DE102013109752B4

DE102013109752B4 - Federkompensationsstruktur für einen Drehmomentschlüssel und Federkompensationsverfahren davon

Info

Publication number: DE102013109752B4
Application number: DE102013109752.9A
Authority: DE
Inventors: Chih-Ching Hsieh
Original assignee: Kabo Tool Co
Current assignee: Kabo Tool Co
Priority date: 2012-09-10
Filing date: 2013-09-06
Publication date: 2015-04-09
Anticipated expiration: 2033-09-07
Also published as: US20140068906A1; US9415471B2; US9630276B2; US20160303692A1; TW201410400A; TWI483815B; DE102013109752A1

Abstract

Federkompensationsstruktur für einen Drehmomentschlüssel umfassend einen Körper, ein Kompensationsteil und einen Eingriffskopf. Der Körper weist einen ersten Verbindungsbereich auf. Das Kompensationsteil wird an dem Körper installiert und umfasst eine Kompensationsdistanz, wobei ein Ende des Kompensationsteils an dem ersten Verbindungsbereich des Körpers anschlägt. Der Eingriffskopf umfasst einen zweiten Verbindungsbereich; der zweite Verbindungsbereich wird abnehmbar an dem Körper angebracht und schlägt an das andere Ende des Kompensationsteils an, wobei eine Distanz zwischen dem zweiten Verbindungsbereich und dem ersten Verbindungsbereich gleich der Kompensationsdistanz ist.

Description

HINTERGRUND
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen Drehmomentschlüssel und ein Federkompensationsverfahren hierfür.
Beschreibung des Standes der Technik
Mechanische Teile werden mit dem Fortschritt der mechanischen Fertigungstechnologie immer delikater und komplizierter. Das Wissen über die mechanische Fertigung steigt beim Menschen auch stetig. Nicht nur bei einer Maschinenfabrik ist der Bedarf am präzisen Einbringen eines Drehmoments auf eine Komponente angestiegen, auch für die Menschen, die selbst Haushaltsgüter, Freizeitausrüstung oder Fahrzeuge reparieren. Anforderungen an die Präzision eines Drehmomentschlüssels als solche werden zunehmend höher.
Der Drehmomentschlüssel ist ein Präzisionshandwerkzeug, das ein erforderliches Drehmoment erreichen kann, während er mit einer Komponente im Eingriff ist. Herkömmliche Drehmomentschlüssel verwenden eine Feder als einen Drehmomentsensor; wenn ein Drehmoment des Drehmomentschlüssels einen spezifischen Wert erreicht, erreicht gleichzeitig eine Deformation der Feder einen spezifischen Wert. Einige der herkömmlichen Drehmomentschlüssel verwenden einen Auslösemechanismus zum Auslösen, um ein Warngeräusch zu erzeugen und andere verwenden ein Display oder einen Indikator zum Anzeigen des Drehmomentwerts oder ein Warnsignal, wenn die Feder Kraft aufnimmt und deformiert ist.
1 ist eine strukturelle Darstellung einer Struktur eines herkömmlichen Drehmomentschlüssels. Der Drehmomentschlüssel umfasst einen Körper 100 und einen Eingriffskopf 500. Der Eingriffskopf 500 befindet sich an einem Ende des Körpers 100 zum Verbinden und Einbringen eines Drehmoments auf ein Werkstück. Der Körper 100 umfasst eine Feder 101, die sich in dem Eingriffskopf 500 befindet und mit diesem verbunden ist. Ein Griffelement 102 befindet sich an der Außenseite des Körpers 100 zum Greifen für einen Benutzer. Ein Sensor 103 ist mit der Feder 101 verbunden, um die Kraft, die durch die Feder 101 aufgenommen wurde, zu erfassen und in einen Drehmomentwert umzuwandeln und der Drehmomentwert wird auf einer Anzeigetafel angezeigt (nicht gezeigt).
Wenn die Elastizität der Feder nach der häufigen oder starken Verwendung für eine gewisse Zeitdauer allmählich abnimmt, sinkt entsprechend die Genauigkeit des Drehmomentschlüssels. Deshalb ist der Drehmomentwert nicht mehr länger genau und der Drehmomentschlüssel ist nicht mehr länger nützlich.
Um die Kosten für den Ersatz eines neuen Drehmomentschlüssels zu sparen, wurde eine neue Art von Drehmomentschlüsseln mit einem kalibrierbaren Drehmomentwert entwickelt. Wenn die Feder eines Drehmomentschlüssels ihre Elastizität verliert, jedoch andere Komponenten des Drehmomentschlüssels funktionieren, wird ein konventionelles Verfahren bereitgestellt, um den Drehmomentschlüssel zu öffnen und die benutzte Feder durch eine neue zu ersetzen, um die Genauigkeit des Drehmomentschlüssels wieder zu erlangen. In einem weiteren konventionellen Verfahren wird vorgeschlagen, eine extra Dichtung, die mit der Feder verbunden ist, einzufügen, um die Vorkompression der Feder zu vergrößern, um die elastische Ermüdung zu kompensieren. Ein weiteres herkömmliches Verfahren ist es, den Drehmomentschlüssel zu öffnen und die Position der Feder einzustellen, um die Vorkompression der Feder zu erhöhen, wodurch die elastische Ermüdung kompensiert wird.
Jedoch haben die oben genannten, herkömmlichen Verfahren den Nachteil, dass das Öffnen des Drehmomentschlüssels nötig ist, um eine Einstellung vorzunehmen. Deshalb sind die Verfahren in den Verfahrensschritten sehr kompliziert und können großen Einfluss auf die Originaleinstellung der Komponenten des Drehmomentschlüssels haben, was wiederum zu mehr Schwierigkeiten beim Zusammenbau und dem Kalibrieren der Komponenten führt. Da die herkömmliche Federkompensationsstruktur darüber hinaus direkt an der inneren Struktur des Drehmomentschlüssels aufrechterhalten werden muss, sind die beteiligten Komponenten kompliziert und der Vorgang der Instandsetzung ist hochpräzise. Als ein Resultat hiervon ist der Herstellungsprozess schwierig und die Kosten des Drehmomentschlüssels bleiben hoch.
Die US 2 731 865 A offenbart einen Drehmomentschlüssel mit einem Schaft und einer gegenüber dem Schaft drehbeweglichen Handhabe. Eine Feder ist an der Handhabe abgestützt und in dem Schaft geführt. Durch Drehung der Handhabe kann die Federkraft variiert werden, über welche mittelbar ein Drehmoment an einem Eingriffskopf des Drehmomentschlüssels bereitgestellt wird. So wird u. A. eine Kalibrierung des Drehmomentschlüssels ermöglicht.
KURZFASSUNG
Gemäß einem Aspekt der Offenbarung wird ein Drehmomentschlüssel bereitgestellt, der einen Körper, einen Eingriffskopf und eine Feder umfasst. Es wird für den Drehmomentschlüssel eine Federkompensationsstruktur zur Kompensation eines Ermüdens der Feder bereitgestellt: Der Körper weist einen ersten Verbindungsbereich auf. Ein Kompensationsteil wird auf dem Körper installiert und weist eine Kompensationsdistanz auf, wobei ein Ende des Kompensationsteils an den ersten Verbindungsbereich des Körpers anschlägt. Der Eingriffskopf weist einen zweiten Verbindungsbereich auf; der zweite Verbindungsbereich ist lösbar an dem Körper befestigt und stößt an dem anderen Ende an das Kompensationsteil, wobei eine Distanz zwischen dem zweiten Verbindungsbereich und dem ersten Verbindungsbereich gleich der Kompensationsdistanz ist.
Gemäß einem anderen Aspekt der Offenbarung wird ein Drehmomentschlüssel mit einer Federkompensationsstruktur bereitgestellt, wobei der Körper einen ersten Verbindungsbereich aufweist. Es ist ein Kompensationsteil an dem Körper installiert, das durch Aufschichten einer Vielzahl von Kompensationselementen gebildet ist, wobei jedes Kompensationselement eine Kompensationselementdistanz aufweist und eine Summe der Kompensationselementdistanzen eine Kompensationsdistanz ergibt, wobei ein Ende des Kompensationsteils an dem ersten Verbindungsbereich des Körpers anschlägt. Der Eingriffskopf weist einen zweiten Verbindungsbereich auf, der zweite Verbindungsbereich ist lösbar an dem Körper angeordnet und eine Position des zweiten Verbindungsbereichs auf dem Körper ist durch Einfügen einer vorbestimmten Anzahl der Kompensationselemente einstellbar, um eine Distanz zwischen dem zweiten Verbindungsbereich und dem ersten Verbindungsbereich zu schaffen, die gleich der Kompensationsdistanz ist.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Offenbarung wird ein Federkompensationsverfahren bereitgestellt, welches an dem Drehmomentschlüssel mit der Federkompensationsstruktur angewandt wird und dadurch gekennzeichnet ist, dass das Federkompensationsverfahren zur Kompensation eines Ermüdens der Feder umfasst: der Eingriffskopf wird entfernt und der zweite Verbindungsbereich und das Kompensationsteil werden getrennt; das bisherige Kompensationsteil wird durch ein anderes Kompensationsteil mit einer geeigneten Kompensationsdistanz ersetzt, welche kleiner ist als die Kompensationsdistanz des bisherigen Kompensationsteils; das andere Kompensationsteil wird an dem Körper installiert und ein Ende des anderen Kompensationsteils stößt an den ersten Verbindungsbereich des Körpers; und der zweite Verbindungsbereich ist mit dem Körper verbunden und ein anderes Ende des anderen Kompensationsteils stößt an den zweiten Verbindungsbereich, wodurch eine bestimmte Kompensationsdistanz zwischen dem zweiten Verbindungsbereich und dem ersten Verbindungsbereich des Körpers gebildet wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Offenbarung kann besser durch das Lesen der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsform verstanden werden, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird:
1 ist eine strukturelle Darstellung einer Struktur eines herkömmlichen Drehmomentschlüssels;
2 ist eine strukturelle Darstellung einer Federkompensationsstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
3 ist eine Explosionszeichnung der Komponenten aus 2;
4A ist eine Strukturdarstellung, die ein Beispiel der Federkompensationsstruktur gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
4B ist eine Strukturdarstellung, die ein weiteres Beispiel der Federkompensationsstruktur gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt; und
5 ist ein Flussdiagramm, das ein Federkompensationsverfahren zeigt, das bei der Federkompensationsstruktur der vorliegenden Offenbarung angewandt wird.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
2 ist eine Strukturdarstellung, die eine Federkompensationsstruktur gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt. 3 ist eine Explosionszeichnung der Komponenten aus 2. Die Federkompensationsstruktur umfasst einen Körper 100, ein Kompensationsteil 200 und einen Eingriffskopf 300. Der Körper 100 umfasst einen ersten Verbindungsbereich 110. Der Körper 100 ist ummantelt mit dem Kompensationsteil 200, das eine Kompensationsdistanz D aufweist. Ein Ende des Kompensationsteils 200 stößt an den ersten Verbindungsbereich 110. Der Eingriffskopf 300 weist einen zweiten Verbindungsbereich 310 auf, der abnehmbar an dem Körper 100 angeordnet ist, und der zweite Verbindungsbereich 310 schlägt an dem anderen Ende des Kompensationsteils 200 an. Deshalb ist eine Distanz zwischen dem zweiten Verbindungsbereich 310 und dem ersten Verbindungsbereich 110 gleich der Kompensationsdistanz D.
Der zweite Verbindungsbereich 310 kann an dem Körper 100 durch Schrauben, Einbetten oder Verspannen angebracht werden. Gegenwärtig gibt es viele Verfahren zum Anbringen des zweiten Verbindungsbereichs 310 an dem Körper 100, die nicht wiederholt werden. Wenn der zweite Verbindungsbereich 310 mit dem Körper 100 verbunden und an diesem fixiert ist, schlägt das Kompensationsteil 200 an den zweiten Verbindungsbereich 310 an und der erste Verbindungsbereich 110 schlägt an dem Kompensationsteil 200 an.
4A und 4B sind Strukturdarstellungen, die zwei Beispiele der Federkompensationsstruktur gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigen. In 4A ist ein Schnitt des Kompensationsteils 200 ringförmig. Das Kompensationsteil 200 wird durch Aufschichten einer Vielzahl von Kompensationselementen (201~204) gebildet, wobei jedes der Kompensationselemente (201~204) eine Kompensationselementdistanz (D1~D4) aufweist, wobei eine Summe der Kompensationselementdistanzen (D1~D4) die Kompensationsdistanz D des Kompensationsteils 200 ist. Die Anzahl der Kompensationselemente (201~204) ist nicht eingeschränkt. Beispielsweise können 2, 3, 4, 5, 7 oder 9 Kompensationselemente verwendet werden. Die Kompensationselementdistanz D1~D4 kann jeweils gleich oder voneinander verschieden sein.
Mit Verweis auf 4B liegt der Unterschied zwischen 4A und 4B darin, dass der Schnitt des Kompensationsteils 200 und der Kompensationselemente (201~204) C-förmig ist. Wenn jedes der Kompensationselemente (201~204) zusammengebaut oder abgenommen wird, kann ein Stift zum Verbinden des Eingriffskopfs 300 und des Körpers 100 verwendet werden und es ist nicht notwendig, den Eingriffskopf 300 und den Körper 100 gänzlich zu entfernen. Deshalb ist es einfacher die Kompensationselemente (201~204) zu entfernen und zu ersetzen.
5 ist ein Flussdiagramm, das ein Federkompensationsverfahren zeigt, welches bei der Federkompensationsstruktur gemäß vorliegender Offenbarung angewandt wird. In Schritt 410 wird der Eingriffskopf zum Trennen des zweiten Verbindungsbereichs und des Kompensationsteils entfernt; in Schritt 420 wird das benutzte Kompensationsteil durch ein neues Kompensationsteil mit einer geeigneten Kompensationsdistanz ersetzt; in Schritt 430 wird das neue Kompensationsteil an dem Körper installiert und ein Ende des neuen Kompensationsteils schlägt an den ersten Verbindungsbereich an; in Schritt 440 liegt der zweite Verbindungsbereich an dem ersten Verbindungsbereich des Körpers an und ein anderes Ende des neuen Kompensationsteils liegt an dem zweiten Verbindungsbereich und eine bestimmte Kompensationsdistanz wird zwischen dem ersten Verbindungsbereich des Körpers und dem zweiten Verbindungsbereich gebildet.
Wenn ein Drehmomentwert des Drehmomentschlüssels nicht genau ist, kann das Federkompensationsverfahren angewandt werden, da beispielsweise die elastische Kraft der Feder mit zunehmender Nutzungsdauer ermüdet, was zu einer Ungenauigkeit des Drehmoments führt. Mit Verweis auf 2 und 3 kann zu diesem Zeitpunkt das benutzte Kompensationsteil 200 durch ein neues Kompensationsteil 200 mit einer geringeren Kompensationsdistanz D ersetzt werden, um die Kompensationsdistanz D zwischen dem Eingriffskopf 300 und dem Körper 100 zu reduzieren.
Ein weiteres Verfahren zum Reduzieren der Kompensationsdistanz D wird in 4A und 4B offenbart. In 4A und 4B kann jedes der Kompensationselemente (201~204) abgenommen werden oder mit einem neuen, das eine geringere Kompensationselementdistanz hat, ersetzt werden, wobei die Summe der Kompensationselementdistanzen (201~204) die Kompensationsdistanz D ist, wodurch die Kompensationsdistanz D reduziert wird. Wenn der Körper 100 die gleiche Eingriffskraft auf den Eingriffskopf 300 aufbringt, führt die reduzierte Kompensationsdistanz D zu einer Verringerung eines stimulierten Hebelarms, wodurch das Drehmoment reduziert wird. Ein Kompensationseffekt wird wegen des geringeren Drehmoments, der auf die Feder mit ermüdeter elastischer Kraft einwirkt, erreicht und ein genauer Drehmomentwert kann erreicht werden.
Das Federkompensationsverfahren ist nicht darauf beschränkt, bei dem Zustand der elastischen Ermüdung der Feder oder der Reduktion der Kompensationsdistanz D angewandt zu werden, sondern es kann auch zum Kalibrieren des Drehmomentwerts verwendet werden, wenn ein Drehmomentschlüssel hergestellt wird. Wenn der Drehmomentwert eines neu hergestellten Drehmomentschlüssels ungenau ist, kann das Federkompensationsverfahren zum Erhöhen oder Verringern der Kompensationsdistanz D angewandt werden, wodurch ein höherer oder ein niedrigerer Drehmomentwert auf einen geeigneten Wert kompensiert werden kann.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die vorliegende Offenbarung folgende Vorteile aufweist:

a. Das Kompensationsteil kann einfach ersetzt werden, um den Drehmomentwert des Drehmomentschlüssels zu kalibrieren.
b. Es ist nicht nötig, die innere Struktur des Drehmomentschlüssels zu öffnen; deshalb kann die Genauigkeit der inneren Struktur des Drehmomentschlüssels erhalten werden.
c. Die Federkompensationsstruktur ist einfach, deshalb werden die Herstellungskosten des Drehmomentschlüssels reduziert.
d. Das Federkompensationsverfahren kann einfach ausgeführt werden, wodurch die Kosten der Instandhaltung und der Reparatur des Drehmomentschlüssels reduziert werden.

Es ist ersichtlich, dass unterschiedliche Modifikationen und Variationen hinsichtlich der Struktur der vorliegenden Offenbarung gemacht werden können, ohne vom Umfang und Geist der Erfindung abzuweichen. In Anbetracht des Vorangegangenen ist es beabsichtigt, dass die vorliegende Offenbarung Modifikationen und Variationen dieser Erfindung abdeckt, vorausgesetzt, dass sie im Umfang der folgenden Schutzansprüche liegen.

Claims

Drehmomentschlüssel, umfassend einen Körper (100) und einen Eingriffskopf (300), wobei der Eingriffskopf (300) abnehmbar an dem Körper (100) angeordnet ist, um ein Werkstück mit dem Körper (100) zu verbinden und es mit einem Drehmoment zu beaufschlagen, wobei der Körper (100) in seinem Innern eine mit dem Eingriffskopf (300) gekoppelte Feder umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehmomentschlüssel als eine Federkompensationsstruktur zur Kompensation eines Ermüdens der Feder umfasst: dass der Körper (100) einen ersten Verbindungsbereich (110) aufweist; ein Kompensationsteil (200) an dem Körper (100) installiert ist, das eine anpassbare Kompensationsdistanz (D) aufweist, wobei ein Ende des Kompensationsteils (200) an dem ersten Verbindungsbereich (110) des Körpers (100) anschlägt; und dass der Eingriffskopf (300) einen zweiten Verbindungsbereich (310) aufweist, wobei der zweite Verbindungsbereich (310) abnehmbar an dem Körper (100) angeordnet ist und gegen ein anderes Ende des Kompensationsteils (200) anschlägt, wobei eine Distanz zwischen dem zweiten Verbindungsbereich (310) und dem ersten Verbindungsbereich (110) gleich der Kompensationsdistanz (D) ist, sodass es bei einem Ermüden der Feder möglich ist, die Kompensationsdistanz (D) des Kompensationsteils (200) zu reduzieren, um das auf das Werkstück beaufschlagte Drehmoment angepasst an die Feder bereitzustellen.
Drehmomentschlüssel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schnitt des Kompensationsteils (200) ringförmig ist.
Drehmomentschlüssel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schnitt des Kompensationsteils (200) C-förmig ist.
Drehmomentschlüssel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Verbindungsbereich (310) abnehmbar an dem Körper (100) durch Schrauben, Einbetten oder Verspannen angebracht ist.
Drehmomentschlüssel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kompensationsteil (200) durch Aufschichten einer Vielzahl von Kompensationselementen (201~204) gebildet wird, wobei jedes Kompensationselement (201~204) eine Kompensationselementdistanz (D1~D4) aufweist und eine Summe der Kompensationselementdistanzen (D1~D4) die Kompensationsdistanz (D) ist.
Drehmomentschlüssel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationselementdistanz (D1~D4) 0.1, 1, 2, 5 oder 10 mm ist.
Drehmomentschlüssel, umfassend einen Körper (100) und einen Eingriffskopf (300), wobei der Eingriffskopf (300) abnehmbar an dem Körper (100) angeordnet ist, um ein Werkstück mit dem Körper (100) zu verbinden und es mit einem Drehmoment zu beaufschlagen, wobei der Körper (100) in seinem Innern eine mit dem Eingriffskopf (300) gekoppelte Feder umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehmomentschlüssel als eine Federkompensationsstruktur zur Kompensation eines Ermüdens der Feder umfasst: dass der Körper (100) einen ersten Verbindungsbereich (110) aufweist; und ein Kompensationsteil (200) an dem Körper (100) installiert ist, das durch Aufschichten einer Vielzahl von Kompensationselementen (201~204) gebildet ist, wobei jedes Kompensationselement (201~204) eine Kompensationselementdistanz (D1~D4) aufweist und eine Summe der Kompensationselementdistanzen (D1~D4) eine Kompensationsdistanz (D) ergibt, wobei ein Ende des Kompensationsteils (200) an dem ersten Verbindungsbereich (110) des Körpers (100) anschlägt, ein Eingriffskopf (300) mit einem zweiten Verbindungsbereich (310) abnehmbar an dem Körper (100) angebracht ist und eine Position des zweiten Verbindungsbereichs (310) auf dem Körper (110) durch Einfügen einer vorbestimmten Anzahl der Kompensationselemente (201~204) einstellbar ist, um eine Distanz zwischen dem zweiten Verbindungsbereich (310) und dem ersten Verbindungsbereich (110) gleich einer Kompensationsdistanz (D) zu schaffen, sodass es bei einem Ermüden der Feder möglich ist, die Kompensationsdistanz (D) des Kompensationsteils (200) durch Entnahme einer Anzahl der Kompensationselemente (201~204) zu reduzieren, um das auf das Werkstück beaufschlagte Drehmoment angepasst an die Feder bereitzustellen.
Drehmomentschlüssel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Verbindungsbereich (310) mittels eines Stifts abnehmbar an dem Körper (100) angebracht ist.
Federkompensationsverfahren, das bei dem Drehmomentschlüssel mit der Federkompensationsstruktur nach Anspruch 1 zur Kompensation eines Ermüdens der Feder angewandt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Federkompensationsverfahren umfasst: Entfernen des Eingriffskopfs (300) und Trennen des zweiten Verbindungsbereichs (310) und des Kompensationsteils (200); Ersetzen des bisherigen Kompensationsteils (200) durch ein anderes Kompensationsteil (200) mit einer geeigneten Kompensationsdistanz (D), welche kleiner ist als die Kompensationsdistanz (D) des bisherigen Kompensationsteils (200); Installieren des anderen Kompensationsteils (200) an dem Körper (100) und Anschlagen eines Endes des anderen Kompensationsteils (200) an dem ersten Verbindungsbereich (110) des Körpers (100); und Verbinden des zweiten Verbindungsbereichs (310) mit dem Körper (100) und Anschlagen eines anderen Endes des anderen Kompensationsteils (200) an dem zweiten Verbindungsbereich (310) und dadurch Bilden einer bestimmten Kompensationsdistanz zwischen dem zweiten Verbindungsbereich (310) und dem ersten Verbindungsbereich (110) des Körpers (100).