DE102010040150A1

DE102010040150A1 - Screwing tool for automatically tightening of screws, has motor-driven tightening unit, which detects and attracts screw, and tool has measuring device for detecting ferromagnetic properties of screw

Info

Publication number: DE102010040150A1
Application number: DE201010040150
Authority: DE
Inventors: Kim Führer
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2010-09-02
Filing date: 2010-09-02
Publication date: 2012-03-08

Abstract

The screwing tool (1) has a motor-driven tightening unit (4), which detects and attracts the screw. The tool has a measuring device for detecting ferromagnetic properties of the screw. The measuring device is formed as a reed sensor (6) and is designed as a Hall-effect sensor.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verschraubungswerkzeug zum automatischen Anziehen von Schrauben nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Verschraubungswerkzeug mit automatischer Schraubenzuführung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 10.The invention relates to a screwing tool for automatic tightening of screws according to the preamble of claim 1 and a screwing tool with automatic screw feed according to the preamble of claim 10.

Der Erfindung liegt das Problem zu Grunde, dass Schrauben mit unterschiedlichen Werkstoffen bei der automatischen Verschraubung mit Verschraubungswerkzeugen nicht erkannt werden können, wenn sie äußerlich die gleiche Form aufweisen. Verwechslungen von Stahl- und Aluminiumschrauben können dazu führen, dass eine Aluminiumschraube, die mit einem Drehmoment für eine Stahlschraube angezogen wird, abreißt oder zu stark angezogen ist, sodass sie im Betrieb bei Belastung abreißt. Die Folgen und Kosten eines derartigen Schraubenbruches sind erheblich.The invention is based on the problem that screws with different materials in the automatic screw with Verschraubungswerkzeugen can not be recognized if they have the same external shape. Mixing steel and aluminum screws can cause an aluminum screw that is tightened with a torque for a steel bolt to break or over tighten, causing it to break during operation under load. The consequences and costs of such a screw break are significant.

Durch die DE 39 16 626 A1 wurde ein automatischer Schrauber mit einer Messvorrichtung bekannt, welche das Vorhandensein einer metallischen Schraube oder deren Nichtvorhandensein erkennt. Die Messvorrichtung ist nur geeignet, eine metallische Schraube zu detektieren, sie ist jedoch in der Lage, den Werkstoff der Schraube zu erkennen, beispielsweise, ob es sich um eine Schraube aus einem Aluminium- oder einem Eisenwerkstoff handelt.By the DE 39 16 626 A1 An automatic screwdriver has been known with a measuring device which detects the presence of a metallic screw or its absence. The measuring device is only capable of detecting a metallic screw, but it is capable of detecting the material of the screw, for example, whether it is a screw made of an aluminum or an iron material.

Durch die DE 101 11 979 A1 wurde ein Schraubgerät mit automatischer Schraubenzuführung bekannt, ein so genannter Zuführschrauber mit einem Zuführkanal. Bei dem bekannten Zuführschrauber ist eine Messvorrichtung vorgesehen, welche das Anzugsmoment der Schraube berührungslos misst. Dazu weist das Schraubwerkzeug einen magnetisch modifizierten Bereich auf, welcher mit der Messvorrichtung zusammenwirkt. Die Messung des Drehmoments, d. h. des Anzugsmomentes der Schraube erfolgt dann unter Ausnutzung des magnetoelastischen Effekts.By the DE 101 11 979 A1 a screwdriver with automatic screw feed was known, a so-called feed screwdriver with a feed channel. In the known Zuführschrauber a measuring device is provided which measures the tightening torque of the screw contactless. For this purpose, the screwing tool has a magnetically modified area which cooperates with the measuring device. The measurement of the torque, ie the tightening torque of the screw is then taking advantage of the magnetoelastic effect.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einem Verschraubungswerkzeug der eingangs genannten Art vor Beginn des Verschraubungsvorganges festzustellen, ob die jeweils vom Verschraubungswerkzeug aufgenommene Schraube aus einem ferritischen Werkstoff (Eisenwerkstoff) oder einem Nicht-Eisenwerkstoff, z. B. einem Aluminiumwerkstoff besteht. Insbesondere soll vermieden werden, dass Stahl- und Aluminiumschrauben bei der Montage miteinander verwechselt werden und versehentlich eine Aluminiumschraube mit einem für eine Stahlschraube ausgelegten Drehmoment angezogen wird.It is an object of the present invention to determine at a screwing tool of the type mentioned before the beginning of the screwing process, whether the respective bolt taken from the screw from a ferritic material (iron material) or a non-ferrous material, eg. B. consists of an aluminum material. In particular, it should be avoided that steel and aluminum screws are confused with each other during assembly and accidentally tightened an aluminum screw with a designed for a steel screw torque.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 10 gelöst, vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The object of the invention is solved by the features of the independent claims 1 and 10, advantageous embodiments emerge from the subclaims.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Werkzeug eine Messeinrichtung zur Erkennung der ferromagnetischen Eigenschaften der Schraube aufweist. Damit wird sichergestellt, dass eine Aluminiumschraube nicht versehentlich mit einem Drehmoment für eine Stahlschraube angezogen wird und abreißt oder aufgrund des zu starken Anzugsmomentes im Betrieb abreißt, was zu einem Versagen des betreffenden Bauteils führen würde.According to the invention, it is provided that the tool has a measuring device for detecting the ferromagnetic properties of the screw. This ensures that an aluminum screw is not inadvertently tightened with a torque for a steel screw and tears off or tears off due to excessive tightening torque in operation, which would lead to failure of the relevant component.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Messeinrichtung als Reed-Sensor oder als Halleffekt-Sensor ausgebildet. Reed- und Halleffekt-Sensoren sind bekannte handelsübliche Bauteile, welche auch als Metall-Detektoren eingesetzt werden können. Dabei reagiert der Reed-Sensor auf jedes magnetisch leitfähige Material. Anstelle eines Magneten – der im Regelfall mit einem Reed-Kontakt zusammenwirkt – wird der Reed-Sensor durch ein Eisenteil aktiviert. Dadurch kann der Reed-Sensor erkennen, ob sich in der Aufnahme des Werkzeuges eine Eisen- oder Stahlschraube befindet oder nicht.According to an advantageous embodiment, the measuring device is designed as a reed sensor or as a Hall effect sensor. Reed and Hall effect sensors are known commercially available components which can also be used as metal detectors. The reed sensor reacts to any magnetically conductive material. Instead of a magnet - which usually interacts with a reed contact - the reed sensor is activated by an iron part. This allows the reed sensor to detect whether there is an iron or steel screw in the tool holder or not.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Messeinrichtung im Bereich des Anzugsmittels angeordnet. Damit wird erreicht, dass sich der Reed-Sensor oder der Halleffekt-Sensor in unmittelbarer Nähe des Schraubenkopfes befindet und somit die Möglichkeit der Detektierung gegeben ist.According to a further preferred embodiment, the measuring device is arranged in the region of the tightening means. This ensures that the reed sensor or the Hall effect sensor is in the immediate vicinity of the screw head and thus the possibility of detection is given.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Anzugsmittel ein Hohlprofil auf, welches dem Profil des Schraubenkopfes, z. B. einem Sechskantprofil entspricht. Das Anzugsmittel, welches über das Werkzeug angetrieben wird, ist somit ähnlich wie eine Schraubnuss oder ein Steckschlüssel ausgebildet.According to a further preferred embodiment, the tightening means on a hollow profile, which the profile of the screw head, z. B. corresponds to a hexagonal profile. The tightening means, which is driven by the tool, is thus similar to a screw nut or a socket wrench.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind das Anzugsmittel, die aufzunehmende Schraube und die Messeinrichtung koaxial zu einer gemeinsamen Achse angeordnet. Damit wird der Vorteil einer kompakten Bauweise erreicht; die Messeinrichtung, insbesondere der Reed-Kontakt ist im Bereich der gemeinsamen Achse fest im Werkzeug angeordnet, während das Anzugsmittel um den feststehenden Reed-Kontakt rotiert.According to a further preferred embodiment, the tightening means, the male screw and the measuring device are arranged coaxially to a common axis. This achieves the advantage of a compact design; the measuring device, in particular the reed contact, is fixedly arranged in the tool in the region of the common axis, while the tightening means rotates about the stationary reed contact.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Reed-Sensor stirnseitig eine Kontaktfläche auf, welche die im Anzugsmittel aufzunehmende Schraube kontaktiert. Damit ist eine einfache Möglichkeit gegeben, bei der Aufnahme der Schraube durch das Werkzeug zu erkennen, ob es sich um einen magnetisch leitenden Werkstoff der Schraube handelt oder nicht. Das Prüfergebnis ist insofern besonders valide, weil ein direkter stirnseitiger Kontakt zwischen Schraube und Reed-Sensor stattfindet.According to a further preferred embodiment, the reed sensor on the front side on a contact surface, which contacts the male in the tightening means screw. This provides an easy way to detect when the screw is received by the tool, whether it is a magnetically conductive material of the screw or not. The test result is particularly valid because a direct frontal contact between screw and reed sensor takes place.

Nach einem weitren Aspekt der Erfindung ist bei einem Verschraubungswerkzeug mit automatischer Schraubenzuführung vorgesehen, dass im Bereich des Zuführkanals eine Messeinrichtung zur Erkennung der ferromagnetischen Eigenschaften der den Zuführkanal passierenden Schrauben vorgesehen ist. Damit kann auch bei einem so genannten Zuführschrauber festgestellt werden, ob die zugeführten Schrauben aus einem Eisen- oder Nicht-Eisenmetall bestehen.According to a weitren aspect of the invention is provided in a screwing tool with automatic screw that a measuring device for detecting the ferromagnetic properties of the feed channel passing screws is provided in the region of the feed channel. Thus it can be determined even with a so-called Zuführschrauber whether the supplied screws made of an iron or non-ferrous metal.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die Messeinrichtung im Bereich des Zuführkanals ebenfalls als Reed-Sensor oder Halleffekt-Sensor ausgebildet sein. Die Messeinrichtung erzeugt in Abhängigkeit von dem Prüfergebnis ein Signal, welches den Schraubvorgang, d. h. das Anziehen der Schraube entweder startet oder blockiert. Damit wird automatisch verhindert, dass eine falsche Schraube, z. B. eine Aluminiumschraube angezogen wird.According to a further preferred embodiment, the measuring device in the region of the feed channel can also be designed as a reed sensor or Hall effect sensor. The measuring device generates a signal depending on the test result, which indicates the screwing operation, ie. H. tightening the screw either starts or blocks. This automatically prevents a wrong screw, eg. B. an aluminum screw is tightened.

Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung können ein Reed-Sensor oder ein Halleffekt-Sensor vorteilhaft in einem automatischen Verschraubungswerkzeug verwendet werden, um ferromagnetische Eigenschaften der Schrauben vor Beginn des Verschraubungsprozesses zu erkennen. Damit können die negativen Folgen einer unzulässig stark angezogenen Schraube vermieden werden.According to another aspect of the invention, a reed sensor or Hall effect sensor can be advantageously used in an automatic bolting tool to detect ferromagnetic properties of the bolts prior to the start of the bolting process. Thus, the negative consequences of an inadmissibly tightened screw can be avoided.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is illustrated in the drawing and will be described in more detail below.

Die einzige Figur zeigt ein teilweise dargestelltes Verschraubungswerkzeug 1, auch kurz Schrauber 1 genannt, welches einen Werkzeugkopf 2 aufweist. Der Werkzeugkopf 2 weist einen Lagerstutzen 3 auf, auf welchem ein als Nuss ausgebildetes Anzugsmittel 4 drehbar und antreibbar angeordnet ist. Die Nuss 4 weist ein Hohlprofil 4a, z. B. ein Innensechskantprofil auf, welches den Kopf 5a einer Schraube 5 aufnimmt. Der Schraubenkopf 5a weist ein dem Hohlprofil entsprechendes Profil, z. B. ein Sechskantprofil auf. Die Schraube 5 und das Anzugsmittel 4 sind koaxial zu einer Achse a angeordnet. Im Bereich der Achse a, welche durch den Lagerstutzen 3 und den Werkzeugkopf 2 verläuft, ist eine als Reed-Sensor 6 ausgebildete Messeinrichtung fest, d. h. nicht drehbar angeordnet. Ein Reed-Sensor umfasst in der Regel einen Reed-Kontakt und einen Magneten (Spule oder Dauermagnet), welcher das Schließen oder Öffnen des Reed-Kontaktes infolge seines Magnetfeldes bewirkt. Es sind jedoch auch als Metalldetektoren modifizierte Reed-Sensoren bekannt, bei welchen anstelle des Magneten ein Eisenteil, d. h. ein magnetisch leitfähiges Metallteil das Auslösen des Reed-Kontaktes bewirkt. Ein derartiger Metalldetektor 6 wird hier erfindungsgemäß verwendet, um festzustellen, ob die Schraube 5 aus einem Eisenwerkstoff besteht oder nicht. Der Reed-Sensor 6 weist eine Stirnfläche 6a auf, welche den Schraubenkopf 5a, welcher von der Nuss 4 aufgenommen ist, kontaktiert. Handelt es sich bei der Schraube 5 um eine Stahlschraube, wird über den Reed-Sensor 6 ein Signal ausgelöst, welches über ein Ausgangskabel 6b einer nicht dargestellten Auswerteelektronik zugeführt wird, welche den Antriebsmotor des Schraubers 1 entweder startet oder blockiert. Falls sich also eine Nichteisenschraube, z. B. eine Aluminiumschraube in dem Anzugsmittel 4 befindet, findet keine Verschraubung statt, die Schraube muss dann ausgetauscht werden.The single figure shows a partially illustrated screwing tool 1 , also short screwdrivers 1 called, which is a tool head 2 having. The tool head 2 has a bearing neck 3 on, on which trained as a nut tightening means 4 is arranged rotatable and driven. The Nut 4 has a hollow profile 4a , z. B. a hexagon socket on which the head 5a a screw 5 receives. The screw head 5a has a profile corresponding to the hollow profile, z. B. on a hexagonal profile. The screw 5 and the suit 4 are arranged coaxially to an axis a. In the area of the axis a, which through the bearing neck 3 and the tool head 2 runs, is as a reed sensor 6 trained measuring device fixed, ie non-rotatably arranged. A reed sensor usually comprises a reed contact and a magnet (coil or permanent magnet), which causes the closing or opening of the reed contact due to its magnetic field. However, there are also known as metal detectors modified reed sensors, in which instead of the magnet, an iron part, ie a magnetically conductive metal part causes the triggering of the reed contact. Such a metal detector 6 is here used according to the invention to determine if the screw 5 made of a ferrous material or not. The reed sensor 6 has an end face 6a on which the screw head 5a which of the nut 4 recorded, contacted. Is it the screw 5 a steel screw is placed over the reed sensor 6 a signal is triggered, which via an output cable 6b an evaluation, not shown, which drives the drive motor of the screwdriver 1 either starts or blocks. So if a non-ferrous screw, z. B. an aluminum screw in the tightening means 4 is located, no screwing takes place, the screw must then be replaced.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Beispielsweise kann das Anzugsmittel auch als Schraubendreher für Schlitz- oder Kreuzschlitzschrauben ausgebildet sein.The invention is not limited to the illustrated embodiment. For example, the tightening means may also be designed as a screwdriver for slotted or Phillips screws.

Darüber hinaus kann der Schrauber auch als so genannter Zuführschrauber mit einem Zuführkanal, in welchem die Schrauben zugeführt werden, ausgebildet sein. In diesem Falle könnte die erfindungsgemäße Messeinrichtung im Bereich des Zuführkanals, den die Schrauben vor ihrer Verschraubung passieren, angeordnet sein. Während die einzelne Schraube die Messeinrichtung passiert, kann von der Messeinrichtung festgestellt werden, ob es sich um eine Schraube aus einem Eisenwerkstoff oder einem Nichteisenmetall handelt. Auch hier kann die Messeinrichtung als Reed- oder Halleffekt-Sensor ausgebildet sein.In addition, the screwdriver can also be designed as a so-called feed screwdriver with a feed channel in which the screws are supplied. In this case, the measuring device according to the invention could be arranged in the region of the feed channel which the screws pass before their screwing. While the single screw passes the measuring device, the measuring device can determine whether it is a screw made of a ferrous material or a non-ferrous metal. Again, the measuring device can be designed as a reed or Hall effect sensor.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Verschraubungswerkzeugscrewing tool
22: Werkzeugkopftool head
33: Lagerstutzenbearing support
44: Anzugsmitteltightening means
4a4a: Hohlprofilhollow profile
55: Schraubescrew
5a5a: Schraubenkopfscrew head
66: Reed-SensorReed sensor
6a6a: Stirnflächeface
6b6b: Ausgangskabeloutput cable
aa: Achseaxis

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 3916626 A1 [0003]
DE 10111979 A1 [0004]

Claims

Screwing tool for automatic tightening of screws ( 5 ) with a motor-driven tightening means ( 4 ), which the screw ( 5 ) and attract, characterized in that the tool ( 1 ) a measuring device ( 6 ) for detecting the ferromagnetic properties of the screw ( 5 ) having.

Tool according to claim 1, characterized in that the measuring device as a reed sensor ( 6 ) is trained.

Tool according to claim 1, characterized in that the measuring device as a Hall effect sensor ( 6 ) is trained.

Tool according to claim 2, characterized in that the reed sensor as a metal detector ( 6 ) is designed for magnetically conductive screw materials.

Tool according to one of claims 1 to 4, characterized in that the measuring device ( 6 ) in the area of the attractant ( 4 ) is arranged.

Tool according to one of claims 1 to 5, characterized in that the tightening means ( 4 ) a hollow profile ( 4a ), which corresponds to the profile of the screw head ( 5a ) corresponds.

Tool according to claim 6, characterized in that the tightening means ( 4 ) and the male screw ( 5 ) are arranged coaxially with each other and have a common axis (a).

Tool according to one of claims 1 to 6, characterized in that the measuring device ( 6 ) or the reed sensor coaxial with the common axis (a) and fixed in the tool head ( 2 ) is arranged.

Tool according to one of claims 2 to 8, characterized in that the reed sensor ( 6 ) frontally a contact surface ( 6a ), which in the tightening means ( 4 ) screw ( 5 . 5a ) contacted.

Screwing tool with automatic screw feed by means of a feed channel, characterized in that in the region of the feed channel a measuring device ( 6 ) is arranged to detect the ferromagnetic properties of the feed channel passing screws.

Tool according to claim 10, characterized in that the measuring device as a reed sensor ( 6 ) or as a Hall effect sensor is formed.

Tool according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring device generates a signal which starts or blocks the tightening of the screw.

Using a reed or Hall effect sensor in a bolting tool to determine the ferromagnetic properties of screws.