 11 ) extends in a longitudinal direction radially to the axis of rotation and at a coupling end ( 121 ) ends; and a handle part ( 50 ), which is arranged so that it is connected to the coupling end ( 121 ) and can be operated so that it is the head ( 11 ) rotates about the axis of rotation, characterized in that: the shaft ( 12 ) consists of a material with a first modulus of elasticity (E1) and an inner circumferential wall ( 123 ) to form a receiving well ( 124 ), wherein the inner peripheral wall ( 123 ) two longitudinal wall segments ( 1233 . 1234 ) which are arranged opposite to each other with respect to a neutral line (X) in the longitudinal direction, and a front and a rear transverse wall segment (FIG. 1231 . 1232 ) which are spaced apart in the longitudinal direction and with the longitudinal wall segments ( 1233 . 1234 ) in order to strengthen the reception ( 124 ), wherein each of the longitudinal wall segments ( 1233 . 1234 ) a front and a rear area ( 1235 . 1236 ) in the vicinity of the front or rear transverse wall segment (FIG. 1231 . 1232 ) and a central area ( 1237 ), which lies between them; a load-carrying body ( 21 ) which is made of a material having a second modulus of elasticity (E2) smaller than the first modulus of elasticity (E1), and has an outer peripheral wall which is designed to fit into the receiving recess (E2). 124 ) can be used to the load-carrying body ( 21 ) in a position of use, where it in response to a rotational movement of the handle part ( 50 ) is subjected to elongation in the longitudinal direction about the rotational axis, the outer peripheral wall comprising: a pair of front bending force transmission regions (FIG. 211 ) with respect to the neutral line (X) to each other are arranged opposite one another, a pair of rear bending force transmission areas ( 212 ) arranged opposite to each other with respect to the neutral line (X), each of the rear bending force transmission areas (X) 212 ) to a respective front bending force transmission area ( 211 ) is arranged opposite in the longitudinal direction, wherein the front bending force transmission areas ( 211 ) and the rear bending force transmission areas ( 212 ) in the position of use in each case in engagement with a corresponding front area ( 1235 ) and a corresponding rear area ( 1236 ) and can stretch relative to them, a pair of strain gauge holding areas ( 213 ), each between a respective front bending force transmission area ( 211 ) and a respective rear bending force transmission area ( 212 ), wherein the strain gauge holding areas ( 213 ) with respect to the neutral line (X) are arranged opposite to each other, and a front and a rear end portion ( 215 . 216 ), which are arranged opposite to each other in the longitudinal direction and are designed so that they in the position of use of the front or rear, transverse wall segment ( 1231 . 1232 ) are spaced apart to allow an expansion movement of the load receiving body ( 21 ) to be able to record; a strain measuring unit ( 22 ) located on at least one of the strain gauge holding areas ( 213 ) and the middle area ( 1237 ) of a corresponding longitudinal wall segment ( 1233 . 1234 ) to detect a change in resistance values that depends on the amount of strain deformation of the load receiving body ( 21 ) due to the application of a torque through the head ( 11 ) as it rotates the workpiece about the axis of rotation, and to convert the change in resistance values into an electrical signal; a processing circuit ( 30 ) electrically connected to the strain gage ( 22 ), the processing circuit ( 30 ) a value of the torque applied to the workpiece in accordance with that of the strain measuring unit ( 22 ) is calculated to produce an output signal; and a display unit ( 40 ) electrically connected to the processing circuit ( 30 ) is connected to the output signal from the processing circuit ( 30 ) and convert it into an optical representation.

Wrench with torque indicator, according to claim 1 and characterized in that the strain gauge holding areas ( 213 ) of the load-carrying body ( 21 ) are designed so that the strain measuring unit ( 22 ) from the middle area ( 1237 ) is spaced to a deformation movement of the load receiving body ( 21 ) along a transverse to the longitudinal direction and axis of rotation direction, by the strain deformation of the load-receiving body ( 21 ) is conditional.

Wrench with torque indicator, according to claim 2 and characterized in that the strain measuring unit ( 22 ) two pairs of strain gauges ( 221 ), which in each case at the strain gauge holding areas ( 213 ), the strain gauges ( 221 ) of each of the pairs are spaced apart in the longitudinal direction.

Wrench with torque indicator, according to claim 1 and characterized in that the handle part ( 50 ) is tubular and has a front portion ( 51 ), which forms a forwardly open recess which extends in the longitudinal direction and for insertion of the shaft ( 12 ) in the longitudinal direction, and a rear portion ( 52 ) leading to the front section ( 51 ) for receiving the processing circuit ( 30 ) and the display unit ( 40 ) is arranged opposite and a display opening ( 53 ) for displaying the visual representation.

Wrench with torque indicator, according to claim 4 and characterized in that the coupling end ( 121 ) a line receiving bore ( 122 ) which extends so as to engage with the receiving recess ( 124 ), wherein at least one of the strain gauge holding areas ( 213 ) a cable guide bore ( 214 ) which extends so that it is connected to the line receiving bore ( 122 ).

Wrench with torque indicator, according to claim 2 and characterized in that the at least one strain gauge holding area ( 213 ) a recessed section ( 2131 ) which is recessed to the neutral line (X) and a receiving groove ( 2133 ), which is recessed farther to the neutral line (X), the strain measuring unit ( 22 ) comprises a plurality of strain gauges that are included in a chipset ( 222 ) are integrated in the receiving groove ( 2133 ) and a cladding substrate ( 223 ) located at the recessed section ( 2131 ) and from the middle area ( 1237 ) of a corresponding longitudinal wall segment ( 1233 . 1234 ), wherein the shell substrate ( 223 ) an opening ( 2231 ), which with the chipset ( 222 ) is arranged in alignment, and a plurality of electrical contacts ( 2232 ), which are electrically connected to the chipset ( 222 ) are connected.