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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Drehmomentwerkzeug zum Messen und/oder zum auslösenden Anziehen eines Drehmoments an einem Werkstück, enthaltend
- a) ein Gehäuse mit einem Griff,
- b) einen Stab zum Übertragen eines Drehmoments,
- c) ein Messelement zur elektronischen Erfassung eines Drehmoments,
- d) Mess- und Steuerelektronik zum Verarbeiten des erfassten Drehmoments,
- e) einen durch die elektronische Mess- und Steuerelektronik gesteuerten Auslöseschalter zum Auslösen des Drehmoments bei einem Sollwert, und
- f) einen Untersetzungsmechanismus, welcher wenigstens ein von dem Auslöseschalter betätigtes Stellglied aufweist, wobei der Untersetzungsmechanismus zwischen dem Stab zur Übertragung des Drehmoments und dem elektronisch gesteuerten Auslöseschalter zur Auslösung des Drehmomentwerkzeugs angeordnet ist.
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Beschreibung
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Die Verschraubung ist die am häufigsten genutzte Verbindung im Maschinenbau. Solche Verbindungselemente können nur durch die Verwendung geeigneter Montagewerkzeuge wirksam werden. Zu den hierfür geeigneten Montagewerkzeugen zählen Drehmomentwerkzeuge, wie sie eingangs genannt sind. Drehmomentwerkzeuge werden benötigt, um an einem Werkstück ein bestimmtes Drehmoment auszuüben. Als Drehmomentwerkzeuge sind beispielsweise Drehmomentschlüssel oder Drehmomentschraubendreher bekannt.
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Das bei der Verwendung handgeführter Werkzeuge zu übertragende Drehmoment ist hierbei sowohl von der physischen Konstitution des Benutzers als auch von dessen subjektiven Kraftempfinden abhängig. Drehmomentwerkzeuge werden eingesetzt, um eine Schraube mit einer hohen Vorspannkraft zu belasten, die im elastischen Bereich der Schraube liegt oder auch, um die Schraube mit nur geringen Vorspannkräften zu belasten. Der Einsatz von neuen Konstruktionswerkstoffen wie z. B. Magnesium, Aluminium oder Kunststoff, vor allem für den Leichtbau in der Automobil- oder Flugzeugindustrie lässt sowohl den Bedarf, als auch die Anforderungen an die Drehmomentwerkzeuge ansteigen. Durch diese neuen Werkstoffe steigt nämlich die Zahl der empfindlichen Schraubverbindungen. Die geringere Zugfestigkeit dieser Leichtbau-Werkstoffe im Vergleich zu Stahlwerkstoffen, würde bei einer Überbeanspruchung der Schraubverbindung zu Beschädigungen des Gewindes führen, die diese teuren Bauteile unbrauchbar machen würden.
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Stand der Technik
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Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 100 51 011 A1 ist ein auslösender Drehmomentschlüssel bekannt, der das Drehmoment elektronisch erfasst. Mit einem Dehnmessstreifen wird das mechanische Drehmoment in ein elektronisches Signal umgewandelt. Das so erfasste Drehmoment wird mit einem Sollwert verglichen. Erreicht das gemessene Drehmoment den eingestellten oder vorgegebenen Drehmomentsollwert, wird durch die elektronische Auswertung der Drehmomentschlüssel mechanisch zumindest kurzzeitig freigegeben. Die Freigabe erfolgt hier beispielsweise durch Entkopplung von Schlüsselgriff und Schlüsselkopf. Die Druckschrift schlägt dazu vor, dass die Kopplung als Magnetkopplung mit elektrischen Magneten ausgebildet ist, bei der zum Entkoppeln die Magnete ausgeschaltet werden. Alternativ verbindet ein Steckelement in einer entsprechenden Steckverbindung den Schlüsselkopf mit dem Schlüsselgriff. Durch Magnetkraft wird die starre Kopplung durch die Steckverbindung gelöst, so dass der Schlüsselkopf abschwenken kann.
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In der deutschen Patentschrift
DE 199 12 837 C2 wird ebenfalls ein elektronisch messender und auslösender Drehmomentschlüssel beschrieben. Bei diesem Drehmomentschlüssel erfasst ein Drehmomentsensor das anliegende Drehmoment. Eine Steuereinrichtung vergleicht schließlich den gemessenen Istwert mit einem Sollwert, wobei der eingestellte Sollwert sich aus einer Analyse des jeweiligen Werkstücks ergibt. Die Analyse des Werkstücks erfolgt dabei unmittelbar mit Hilfe einer Werkstückidentifizierungseinrichtung. Erreicht der Istwert den vorgegebenen Sollwert, wird der Drehmomentschüssel ausgelöst. Ein ferromagnetischer Verriegelungsbolzen verriegelt beispielsweise mit einer Drehmomentstange in Längsachse. Die Drehmomentstange weist dazu eine geeignete Verriegelungsausnehmung auf. Zum Auslösen des Drehmomentschlüssels wird eine den Verriegelungsbolzen umgebene Magnetspule derart bestromt, dass der ferromagnetischer Verriegelungsbolzen gegen eine Federkraft aus der Verriegelungsausnehmung löst. Die Federkraft dient dazu, den Verrieglungsbolzen nach dem Auslösen wieder in seinen ursprünglichen Zustand zurückzustellen.
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Die bekannten Drehmomentschlüssel haben den Nachteil, dass die elektrisch gesteuerten Verriegelungsmechanismen, wie sie beim Stand der Technik verwendet werden, einen hohen Energiebedarf haben. Dies liegt daran, dass mit dem Einsatz von Spulen für die Elektromagneten starke Energieverbraucher in dem Drehmomentschlüssel integriert sind. Mit herkömmlichen Batterien oder Akkumulatoren können daher nur relativ wenige bzw. gar keine Auslösungen des Drehmomentschlüssels durchgeführt werden. Die Verriegelungsbolzen müssen jedoch ausreichend dimensioniert sein, um bei einem aufgebrachten Drehmoment nicht sofort zu verformen. Für jede Auslösung muss dieser Verriegelungsbolzen bewegt werden. Die Spulen der Elektromagneten müssen daher mit der entsprechenden elektrischen Leistung versorgt werden, damit sie den Verriegelungsbolzen gegen eine auf den Verriegelungsmechanismus wirkende Kraft und eine Federkraft bewegen können.
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Die
US 6.526.853 B2 beschreibt einen elektromechanisch auslösenden Drehmomentschlüssel mit einem Schlüsselkopf. Beim Erreichen eines vorgegebenen Auslösedrehmoments steuert eine Steuereinheit über einen Schaltkreis einen Elektromagneten an, welcher mechanisch auf ein Ende eines Hebels einwirkt. Das andere Ende des Hebels greift in ein Gelenk eines Rastelements ein und bewirkt ein Einknicken des Gelenks. Hierdurch gibt eine Klinke einen mit dem Schlüsselkopf verbundenen Kopfhebel frei und der Drehmomentschlüssel wird ausgelöst. Der Hebel zwischen dem Elektromagneten und dem Gelenk stellt eine Untersetzung da. Der größere Hebelweg am langen Hebelarm beim Elektromagneten wird in einen kleineren Hebelweg beim Gelenk umgesetzt. Es erfolgt eine entsprechende Kraftumwandlung.
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In der
US 6.119.562 werden weitere Untersetzungsmechanismen für den Drehmomentschlüssel nach
US 6.526.853 B2 offenbart. Alternativ zu dem Rastelement mit Knickgelenk werden verschiedene Hebelanordnungen dargestellt, bei denen mehrere Hebel hintereinander angeordnet sind. Jeweils an einem Hebel ist dabei eine Schaltkante vorgesehen. Wird dieser Hebel bewegt, so gibt er das Ende eines benachbarten Hebels zur Auslösung des Drehmomentschlüssels frei. Für ausreichende Bewegungsfreiheit der Hebelarme ist ein entsprechend breites Gehäuse vorgesehen.
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Die
DE 100 51 011 A1 beschreibt elektromechanische Drehmomentschlüssel bei denen beim Auslösen ein Blockierelement bewegt wird und somit eine Kopplung zwischen Schlüsselkopf und Griff gelöst wird. Das Blockierelement greift entweder direkt in den Schlüsselkopf oder in eine Feder zwischen Schlüsselkopf und Schlüsselgriff ein und wird ohne Hebel durch einen Elektromagneten bewegt. Alternativ ist auch eine Magnetkopplung beschrieben.
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Die
DE 196 37 067 A1 beschreibt einen Drehmomentschlüssel mit Drehmomentsensoren, Beschleunigungssensoren und einer elektronischen Auswertevorrichtung für Messwerte von diesen Sensoren. Die Beschleunigungssensoren dienen zum Ermitteln des Drehwinkels, beispielsweise nach Erreichen eines vorgegebenen Drehmoments.
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In der
DE 102 26 134 A1 wird ein mechanisch auslösender Drehmomentschlüssel mit Erfassungsmitteln zum Erfassen eines vorgegebenen Auslösedrehmoments bei einer Auslösung und Sendemittel zum Senden dieser Information an eine externe Empfangseinheit dargestellt. Die Empfangseinheit prüft und dokumentiert für jede Auslösung des Drehmomentschlüssels jeweils das eingestellte Auslösemoment.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, elektronisch gesteuerte Drehmomentschlüssel derart zu optimieren, dass ihr Energiebedarf möglichst raumsparend reduziert wird, so dass die Anzahl der Auslösungen des Drehmomentschlüssels, insbesondere auch mit herkömmlichen Batterien oder Akkumulatoren, erhöht bzw. überhaupt ermöglicht werden.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass bei einem Drehmomentwerkzeug der eingangs genannten Art zum Messen und/oder zum auslösenden Anziehen eines Drehmoments an einem Werkstück
- g) der Untersetzungsmechanismus einen Schalthebel mit einem runden Kopfende, einem länglichen Hebelende und einer Schaltkante enthält, wobei das runde Kopfende durch zwei Kreisabschnitte mit unterschiedlichen Radien über eine kerbenförmige Ausnehmung zur Bildung der Schaltkante verfügt, und der Schalthebel durch den elektronisch gesteuerten Auslöseschalter angesteuert wird.
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Durch den Untersetzungsmechanismus ist nur noch eine kleine Kraft erforderlich, um einen solchen Drehmomentschlüssel auszulösen. Der Magnetschalter kann dadurch erheblich geringer dimensioniert werden, als es bei den Drehmomentschlüsseln des Standes der Technik mit einem Verriegelungsbolzen der Fall ist. Die von einer Spannungsversorgung angeforderte elektrische Leistung, die zur Betätigung des Auslöseschalters benötigt wird, wird durch die verringerte Leistungsaufnahme des Auslöseschalters reduziert. Damit lässt sich auch das von dem Auslöseschalter betätigte Stellglied kleiner dimensionieren, als es ohne Untersetzungsmechanismus erforderlich wäre. Die sonst so hohe Leistungsaufnahme, die für die Bewegung des relativ groß dimensionierten Verrieglungsbolzens erforderlich war, wird nun durch den Untersetzungsmechanismus weitestgehend kompensiert. Durch die geringere Leistungsaufnahme lassen sich nun erheblich mehr Auslösungen des Drehmomentwerkzeuges durchführen, als es bislang der Fall war.
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Der Untersetzungsmechanismus des erfindungsgemäßen Drehmomentwerkzeugs enthält einen Schalthebel mit einer Schaltkante, der durch den elektronisch gesteuerten Auslöseschalter angesteuert wird. Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass der Untersetzungsmechanismus über einen Hebel mit einer Schaltkante verfügt, der das Drehmomentwerkzeug auslöst. Um geringe Reibung zwischen dem Stellglied und dem Hebel zu erhalten ist eine geeignete reibungsarme Schaltkante an dem Hebel vorgesehen. Dabei kann der Hebel beispielsweise mit einer Feder vorgespannt sein.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Drehmomentwerkzeugs ist der elektronisch gesteuerte Auslöseschalter als Magnetschalter ausgebildet. Der Magnetschalter lässt sich auf einfache Art elektronisch beispielsweise durch Elektromagneten ansteuern.
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Gemäß einer bevorzugten Ausbildung des erfindungsgemäßen Drehmomentwerkzeugs ist der elektronisch gesteuerte Auslöseschalter als Piezoschalter ausgebildet. Auch bei einem solchen Schalter lässt sich die elektronische Ansteuerung relativ leicht realisieren. Durch Anlegen von elektrischer Spannung wird in einem solchen Schalter ein Piezokristall verformt. Dies löst einen Schaltvorgang aus.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden erzielt, indem der Auslöseschalter als Hydraulik-, Pneumonik- und/oder Pneumatikschalter ausgebildet ist. Damit werden weitere bevorzugte Schaltervarianten für den Auslöseschalter zur vorteilhaften Verwirklichung des erfindungsgemäßen Drehmomentwerkzeugs angeboten.
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Eine vorteilhafte Alternative zu den genannten Auslöseschaltern lasst sich dadurch erreichen, dass der Auslöseschalter einen Elektromotor enthält. Durch einen geeigneten Elektromotor, wie z. B. einen Schrittmotor, kann der Auslöseschalter ebenfalls besonders einfach elektronisch angesteuert und ausgelöst werden. Ferner lässt sich ein solcher Auslöseschalter wieder leicht in seine Ausgangsposition zurückstellen, ohne weitere konstruktive – z. B. federbasierte – Maßnahmen vornehmen zu müssen.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen, die bei einem erfindungsgemäßen Drehmomentwerkzeug eingesetzt werden können, werden dadurch erzielt, dass der Untersetzungsmechanismus, der durch den elektronisch gesteuerten Auslöseschalter angesteuert wird, auf einen Kniehebel, auf einen Kippwürfel oder auf eine Nockenscheibe wirkt. Durch diese Maßnahmen wird das Drehmomentwerkzeug in bevorzugter Weise ausgelöst.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung des erfindungsgemäßen Drehmomentwerkzeugs weist der Untersetzungsmechanismus wenigstens einen Untersetzungshebel auf, der durch einen Schalthebel auslösend betätigt wird. Durch den Untersetzungshebel wird die Kraft die aufgebracht werden muss, um das Drehmomentwerkzeug auszulösen, entsprechend dem Untersetzungsverhältnis reduziert. Dabei kann der Untersetzungshebel beispielsweise mit einer Feder vorgespannt sein.
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In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Drehmomentwerkzeugs ist an einem Schalthebel und/oder einem Untersetzungshebel eine Rolle, eine Kugel und/oder ein Keil mit Selbsthemmung vorgesehen. Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass die Reibung die zwischen Schalthebel und Untersetzungshebel entsteht erheblich reduziert wird. Damit wird die aufzuwendende Kraft für den auslösenden Schaltvorgang nochmals minimiert. Die Rolle, die Kugel oder auch der Keil mit Selbsthemmung sind vorzugsweise federbelastet, damit kein Spiel entsteht.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind Mittel zum Erfassen eines Drehwinkels vorgesehen. Damit lasst sich neben dem Drehmoment auch der Drehwinkel mit einem solchen Drehmomentwerkzeug erfassen. Vorzugsweise sind dabei Mittel vorgesehen, die das Drehmomentwerkzeug auch bei einem voreingestellten Drehwinkel-Sollwert auslösen.
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Gemäß einer bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Drehmomentwerkzeugs ist eine Stellvorrichtung zur Vorgabe eines Drehmoments bzw. Drehwinkels, bei dem das Drehmomentwerkzeug auslöst, vorgesehen. Die Stellvorrichtung kann beispielsweise als Regler oder Tastatur ausgebildet sein, mit denen die Sollwerte für das Drehmomentwerkzeug eingegeben werden können.
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Eine vorteilhafte Ausbildung wird ferner dadurch bei einem erfindungsgemäßen Drehmomentwerkzeug erreicht, indem Mittel zum Vergleichen von Ist- und Sollwert vorgesehen sind. Erst durch den Vergleich von Ist- und Sollwert lasst sich eine Auslösung des Drehmomentwerkzeugs vernünftig realisieren. Vorzugsweise findet der Vergleich in einer elektronischen Steuerungsschaltung statt, die schließlich auch den Auslöseschalter ansteuern kann.
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Damit der Nutzer eines solchen Drehmomentwerkzeugs weiß, welches aktuelle Drehmoment und/oder aktueller Drehwinkel anliegt, ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung eine optische und/oder akustische Anzeige vorgesehen. Die Anzeige kann dabei auch als Vibrationssignalgeber ausgebildet sein. Die Anzeige bzw. der Vibrationssignalgeber dienen nicht nur zur Anzeige eines Wertes, sondern auch zur Alarmierung des Nutzers bei einem erreichten Drehmomentwert. Ferner dient die Anzeige dazu, den Nutzer bei der Einstellung eines Sollwerts zu unterstützen.
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Weiterhin lässt sich eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Drehmomentwerkzeugs durch Fernübertragungsmittel erreichen. Diese Fernübertragungsmittel dienen zum Einstellen des Sollwerts für ein Drehmoment und/oder für die Übermittlung von Messdaten aus einer Entfernung. Damit können beispielsweise die Sollwerte für Drehmomentwerkzeuge mit einem externen Gerät eingestellt werden. Entsprechend können die Messdaten oder Messprotokolle an eine externe Auswerteeinrichtung übermittelt werden. Das Drehmomentwerkzeug ist grundsätzlich für einen Datenaustausch mit einem externen Gerät ausgerüstet. Vorzugsweise sind die Fernübertragungsmittel als Funk-, Infrarot- und/oder Kabelschnittstelle ausgebildet. Gängige Standards für Funkverbindungen, wie ”Bluetooth” oder ”WLAN” ermöglichen geringe Herstellungskosten. Die Kabelverbindungen können vorzugsweise als elektrische leitende Kabel, aber auch als Lichtleiter ausgebildet sein, um eine Verbindung zu einem externen Gerät zu schaffen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausbildung des erfindungsgemäßen Drehmomentwerkzeugs ist ein Leistungs- und/oder Spannungsverstärker zur Verstärkung der mechanischen und/oder elektrischen Leistung bzw. Spannung für den elektronisch bzw. mechanisch gesteuerten Auslöseschalter vorgesehen. Zum Erreichen der erforderlichen Leistung, um ein Drehmomentwerkzeug auszulösen, reicht die von herkömmlichen Batterien oder Akkumulatoren gelieferte Leistung nicht aus. Die erforderliche Leistung wird oft nur für einen Sekundenbruchteil benötigt. Es ist daher vorteilhaft die Leistung der Batterie bzw. der Akkumulatoren mit einem Leistungsverstärker zu verstärken. Um die erforderlichen Leistungsreserven zu erhalten, ist es dabei sinnvoll, die Energie die hierfür erforderlich ist zwischenzuspeichern. Im Falle einer mechanischen Lösung ist eine mechanische Leistungsverstärkung, beispielsweise mit einer vorgespannten Feder vorteilhaft denkbar. Vorteilhafterweise ist ein Energiespeicher zum Zwischenspeichern von Energie vorgesehen ist. Dieser Energiespeicher kann seine Energie schnell freigeben, um die erforderliche Leistung für den Auslösevorgang zu liefern.
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Es erweist sich als vorteilhaft, in einer Variante des erfindungsgemäßen Drehmomentwerkzeugs, wenn die Mess- und Steuerelektronik prozessorgesteuert ausgebildet ist. Prozessoren sind mittlerweile Massenware, so dass sich die Elektronik mit solchen Bauelementen relativ kostengünstig in der Herstellung verwirklichen lässt. Durch geeignete Programmierung kann eine solche Elektronik auch schnell und einfach an sich ändernde Gegebenheiten angepasst werden.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind Speichermittel, insbesondere zum Speichern eines Sollwerts, Messwerts und/oder Messprotokolls, vorgesehen. Damit können die Werte über einen längeren Zeitraum im Drehmomentwerkzeug gehalten werden. Bei Bedarf können die Speicherinhalte schließlich abgefragt werden. Dies kann auch durch eine Fernabfrage durch externe Geräte erfolgen.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus dem Gegenstand der Unteransprüche, sowie den Zeichnungen mit den dazugehörigen Beschreibungen. Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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1 zeigt in Seitenansicht ein Ausführungsbeispiel eines Drehmomentwerkzeugs, bei dem der Untersetzungsmechanismus eine Schaltkante enthält, die durch den elektronisch gesteuerten Auslöseschalter angesteuert wird.
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2 zeigt in Seitenansicht ein Ausführungsbeispiel eines Drehmomentwerkzeugs, bei dem der Untersetzungsmechanismus zwischen einem Schalthebel und einem Untersetzungshebel eine Rolle enthält.
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3 zeigt in Seitenansicht ein Ausführungsbeispiel eines Drehmomentwerkzeugs, bei dem der Untersetzungsmechanismus von einem Keil mit Selbsthemmung angelenkt wird.
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4a/4b zeigen ein Drehmomentwerkzeug, bei dem der Auslöseschalter zum Auslösen auf eine Schaltkante wirkt.
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5a/5b zeigen ein Drehmomentwerkzeug, bei dem der Auslöseschalter zum Auslösen auf einen Kniehebel wirkt.
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6a/6b zeigen ein Drehmomentwerkzeug, bei dem der Auslöseschalter zum Auslösen auf einen Kippwürfel wirkt.
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7a/7b zeigen ein Drehmomentwerkzeug, bei dem der Auslöseschalter zum Auslösen auf eine Nockenscheibe wirkt.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele
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In 1 wird mit 10 ein Drehmomentwerkzeug bezeichnet. Das Drehmomentwerkzeug 10 weist ein längliches Gehäuse 12 mit einem Griff 14 am einen Ende 16 des Gehäuses 12 auf. Am anderen Ende 18 ist eine Werkzeugaufnahme 20 vorgesehen. In die Werkzeugaufnahme 20 können austauschbar Ein- oder Aufsteckwerkzeuge angebracht sein. Die Ein- oder Aufsteckwerkzeuge dienen zur Aufnahme von Werkstücken, bei denen das Drehmoment und/oder der Drehwinkel bestimmt oder aufgebracht werden müssen.
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In dem Gehäuse 12 ist ein Kopfhebel 22 um einen Zapfen 24 gelagert. Der Kopfhebel 22 ist im Wesentlichen ein länglicher Stab, der ein Drehmoment überträgt. Die Werkzeugaufnahme 20 ist an dem Ende 18 mit dem Kopfhebel 22 verbunden. Am anderen Kopfhebelende 26 ist eine Absatzkante 28 vorgesehen. Der Kopfhebel 22 wird durch einen Untersetzungsmechanismus 30 angelenkt.
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Der Untersetzungsmechanismus 30 enthält einen ersten Untersetzungshebel 32 und einen zweiten Untersetzungshebel 34. Der erste Untersetzungshebel 32 ist über einen ersten Lagerzapfen 36 und der zweite Untersetzungshebel über einen Lagerzapfen 38 gelagert. Der erste Untersetzungshebel 32 weist auf der unteren, zur Gehäusewand 40 des Gehäuses 12 zeigenden Seite, eine Bohrung 42 auf. In der Bohrung 42 befindet sich eine Spiralfeder 44, welche sich gegen die Gehäusewand 40 abstützt und den ersten Untersetzungshebel 32 vorspannt.
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Der erste Untersetzungshebel 32 weist eine Absatzkante 46 auf, die eine Vorsprungkante 48 des zweiten Untersetzungshebels 34 anlenkt. Der Kopfhebel 22, der erste und der zweite Untersetzungshebel 32, 34 sind so angeordnet, dass sie ineinander greifen.
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An dem zweiten Untersetzungshebel 34 ist ein Messelement 50 angeordnet, welches das jeweilige Drehmoment erfasst. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Messelement 50 um ein Dehnungsmessstreifen, welcher das jeweilige Drehmoment in ein entsprechendes elektrisches Signal wandelt. Dieses elektrische Signal wird an eine Mess- und Steuerelektronik 52 zum Verarbeiten und Erfassen des jeweils anliegenden Drehmoments als Istwert geleitet. Die Mess- und Steuerelektronik 52 befindet sich im Gehäuse 12 im Bereich des Griffs 14. Dort ist auch eine Spannungsversorgung 54 angeordnet, welche als wiederaufladbare Akkumulatoren ausgebildet sind. Die Spannungsversorgung 54 versorgt neben der Mess- und Steuerelektronik 52 einen elektrisch ansteuerbaren Auslöseschalter 56.
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Die Mess- und Steuerelektronik 52 enthält einen Prozessor und einen Speicher, welche in vorliegender Abbildung zur Vereinfachung nicht dargestellt sind. Die mit dem Messelement 50 bestimmten Drehmomente werden mit einem Sollwert verglichen. Der Sollwert ist in dem Speicher der Mess- und Steuerelektronik 52 gespeichert. Der Sollwert kann über eine Eingabeeinheit 58 als Stellvorrichtung manuell eingegeben werden. Die Eingabeeinheit 58 ist dabei beispielsweise als Tastatur oder als Drehregler ausgebildet.
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Der Vergleich von dem jeweiligen Istwert mit dem Sollwert wird durch den Prozessor durchgeführt. Dafür arbeitet der Prozessor eine entsprechende Routine ab. Wenn der Istwert dem Sollwert entspricht, erzeugt die elektronische Mess- und Steuerelektronik 52 ein Auslösesignal, welches über einen Leistungsverstärker 60 auf den Auslöseschalter 56 gegeben wird. Der Auslöseschalter 56 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als ein elektrischer Hubmagnet ausgebildet. Andere Schaltervarianten, wie Piezoschalter, Hydraulik-, Pneumonik- und/oder Pneumatikschalter sind ebenfalls zur Verwirklichung eines solchen Drehmomentwerkzeugs 10 ebenfalls denkbar. Gegebenenfalls lässt sich der Schaltvorgang auch mit einem Elektromotor durchführen.
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Wenn der Auslöseschalter 56 durch die Mess- und Steuerelektronik 52 geschaltet wird, wirkt er zunächst auf einen Umlenkhebel 62. Der Umlenkhebel 62 weist an seinem oberen Ende einen Absatz 64 auf. Durch Betätigen des Auslöseschalters 56 bewegt sich der Umlenkhebel 62 um einen Lagerzapfen 65 und lenkt einen Schalthebel 66 an. Der Schalthebel 66 besteht aus einem runden Kopfende 68 und einem länglichen Hebelende 70. Dabei wird bei Betätigung der Schalthebel 66 um einen Lagerzapfen 72 bewegt. Der Lagerzapfen 72 befindet sich auf einer senkrechten Achse 74, welche einen Absatz 76 in einer Kante 78 des ersten Untersetzungshebels 32 schneidet. Der Lagerzapfen 72 sitzt im Bereich des runden Kopfendes 68. Das runde Kopfende 68 verfügt über eine kerbenförmige Ausnehmung 80 die durch zwei Kreisabschnitte mit unterschiedlichen Radien entsteht, wodurch eine Schalthebelkante 82 gebildet wird.
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Auf der oberen Seite des Schalthebels 66 befindet sich eine Bohrung 84. In der Bohrung 84 befindet sich eine Spiralfeder 86, welche sich gegen die Innenwand des Gehäuses 12 abstützt und den Schalthebel 66 vorspannt.
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Das längliche Hebelende 70 des Schalthebels 66 wird bei einem Schaltvorgang des Auslöseschalter 56 durch den Umlenkhebel 62 nach oben gegen den Uhrzeigersinn um den Lagerzapfen 72 bewegt. Dabei gleitet die Kante 78 des ersten Untersetzungshebels 32, vorgespannt durch die Spiralfeder 42, von der Schalthebelkante 82 in die kerbenförmige Ausnehmung 80. Das Drehmomentwerkzeug 10 wird dadurch ausgelöst.
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Eine Anzeige 88 dient insbesondere zum Darstellen des Istwertes und des eingestellten Sollwertes. Die Anzeige 88 befindet sich dazu im Bereich des Griffs 14 des Drehmomentwerkzeuges 10.
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Im Bereich des Griffs 14 ist ferner eine Funkschnittstelle 90 eingearbeitet. Die Funkschnittstelle 90 ist mit der Mess- und Steuerelektronik 52 gekoppelt. Anstelle der manuellen Eingabe des Sollwertes über die Eingabeeinheit 58 kann der Sollwert auch über die Funkschnittstelle 90 übertragen werden. Die Funkschnittstelle 90 genügt auch Anforderungen, Messwerte und/oder Messprotokolle an ein externes Gerät mit entsprechender Schnittstelle zu übertragen. Diese können gegebenenfalls auch in dem Speicher der Mess- und Steuerelektronik 52 zwischengespeichert sein.
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In dem Drehmomentwerkzeug 10 ist ferner ein Drehwinkelgeber 92 zum Erfassen des Drehwinkels vorgesehen. Der Drehwinkelgeber 92 übermittelt seinen jeweiligen Drehwinkel, mit dem ein Werkstück angezogen wurde, als elektrisches Signal an die Mess- und Steuerelektronik 52. Auch bei einem festgelegten Sollwert des Drehwinkels kann das Drehmomentwerkzeug 10 auslösen. Die jeweils gemessenen Werte können unmittelbar an ein externes Gerät weitergeleitet oder auf der Anzeige 88 angezeigt werden.
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Die Ausführung gemäß 2 ist vom grundsätzlichen Prinzip genauso aufgebaut, wie das Ausführungsbeispiel von 1. Gleiche Bestandteile werden daher mit entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet. Bezüglich der Ausführung kann daher auf die Beschreibung von 1 verwiesen werden. Es soll nachfolgend nur auf die wesentlichen Unterschiede eingegangen werden: Die Variante gemäß der 2 des erfindungsgemäßen Drehmomentwerkzeugs 10 weist nämlich einen abgewandelten Untersetzungsmechanismus 30 auf. Die Änderung ergibt sich durch einen abgewandelten Schalthebel 94 des Untersetzungsmechanismus 30. Dieser weist nun eine Öffnung 95 auf. Eine Rolle 96 befindet sich in der Öffnung 95 und ist mit einer Feder 97 vorbelastet. Damit die Rolle 95 nicht aus der Öffnung 97 herausspringt, ist an der Öffnung 97 eine kleine Nase 98 vorgesehen, die das Herausspringen verhindert. Die Kontaktfläche zwischen dem Schalthebel 94 wird am Kopfende 101 nicht mehr über eine Schalthebelkante 82 gebildet, sondern nun über eine Rollfläche der Rolle 96. Durch die Rolle wird die Reibung beim auslösenden Schaltvorgang erheblich reduziert.
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In 3 wird ein Drehmomentwerkzeug 100 gezeigt, bei dem ein Untersetzungsmechanismus 130 über einen Keil 108 mit Selbsthemmung anlenkt wird.
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Das Drehmomentwerkzeug 100 weist ein längliches Gehäuse 110 mit einem Griff 112 am einen Ende 114 des Gehäuses 110 auf. Am anderen Ende 118 ist eine Werkzeugaufnahme 120 vorgesehen. In die Werkzeugaufnahme 120 können austauschbar Ein- oder Aufsteckwerkzeuge angebracht sein. Die Ein- oder Aufsteckwerkzeuge dienen zur Aufnahme von Werkstücken, bei denen das Drehmoment und/oder der Drehwinkel bestimmt bzw. aufgebracht werden müssen.
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In dem Gehäuse 110 ist ein Kopfhebel 122 um einen Zapfen 124 gelagert. Die Werkzeugaufnahme 120 ist an dem Ende 118 mit dem Kopfhebel 122 verbunden. Am anderen Kopfhebelende 126 ist eine Absatzkante 128 vorgesehen. Der Kopfhebel 122 wird durch einen Untersetzungsmechanismus 130 angelenkt.
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Der Untersetzungsmechanismus 130 enthält einen Untersetzungshebel 132. Der Untersetzungshebel 132 ist über einen Lagerzapfen 136 gelagert. Der Kopfhebel 122 und der Untersetzungshebel 132 sind so angeordnet und ausgebildet, dass sie ineinander greifen.
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An dem Untersetzungshebel 132 ist ein Messelement 150 angeordnet, welches das jeweilige Drehmoment erfasst. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Messelement 150 um ein Dehnungsmessstreifen, welcher das jeweilige Drehmoment in ein entsprechendes elektrisches Signal wandelt. Dieses elektrische Signal wird an eine Mess- und Steuerelektronik 152 zum Verarbeiten und Erfassen des jeweils anliegenden Drehmoments als Istwert geleitet. Die Mess- und Steuerelektronik 152 befindet sich im Gehäuse 110 im Bereich des Griffs 112. Dort ist auch eine Spannungsversorgung 154 angeordnet, welche als wiederaufladbare Akkumulatoren ausgebildet ist. Die Spannungsversorgung 154 versorgt neben der Mess- und Steuerelektronik 152 einen elektrisch ansteuerbaren Auslöseschalter 156.
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Die Mess- und Steuerelektronik 152 enthält einen Prozessor und einen Speicher, welche in vorliegender Abbildung nicht dargestellt sind. Die mit dem Messelement 150 bestimmten Drehmomente werden mit einem Sollwert verglichen. Der Sollwert ist in dem Speicher der Mess- und Steuerelektronik 152 gespeichert. Der Sollwert kann über eine Eingabeeinheit 158 als Stellvorrichtung manuell eingegeben werden. Zur Eingabe mit der Eingabeeinheit 158 werden Tasten verwendet.
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Der Vergleich von dem jeweiligen Istwert mit dem Sollwert wird analog zu dem Drehmomentwerkzeug gemäß 1 durch den Prozessor durchgeführt. Stimmen der Istwert dem Sollwert überein, dann wird von der elektronischen Mess- und Steuerelektronik 152 ein Auslösesignal generiert, welches über einen Leistungsverstärker 160 auf den Auslöseschalter 156 gegeben wird. Der Auslöseschalter 156 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als ein elektrischer Hubmagnet ausgebildet. Der Hubmagnet besteht aus einem Eisenstab 162 mit einem keilförmigen Ende 164 und einer den Eisenstab umgebenen Spule 163. Der Eisenstab 162 ist mit einer Druckfeder 165 vorgespannt. Das keilförmige Ende 164 des Eisenstabs 162 verfügt über eine Steilkante 170. Der Eisenstab 162 wird nach unten von einer drehbar gelagerten Rolle 172 abgestützt. Der Untersetzungshebel 132 weist ferner einen Vorsprung 174 auf, in der eine Rolle 176 gelagert ist. Die Rollen 172 und 176 sind senkrecht gegenüberliegend angeordnet. Das keilförmige Ende 164 ragt zwischen die Rollen 172 und 176. Ein weiteres Durchgleiten des Eisenstabs 162 zwischen den Rollen 172, 176, wird durch die Steilkante 170 verhindert. Das Drehmomentwerkzeug 110 wird ausgelöst, indem der Eisenstab 162 gegen die Federkraft der Druckfeder 165 in Richtung des Griffs 112 zurückgezogen wird. Der Untersetzungshebel 132 bewegt sich dann um den Lagerzapfen 136 im Uhrzeigersinn und unterbricht die Krafteinleitung zur Übertragung eines Drehmoments auf den Kopfhebel 122.
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Eine Anzeige 188 dient insbesondere zum Darstellen des Istwertes und des eingestellten Sollwertes. Die Anzeige 188 befindet sich dazu im Bereich des Griffs 112 des Drehmomentwerkzeuges 110.
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Im Bereich des Griffs 112 ist ferner eine Funkschnittstelle 190 eingearbeitet. Die Funkschnittstelle 190 ist mit der Mess- und Steuerelektronik 152 gekoppelt. Anstelle der manuellen Eingabe des Sollwertes über die Eingabeeinheit 158 kann der Sollwert auch über die Funkschnittstelle 190 übertragen werden. Die Funkschnittstelle 190 genügt auch Anforderungen, Messwerte und/oder Messprotokolle an ein externes Gerät mit entsprechender Schnittstelle zu übertragen. Diese können gegebenenfalls auch in dem Speicher der Mess- und Steuerelektronik 152 zwischengespeichert sein.
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In dem Drehmomentwerkzeug 100 ist ferner ein Drehwinkelgeber 192 zum Erfassen des Drehwinkels vorgesehen. Der Drehwinkelgeber 192 übermittelt seinen jeweiligen Drehwinkel, mit dem ein Werkstück angezogen wurde, als elektrisches Signal an die Mess- und Steuerelektronik 152. Auch bei einem festgelegten Sollwert des Drehwinkels kann das Drehmomentwerkzeug 110 auslösen. Die jeweils gemessenen Werte können unmittelbar über die Funkschnittstelle 192 an ein externes Gerät weitergeleitet oder auf der Anzeige 188 angezeigt werden.
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4a und 4b zeigen jeweils ein Ausschnitt eines Drehmomentwerkzeugs 210, bei dem ein Auslöseschalter 256 zum Auslösen auf eine Schaltkante 212 wirkt. In 4a wird der Zustand dargestellt, bei dem das Drehmomentwerkzeug 210 nicht ausgelöst ist. In 4b wird der Zustand dargestellt, bei dem das Drehmomentwerkzeug 210 ausgelöst ist. Eine Werkzeugaufnahme 230 ist am Ende des Drehmomentwerkzeugs 210 vorgesehen. In die Werkzeugaufnahme 230 können austauschbar Ein- oder Aufsteckwerkzeuge angebracht sein. Die Ein- oder Aufsteckwerkzeuge dienen zur Aufnahme von Werkstücken, bei denen das Drehmoment und/oder der Drehwinkel bestimmt werden müssen. Ein Untersetzungshebel 214 wirkt auf einen Kopfhebel 216. Der Untersetzungshebel 214 wird durch einen Schalthebel 218, welcher die Schaltkante 212 aufweist angelenkt. Der Schalthebel 218 verfügt dazu über ein Kopfende 220, welches aus zwei Kreisabschnitten 222, 224 mit unterschiedlichen Radien besteht. Im nicht ausgelösten Zustand hält der Kreisabschnitt 222 mit dem größeren Radius den Untersetzungshebel 214 des Drehmomentwerkzeugs 210, siehe 4a. Im ausgelösten Zustand rutscht der Untersetzungshebel auf den Kreisabschnitt 224 mit dem kleineren Radius. Ausgelöst wird das Drehmomentwerkzeug mit dem elektrischen Auslöseschalter 256 der einen Schalthebel 218 betätigt, welcher den Untersetzungshebel zum Auslösen gemäß 4b ansteuert.
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5a und 5b zeigen jeweils einen Ausschnitt eines Drehmomentwerkzeugs 310, bei dem der Auslöseschalter 56 zum Auslösen auf einen Kniehebel 312 wirkt. Mit 5a wird der Zustand dargestellt, bei dem das Drehmomentwerkzeug 310 nicht ausgelöst ist. In 5b wird der Zustand dargestellt, bei dem das Drehmomentwerkzeug 310 ausgelöst ist. Dabei ist ein Kopfhebel 314 mit einem Untersetzungsmechanismus 316 über einem Gelenkarm 318 verbunden. Im nicht ausgelösten Zustand gemäß 5a ist der Abstand zwischen Untersetzungsmechanismus 316 und Kopfhebel 314 verkürzt. Es bildet sich ein knieförmiges Gelenk. Im ausgelösten Zustand wird der Weg verlängert, so dass sich der Gelenkarm 318 bis zu einem Anschlagzapfen 320 streckt. Eine Werkzeugaufnahme 322 ist am Ende des Drehmomentwerkzeugs 310 vorgesehen. In die Werkzeugaufnahme 322 können austauschbar Ein- oder Aufsteckwerkzeuge angebracht sein. Die Ein- oder Aufsteckwerkzeuge dienen zur Aufnahme von Werkstücken, bei denen das Drehmoment und/oder der Drehwinkel bestimmt werden müssen.
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6a und 6b zeigen ein Drehmomentwerkzeug, bei dem der Auslöseschalter zum Auslösen auf einen Kippwürfel 412 wirkt. 6a zeigt den Zustand, bei dem das Drehmomentwerkzeug 410 nicht ausgelöst ist. In 6b wird der Zustand dargestellt, bei dem das Drehmomentwerkzeug 410 ausgelöst ist. Eine Werkzeugaufnahme 420 ist am Ende des Drehmomentwerkzeugs 410 vorgesehen. In die Werkzeugaufnahme 420 können austauschbar Ein- oder Aufsteckwerkzeuge angebracht sein. Die Ein- oder Aufsteckwerkzeuge dienen zur Aufnahme von Werkstücken, bei denen das Drehmoment und/oder der Drehwinkel bestimmt werden müssen. Der Kippwürfel 412 befindet sich zwischen einem Kopfhebel 414 und einem Untersetzungshebel 416 des Drehmomentwerkzeuges. Im nicht ausgelösten Zustand des Drehmomentwerkzeugs 410 entspricht der Abstand zwischen den Enden des Kopfhebels 414 und dem Untersetzungshebel 416 der Seitenlänge des Kippwürfels 412. Die gesamte Fläche einer Seite des Kippwürfels 412 steht jeweils mit dem Kopfhebel 414 und mit dem Untersetzungshebel 416 in Kontakt. Der Kopfhebel 414 erhält dadurch auf dem Kippwürfel 412 eine stabile Lage. Im ausgelösten Zustand gemäß 6b wird der Abstand zwischen den Enden des Kopfhebels 414 und dem Untersetzungshebel 416 durch einen Auslöseschalter (nicht dargestellt) verlängert. Damit kann der Kippwürfel 412 zum Auslösen des Drehmomentwerkzeuges auf die Würfelkante kippen, wie in 6b dargestellt ist.
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7a und 7b zeigen ein Drehmomentwerkzeug 510, bei dem ein nicht dargestellter Auslöseschalter zum Auslösen auf eine Nockenscheibe 512 wirkt. Dabei stellt 7a den nicht ausgelösten Zustand und 7b den ausgelösten Zustand des Drehmomentwerkzeugs 510 dar. Eine Werkzeugaufnahme 520 ist am Ende des Drehmomentwerkzeugs 510 vorgesehen. In die Werkzeugaufnahme 520 können austauschbar Ein- oder Aufsteckwerkzeuge angebracht sein. Die Ein- oder Aufsteckwerkzeuge dienen zur Aufnahme von Werkstücken, bei denen das Drehmoment und/oder der Drehwinkel bestimmt werden müssen. Der Kopfhebel 512 ist als Nockenscheibe mit einer Ausnehmung 514 ausgebildet. An dem zur Ausnehmung 514 der Nockenscheibe 512 zeigenden Ende eines Untersetzungshebels 516 ist eine drehbare Rolle 518 angeordnet. Die drehbare Rolle 518 ragt im nicht ausgelösten Zustand des Drehmomentwerkzeugs 510 in die Ausnehmung 514. Beim Auslösen gemäß 7b wird der Untersetzungshebel 516 freigegeben, so dass sich dieser ein wenig zurückschieben lässt. Die Nockenscheibe 512 kann sich dadurch drehen.
