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Die
Erfindung betrifft ein Schraubwerkzeug mit einem eine Abtriebsdrehachse
definierenden Abtriebskopf, mit einem Antriebsarm, der in einer
Hauptarbeitsstellung in einem Arbeitswinkel von insbesondere etwa
90° zur Abtriebsdrehachse vom Arbeitskopf abragt, und mit
einer drehmomentempfindlichen Einrichtung zur Begrenzung, zum Anzeigen
oder zum Messen eines über die Abtriebsdrehachse auf eine
Verschraubung oder dergleichen aufgebrachten Drehmoments.
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Drehmomentschlüssel
der zuvor beschriebenen Art sind im Stand der Technik bekannt. So
offenbart bspw. die
DE 94 15
973 einen Drehmomentschlüssel mit einer elektrischen
drehmomentempfindlichen Einrichtung. Das von der elektrischen drehmomentempfindlichen
Einrichtung erzeugte elektrische Signal wird von einer Umrechnungseinheit
in einen mit einer Sichtanzeige sinnlich wahrnehmbaren Messwert
umgewandelt.
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Die
DE 20 2006 005 695
U1 beschreibt einen Drehmomentschlüssel mit einem
umschaltbaren Freilaufgesperre, bei dem das Erreichen eines voreinstellbaren
Grenzdrehmoments angezeigt wird. Die Anzeige erfolgt hier über
ein akustisch wahrnehmbares Signal.
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Im
Stand der Technik sind ferner Drehmomentschlüssel bekannt,
bei denen abhängig von der Höhe des aufgebrachten
Drehmoments eine Feder gespannt oder ein Biegeabschnitt gebogen
wird. Diese, im Wesentlichen mechanisch arbeitenden Drehmomentschlüssel
besitzen in der Regel einen Zeiger, der mit einer Skala zusammenwirkt.
Die Stellung des Zeigers relativ zur Skala entspricht dabei der
Höhe des momentan aufgebrachten Drehmoments.
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Aus
der
EP 1 731 114 A1 ist
ein Drehmomentschlüssel zur Begrenzung eines Drehmomentes vorbekannt.
Auch hier wird abhängig von der Höhe des aufgebrachten
Drehmoments eine Feder gespannt. Wird das Grenzdrehmoment erreicht,
so löst eine Kupplung aus. Mit diesem Schlüssel
können nur Drehmomente bis zu einem voreingestellten Drehmoment
aufgebracht werden.
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Alle
zuvor genannten gattungsgemäßen Schraubwerkzeuge
haben den Nachteil, dass sie nur in einer einzigen Arbeitsstellung
betrieben werden können, in der der Arbeitswinkel zwischen
Abtriebsdrehachse und Erstreckungsrichtung des Antriebsarmes etwa
90° entspricht.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Arbeitsspektrum eines
gattungsgemäßen Schraubwerkzeuges zu vergrößern.
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Aus
der
DE 10 2007
049 304 A1 ist ein Schraubwerkzeug bekannt, bei dem der
Arbeitskopf, der einen Abtriebsmehrkant trägt, drehbeweglich
in einer Gabel eines Kopfabschnittes des Antriebsarmes gelagert
ist. Die Gelenkachse, mit der der Abtriebskopf in der Gabel gelagert
ist, schneidet dabei die Abtriebsdrehachse. Durch diesen Schnittpunkt verläuft
die Erstreckungsachse des Antriebsarmes, so dass sämtliche
Achsen in einer Hauptarbeitsstellung im Wesentlichen senkrecht aufeinander
stehen.
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Die
erfindungsgemäße Weiterbildung eines gattungsgemäßen
Schraubwerkzeuges sieht vor, dass der Antriebsarm derart gelenkig
am Abtriebskopf befestigt ist, dass der Arbeitswinkel, wie aus der
DE 10 2007 049 304
A1 grundsätzlich bekannt, veränderbar
ist. So ist insbesondere vorgesehen, dass der Arbeitskopf in verschiedenen
vorgegebenen Winkelstellungen am Antriebsarm festlegbar ist. Im
Kopfabschnitt des Antriebsarmes kann hierzu ein Blockierelement
vorgesehen sein. Letzteres kann einen Blockierstift umfassen, der
von einem Schieber von einer Fesselungsstellung in eine Lösestellung
gebracht wird. Ein Kopfabschnitt des Blockierstiftes kann in verschiedene
Rastöffnungen des Abtriebskopfes eingreifen, so dass der
Antriebsarm nicht nur in einem Arbeitswinkel von 90°, sondern
auch in geringeren Arbeitswinkeln festlegbar ist. Im einfachsten Falle
ist nur eine zusätzliche Rastöffnung vorhanden, die
gegenüber der Hauptarbeitsstellung um 15° versetzt
liegt, so dass in dieser Stellung der Antriebsarm um 15° geneigt
zur Drehebene der Abtriebsdrehachse abragt. Die erfindungsgemäße
Weiterbildung des Abtriebskopfes sieht zudem vor, dass letzterer
ein Freilaufgesperre aufweisen kann, welches mittels eines Umschalters
richtungsumschaltbar ist. Es kann ebenfalls vorgesehen sein, dass
der Arbeitskopf um 180° drehbar am Kopfabschnitt des Antriebsarmes angelenkt
ist. Er kann dann ausgehend von den beiden um 180° versetzt
liegenden Hauptarbeitsstellungen jeweils in eine Geneigtstellung
gebracht werden.
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Mit
dem Verstellen des Arbeitswinkels von einer Hauptarbeitsstellung,
in der er etwa 90° beträgt, hin zu einer weiteren
Arbeitsstellung, in welcher der Arbeitswinkel bspw. 75° beträgt, ändern
sich die Hebelverhältnisse des Werkzeuges. Die wirksame
Länge des Antriebsarmes, also der in die Drehebene projizierte
Abstand des Griffs von der Abtriebsdrehachse, verkürzt
sich. Die Messung des Drehmoments erfolgt über eine Biegekraftmessung.
Bei gleicher Kraft führt die Verkürzung der wirksamen
Armlänge zu einer Verminderung des Drehmoments. Diese Änderungen
der Hebelverhältnisse werden erfindungsgemäß durch
Kompensationsmittel ausgeglichen, damit die drehmomentempfindliche
Einrichtung keine verfälschten Drehmomente anzeigt oder
keine verfälschten Drehmomente als Messwerte liefert oder nicht
bei einem anderen Drehmoment zur Begrenzung auslöst. Bei
einem einfach mechanisch arbeitenden Drehmomentschlüssel,
bei dem der Abtriebskopf gelenkig am Antriebsarm sitzt, kann die
drehmomentempfindliche Einrichtung einen Zeiger aufweisen, der mit
einer Skala zusammenwirkt. Die jeweilige Zeigerstellung in Bezug
auf die Skala zeigt das gerade aufgebrachte Drehmoment an. Es können zwei
oder mehrere Skalen vorgesehen sein, wobei jede Skala zu einem Arbeitswinkel
kor respondiert. Im einfachsten Falle, bei dem neben der Hauptarbeitsstellung
nur eine weitere Arbeitsstellung möglich ist, sind lediglich
zwei Skalen vorgesehen, wobei die beiden Skalen jeweils zu einem
Arbeitswinkel korrespondieren. Die Skalen können auf einem
gemeinsamen Skalenträger sitzen. Letzterer kann sich in
der Nähe des Griffs befinden. Der Zeiger kann mit einem festen
Ende am Kopfabschnitt des Antriebsarmes befestigt sein. Der Zeiger
kann sich parallel zur Erstreckungsrichtung des Antriebsarmes erstrecken und
mit seinem freien Ende die Anzeigefunktion ausüben. Das
freie Ende des Zeigers kann zwei Spitzen aufweisen, die jeweils
mit einer der beiden Skalen zusammenwirken. In einer Weiterbildung
der Erfindung ist vorgesehen, dass sich der Zeiger oder die Skala abhängig
von dem jeweils aufgebrachten Drehmoment bevorzugt gegen die Rückstellkraft
einer Feder verlagern. Der Verlagerungsweg entspricht dabei der jeweils
aufgebrachten Biegekraft bzw. dem jeweils aufgebrachten Drehmoment.
Es kann sich dabei um eine Parallelverschiebung handeln. Zum Ausgleich der
sich beim Ändern des Arbeitswinkels mitändernden
Hebelverhältnisse ist eine Ergänzungsverlagerung
des Zeigers oder der Skala vorgesehen. Alternativ dazu kann der
Skalenträger aber auch verdreht werden. Er kann bspw. mehrere
Skalen tragen, die jeweils einer Arbeitswinkelstellung zugeordnet
sind. Abhängig von der Arbeitswinkelstellung wird eine
der mehreren Skalen in den Wirkbereich des Zeigers gebracht. Dies
kann durch Drehen eines zylinderförmigen Skalenträgers
erfolgen. Der Drehantrieb kann mechanisch über ein Rändelrad
erfolgen. Es ist aber auch möglich, die Skala elektrisch
drehanzutreiben. In letzterem Falle ist es von Vorteil, wenn der
Drehmomentschlüssel einen Sensor umfasst, mit dem der gerade
eingestellte Arbeitswinkel ermittelbar ist. Im einfachsten Falle
kann es sich um einen Positionssensor handeln, der bspw. die Eindringtiefe
des Blockierstiftes in die ihm zugeordnete Rastöffnung
misst. Rastöffnungen, die zu unterschiedlichen Arbeitswinkeln
korrespondieren, können dabei verschiedene Tiefen aufweisen,
so dass über die Eindringtiefe die Winkelstellung ermittelbar
ist. Abhängig von der vom Sensor ermittelten Arbeitswinkelstellung
wird die Skala verstellt. Die Erfindung betrifft darüber hinaus auch
solche Drehmomentschlüssel, bei denen ein Auslösedrehmoment über
die Spannkraft einer vorgespannten Druckfeder eingestellt wird.
Bei Erreichen dieses Drehmomentes gibt der Drehmomentschlüssel
ein sinnlich erfassbares Signal ab. Dieses Signal kann ertastbar
sein, es kann optisch erfassbar sein oder es kann hörbar
sein. Es ist ein motorischer Verstellantrieb vorgesehen, um die
Vorspannung der das Grenzdrehmoment definierenden Druckfeder abhängig
von der Arbeitsstellung zu verändern. Der elektromotorische
Antrieb kann mit einer Spindel zusammenwirken, die einen Spannkolben
verlagert. Auch hier wird der Arbeitswinkel bevorzugt von einem
Sensor ermittelt.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen
erläutert. Es zeigen:
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1 die
Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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2 eine
Seitenansicht des ersten Ausführungsbeispiels in der Hauptarbeitsstellung,
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3 eine
Darstellung gemäß 2 in einer Arbeitsstellung
mit vermindertem Arbeitswinkel α,
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4 ein
zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Darstellung
gemäß 1,
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5 ein
drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Darstellung
gemäß 2, jedoch mit aufgebrochenem
Kopfabschnitt 3' des Antriebsarmes,
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6 eine
Darstellung gemäß 5 mit verändertem
Arbeitswinkel α,
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7 eine
Darstellung gemäß 1 eines vierten
Ausführungsbeispiels mit aufgebrochenem Antriebsarm 3 in
einer nicht ausgelösten Stellung,
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8 eine
Darstellung gemäß 7 in einer ausgelösten
Stellung,
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9 ein
fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer
Darstellung gemäß 1 und
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10 ein
sechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Darstellung
gemäß 1.
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Bei
dem in den
1 bis
4 dargestellten ersten
Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen Drehmomentschlüssel,
dessen Grundaufbau im Wesentlichen mit den Schraubwerkzeugen übereinstimmt,
die die
DE 10
2007 049 304 A1 beschreibt. Das Schraubwerkzeug besitzt
einen langgestreckten Antriebsarm
3, von dem in den Figuren
lediglich die beiden Endabschnitte im Detail dargestellt sind. Ein Ende
des Antriebsarmes
3 wird von einem Griff
8 ausgebildet.
Das gegenüberliegende Ende des Antriebsarmes
3 bildet
einen Kopfabschnitt
3' aus. Zwischen dem Kopfabschnitt
3' und
dem Griff
8 erstreckt sich eine Zone von im Wesentlichen
gleichmäßigem Querschnitt. Diese Zone ist bei
dem in den
1 bis
3 dargestellten
ersten Ausführungsbeispiel als Biegezone
13 ausgebildet.
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Der
Kopfabschnitt 3' bildet endseitig eine Gabel 11 aus
mit einem runden Gabelmaul. In diesem Gabelmaul befindet sich der
Abtriebskopf 2. Der Abtriebskopf 2 hat bezogen
auf seine Drehebene 36 eine im Wesentlichen kreisrunde
Umrisskontur. Die Gelenkachse 4, um die der Abtriebskopf 2 verdreht werden
kann, verläuft durch die Endabschnitte der das Gabelende 11 ausbildenden
Gabelzinken. Die Gelenkachse 4 schneidet die Abtriebsdrehachse 1, die
durch die Position eines Abtriebsmehrkantes 10 definiert
wird. Die Erstreckungsachse 14 des Antriebsarmes 3 verläuft
durch den Schnittpunkt von Gelenkachse 4 und Abtriebsdrehachse 1.
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Aus
den 5 bis 6, die hinsichtlich der drehmomentempfindlichen
Einrichtung und der Kompensationsmittel das dritte Ausführungsbeispiel
betreffen, ist der innere Aufbau des Kopfabschnittes 3' und
des Arbeitskopfes 2 zu erkennen. Der Arbeitskopf 2 besitzt
in diametraler Gegenüberlage jeweils eine Hauptrastöffnung 18,
zum Eintritt eines Rastkopfes 17' eines Blockierstiftes 17,
welcher in einer Höhlung des Kopfabschnittes 3' gelagert
ist. Durch Eintritt des Blockierkopfes 17' in diese Rastöffnung 18 kann
der Abtriebskopf 2 in zwei um 180° versetzt liegenden
Schwenkstellungen schwenkblockiert werden. Ein Verschwenken des
Arbeitskopfes 2 ist möglich, wenn der Blockierstift 17 gegen
die Rückstellkraft einer Feder aus der Rastöffnung 18 herausgezogen
wird. Dies erfolgt durch Betätigen der beiden auf den voneinander
wegweisenden Breitseiten des Kopfabschnittes 3' angeordneten
Rastschiebern 12.
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Um
einen Winkel von etwa 15° bezogen auf die Gelenkachse 4 versetzt
sind neben den Hauptrastöffnungen 18 jeweils Nebenrastöffnungen 18' vorgesehen.
Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel
ist die Bohrungstiefe der Nebenrastöffnung 18' geringer
als die Bohrungstiefe der Hauptrastöffnung 18.
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Der
Abtriebskopf 2 kann ein umschaltbares Freilaufgetriebe
aufweisen. Dieses ist in den Ausführungsbeispielen nicht
dargestellt. Die Kuppe 9, die auf der dem Abtriebsmehrkant 10 gegenüberliegenden
Seite vorgesehen ist, kann dann als Umschalter für das
Freilaufgesperre wirken.
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In
den Ausführungsbeispielen dient die Kuppe 9 als
Drucktaster, der gegen die Rückstellkraft einer Druckfeder 20 verlagert
werden kann, um eine Rastkugel 19 aus einer Sperrstellung
in eine Freigabestellung zu verlagern, in welcher die Rastkugel 19 in
eine Nische 22 eines Riegelschiebers 21 eintaucht.
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Das
in den 1 bis 3 dargestellte Ausführungsbeispiel
besitzt eine drehmomentempfindliche Einrichtung in Form eines Zeigers 5,
der mit seinem festen Ende 5' am Kopfabschnitt 3' befestigt
ist. Der Zeiger 5 erstreckt sich über die gesamte
Länge der Biegezone 13 parallel zur Erstreckungsrichtung 14 des
Armes 3. In einer Axialzone des Antriebsarmes, die dem
Griff 8 benachbart ist, ist ein Skalenträger 7 angebracht.
Auf dem Skalenträger 7 befinden sich zwei parallel
zueinander angeordnete Skalen 6, 6'. Das freie
Ende 5'' des Zeigers 5 besitzt zwei Spitzen. jede
Spitze korrespondiert zu einer der beiden Skalen 6, 6'.
Die Skala 6 ist für Drehmomente kalibriert, wenn
der Antriebsarm 3 die in 2 dargestellte
Hauptarbeitsstellung einnimmt, in welcher der Arbeitswinkel α zwischen
der Erstreckungsrichtung des Armes 14 und der Abtriebsdrehachse 1 etwa
90° beträgt. Die Skala 6' korrespondiert
zu einer Arbeitswinkelstellung α, wie sie in der 3 dargestellt
ist. Der Winkel α beträgt dort etwa 75°,
weil die Drehebene 36 um einen Winkel β von 15° zur
Erstreckungsrichtung des Armes 14 geneigt ist.
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Bei
dem in der 4 dargestellten Ausführungsbeispiel
wird die drehmomentempfindliche Einrichtung von zwei Dehnungsmessstreifen 23 im
Bereich einer Biegezone 13 des Armes 3 ausgebildet. Die
Dehnungsmessstreifen 23 liefern elektrische Signale, die
einem Drehmoment zugeordnet werden können. Diese Zuordnung
macht eine nicht dargestellte elektrische Umrecheneinheit, die auch
die elektrische Digitalanzeige 15 mit Werten versorgt. Die
Umrechnung der Messwerte der Dehnungsmessstreifen 23 in
Anzeigewerte erfolgt unter Berücksichtigung des Arbeitswinkels α.
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Bei
dem in den 5 und 6 dargestellten
dritten Ausführungsbeispiel ist ein elektrischer Sensor 16 vorgesehen.
Dieser besitzt einen Taststift 16', mit dem die Eintauchtiefe
des Rastkopfes 17' des Raststiftes 17 in die Rastöffnungen 18, 18' gemessen
werden kann. Da der Blockierstift 17 je nach Arbeitswinkel α unterschiedlich
tief in die verschieden tiefen Rastöffnungen, 18, 18' eintaucht,
kann über den Sensor 16 der Arbeitswinkel α bestimmt
werden. Über diesen zusätzlichen elektrischen
Informationswert kann die Umrecheneinheit die erforderliche Information
bekommen, wie sie aus den Messwerten des Dehnungsmessstreifens 23 unter
Berücksichtigung des Arbeitswinkels α die Anzeige 15 mit
Werten speist.
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Es
sind auch anders gestaltete Sensoren denkbar, um den Arbeitswinkel α zu
ermitteln. Beispielsweise können derartige Sensoren optisch
wirken. Mit derartigen Sensoren können bspw. Winkelmarkierungen
auf dem Arbeitskopf 2 abgetastet werden.
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Das
in den 7 und 8 dargestellte vierte Ausführungsbeispiel
betrifft einen sogenannten ”Klicker”. Ein Arm 27,
welcher vom Kopfabschnitt 3 abragt, ist um einen Drehzapfen 28 drehbar
in einer Höhlung des Antriebsarmes 3 angeordnet.
Auf der Stirnfläche des freien Endes des Armes 27 stützt
sich ein etwa würfelförmiger Auslösekörper 26 ab.
Dieser wird von einem Spannkörper 25 belastet,
der sich an einer vorgespannten Druckfeder 24 abstützt.
Die Vorspannung der Druckfeder 24 kann über einen
Spannkolben 29 eingestellt werden mit Hilfe einer Spannspindel 30,
die in einem Widerlager 33 gelagert ist und die von einem
Elektromotor 31 drehangetrieben werden kann. Die erforderliche
Energie liefern im Griff 8 angeordnete Batterien 32.
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Wird
ein durch die Vorspannung der Druckfeder 24 definiertes
Grenzdrehmoment auf den Arm 27 bezogen auf den Drehzapfen 28 ausgeübt,
so kann der Arm 27 unter gleichzeitigem Verschwenken des Auslösekörpers 26 in
die in 8 dargestellte Schwenkstellung ausweichen. Er
schlägt dann an die Wandung des Armes 3 an. Dies
ist hörbar bzw. ertastbar. Es handelt sich hier um eine
akustische bzw. ertastbare Anzeige.
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Um
das Grenzdrehmoment einem geänderten Arbeitswinkel α anzupassen,
ist vorgesehen, dass die Vorspannung der Druckfeder 24 abhängig vom
Arbeitswinkel α geändert wird. Dies erfolgt mittels
des Spindelmotors 31.
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Bei
dem in der 9 dargestellten fünften Ausführungsbeispiel
wird das Drehmoment von einem Zeiger 5 auf einer Skala 6 angezeigt.
Zur Kompensation der sich beim Ändern des Arbeitswinkels mitverändernden
Hebelverhältnisse ist hier vorgesehen, dass sich die Skala
in Bezug auf den Zeiger bei einer Änderung des Arbeitswinkels α verschiebt.
Dies ist mit dem Doppelpfeil 34 angedeutet. Alternativ dazu
kann sich aber auch die Stellung des Zeigers 5 verändern.
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Bei
dem in der 10 dargestellten sechsten Ausführungsbeispiel
ist ein etwa zylindrischer Skalenträger 7 vorgesehen,
der zumindest zwei Skalen 6, 6' trägt. Ändert
sich der Arbeitswinkel α, wird der Skalenträger 7 um
seine Achse gedreht, so dass eine jeweils andere Skala 6, 6' mit
dem Zeiger 5 zusammenwirkt. Die Verdrehung des Skalenträgers 7 kann über
einen Drehantrieb 35 erfolgen. Letzterer kann von einer
Rändelmutter gebildet sein. Es ist aber auch möglich,
hier einen elektrischen Drehantrieb vorzusehen und diesen mit einer
Sensoranordnung zur Ermittlung des Arbeitswinkels α zu
koppeln.
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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) voll haltlich mit einbezogen, auch zu
dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender
Anmeldung mit aufzunehmen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 9415973 [0002]
- - DE 202006005695 U1 [0003]
- - EP 1731114 A1 [0005]
- - DE 102007049304 A1 [0008, 0009, 0022]