DE102021109860B3

DE102021109860B3 - Schraubenklemmkraftwandler für Schraubenfestziehvorgang

Info

Publication number: DE102021109860B3
Application number: DE102021109860.2A
Authority: DE
Inventors: Hsiu-Feng Chu; Yu-Wei Chu
Original assignee: China Pneumatic Corp
Current assignee: China Pneumatic Corp
Priority date: 2021-04-19
Filing date: 2021-04-19
Publication date: 2022-04-21
Anticipated expiration: 2041-04-20

Abstract

Ein Schraubenklemmkraftwandler (1) für einen Schraubenfestziehvorgang ist vorgesehen, um eine Schraubenverbindung (8) durch Antreiben einer Drehmomentdrehwelle (13) in einem Klemmkraftwandler (1) festzuziehen, so dass ein spiralförmiger Mechanismus an einem Ende der Drehmomentdrehwelle (13) eine Axialkraft zum Drücken einer Kraftmessmoduls (16) erzeugt und dadurch einen Dehnungswert davon erzeugt. Ein Sockel wird durch das andere Ende der Drehmomentdrehwelle (13) angetrieben, wodurch eine Klemmkraft erzeugt wird, unter der die Schraubenverbindung (8) einer bestimmten Spezifikation festgezogen wird. Eine Parameterbeziehung zwischen dem Dehnungswert und der Klemmkraft wird mit einem Standard-Axialkraftmesser (9) kalibriert, um die Berechnung und die Steuerung der Klemmkraft während des Festziehvorgangs zu erleichtern, bei dem die an jedes Drehmomentwerkzeug angepasste Schraubenverbindung (8) gemessen wird, um die Präzision der auf die Schraubenverbindung (8) ausgeübten Klemmkraft zu steuern, wodurch ihre Qualität verbessert wird.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft Schraubenklemmkraftwandler für Schraubenfestziehvorgänge und insbesondere einen Schraubenklemmkraftwandler, der in der Lage ist, im Laufe des Festziehens einer Schraubenverbindung eine auf die Schraubenverbindung ausgeübte Klemmkraft zu messen und die gemessenen Daten zu übertragen.
Das Festziehen einer Schraube mit einem Drehmomentschlüssel ist eine herkömmliche Technik, die bei einem Montagevorgang verschiedener Produkte weit verbreitet verwendet wird. In dieser Hinsicht ist das Aufbringen eines Drehmoments nur ein Mittel zum Anziehen einer Schraube. Obwohl es schwierig ist, besteht das Tüpfelchen auf dem i darin, sicherzustellen, dass alle Schrauben mit herkömmlichen Drehmomentschlüsseln im gleichen Maße festgezogen werden, um den gleichen Grad an Dichtheit zu erreichen. Dies gilt insbesondere für Druckbehälter, Motorzylinder und Vakuumgeräte. Das Ausführen hochgenauer Festziehvorgänge zur präzisen Steuerung einer auf Schrauben ausgeübten Klemmkraft ist ein Anliegen des Industriesektors, dies bleibt jedoch eine Erwartung, die allein durch das Steuern des Festziehdrehmoments wahrscheinlich nicht erfüllt wird.
Während eines herkömmlichen Schraubenfestziehvorgangs werden nur 10 % des Drehmoments in eine Klemmkraft umgewandelt, wie durch die nachstehend beschriebene Regel „541“ geregelt ist. Etwa 50 % des Drehmoments während des herkömmlichen Schraubenfestziehvorgangs sind erforderlich, um die Reibung zwischen einem Schraubenkopf oder einer Schraubenmutter und einer darunter liegenden Kontaktfläche zu überwinden. Etwa 40 % des Drehmoments während des herkömmlichen Schraubenfestziehvorgangs sind erforderlich, um die Reibung zwischen Gewinden zu überwinden. Nur etwa 10 % des Drehmoments während des herkömmlichen Schraubenfestziehvorgangs werden zu einer Schraubenklemmkraft. Zusätzlich hängt die Größe der Restklemmkraft von verschiedenen Faktoren ab, die mit einer Schraubenverbindung zusammenhängen, einschließlich des Zustands einer Schraube und eines Gegenstands, an dem die Schraube befestigt werden soll (Materialhärte, Verarbeitungsgenauigkeit, Oberflächenrauigkeit, Ölspuren, Rost und Beschädigung), der Unterlegscheibenhärte usw. Infolgedessen ist es schwierig, eine auf eine Schraube ausgeübte Vorspannkraft zu steuern. Obwohl Gleichungen und Parameter zur Berechnung des Drehmoments und der Klemmkräfte in technischen Handbüchern offenbart sind, die bei Akademikern und Ingenieuren beliebt sind, bleiben die Gleichungen und Parameter unbewiesen. Der Industriesektor ist derzeit nicht in der Lage, eine kostengünstige und wirksame Lösung für die Analyse des auf eine Schraubenverbindung ausgeübten Drehmoments und die Beurteilung der Größe der Restklemmkraft, die auf die Schraubenverbindung ausgeübt wird, zu finden und die Klemmkraft wirksam zu steuern. Daher überwiegen die Qualitätsrisiken und - unsicherheiten bei hochpräzisen Montagevorgängen, die ausgeführt werden, um gleichmäßige Spannkräfte zu erzielen.
Verschiedene herkömmliche Drehmomentwerkzeuge wie Drehmomentregler, digitale Drehmomentschlüssel, Klick-Drehmomentschlüssel und elektrische Servosteuerungen werden häufig zum Steuern des Festziehdrehmoments verwendet. Herkömmliche Drehmomentsteuerverfahren umfassen das Aufbringen von Drehmoment desselben Ausmaßes auf Schrauben der gleichen Spezifikation. Der Zustand der Gewinde der Schrauben ist jedoch aufgrund von Ölspuren, Rost und Beschädigungen, geschweige denn aufgrund der Härte der Unterlegscheiben, unterschiedlich. Obwohl angepriesen wird, dass die herkömmlichen Drehmomentsteuerverfahren in der Lage sind, eine Drehmomentsteuergenauigkeitstoleranz von 5 % oder weniger zu erreichen, zeigen Experimente eine maximale Toleranz von 50 % der Restklemmkräfte auf die Schraubverbindung.
Unter den herkömmlichen Mitteln zum Steuern einer Schraubenfestziehkraft ist ein Schraubenspannungsmesser unter Verwendung der Ultraschallerfassungstechnologie das genaueste Mittel. Seine Herstellungs- und Installationskosten sind jedoch zu hoch, um beliebt zu sein. Ferner ist eine Dehnungsmesskomponente, die an einem geeigneten Punkt an der Achse einer Messschraube haftet, der in der Lage ist, eine Schraubenklemmkraft zu messen, um ihre Klemmkraft zu erfassen, kostspielig, und die Messschraube kann nur mit einem Gabelschlüssel festgezogen werden, was die Benutzerfreundlichkeit und Effizienz verringert. Ferner können ein Schraubenwandler, eine Drucklastwägezelle vom Mittellochtyp und ein piezoelektrischer Messring jeweils zum Erfassen und Steuern einer Schraubenfestziehkraft verwendet werden, verursachen jedoch hohe Herstellungskosten und sind nicht einfach zu bedienen.
Aus der DE 10 2018 100 973 A1 eine Hülse mit den Funktionen der Drehmomenterfassung, Winkelerfassung und Signalübertragung bekannt. Diese Hülse umfasst einen Hülsenkörper, ein Leiterplattenmodul, eine Verformungserfassungseinheit, ein Ausgangs-/Eingangsmodul, ein Leistungsmodul und eine Schutzeinrichtung wobei der Hülsenkörper eine flexible, veränderbare Struktur aufweist, um das Leiterplattenmodul, die Verformungserfassungseinheit, das Leistungsmodul und das Ausgangs-/Eingangsmodul, die verschiedenen Funktionen haben, aufzunehmen und mittels der Schutzeinrichtung die aufgenommenen Komponenten zu schützen. Auf diese Weise kann die erfindungsgemäße Hülse mit den Funktionen der Drehmomenterfassung, Winkelerfassung und Signalübertragung zum Lesen und Schreiben der Informationen des Tastbolzens und des mit einem RFID-Tag versehenen Bolzens verwendet werden und es können gleichzeitig Signale an die Drehmomentsteuervorrichtung zur Steuerung des Verriegelungsdrehmoments, des Winkels und der Verriegelungsreihenfolge übertragen werden.
Femer ist aus der DE 10 2011 053 150 A1 ein Verschraubungssystem zur klemmkrafterzeugenden Verschraubung von Bauteilen bekannt, welches eine Schraube, eine Mutter und eine Verschraubungsvorrichtung umfasst, welche zumindest ein Schraubaggregat und eine Adapternuss zum Drehmoment bzw. Drehwinkel erfassenden bzw. auslösenden Verschrauben von der Mutter auf der Schraube umfasst. Die Verschraubungsvorrichtung umfasst eine Messvorrichtung, welche derart angeordnet ist, dass bzgl. der Verschraubungsachse eine Änderung der Drehwinkellage zwischen der Schraube über deren Bolzenende und der Mutter bzw. einem Bezugssystem direkt oder indirekt ermittelbar ist, wobei die Schraube bzgl. der Verschraubungsachse beliebig verdrehbar ist. In nebengeordneten Aspekten betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Durchführung einer klemmkraftdefinierten Verschraubung sowie eine hierfür geeignete Schraube bzw. Mutter.
Des Weiteren ist aus der DE 10 2014 105 254 A1 bekannt, dass in einem programmierbaren Drehmomentsteuerverfahren für ein Mess-Spannelement zumindest ein Mess-Spannelement und ein angetriebenes Drehmomentwerkzeug bereitgestellt werden. Ein gemessenes Spannungssignal, das von dem Mess-Spannelement erzeugt wird, wird an eine Steuerungseinrichtung des angetriebenen Drehmomentwerkzeugs übertragen, wenn das Mess-Spannelement durch ein angetriebenes Drehmomentwerkzeug in eine bestimmte Position angetrieben wird und Vorwärts- und Rückwärtsdrehungen eines Antriebsmotors des angetriebenen Drehmomentwerkzeugs werden durch die Steuerungseinrichtung gesteuert, und die Vorwärts- und Rückwärtsdrehung des Antriebsmotors wird gemäß dem gemessenen Spannungssignal bestimmt, zur Steuerung einer programmierbaren kontinuierlichen Bewegung, bis das Anzugsdrehmoment oder die Klemmkraft einen vorbestimmten einen vorbestimmten Zieldrehmomentwert erreichen.
Ein Klemmkraftwandler für einen Schraubenfestziehvorgang wird bereitgestellt und auf verschiedene Drehmomentwerkzeuge angewendet, um nicht nur sofort die Größe einer Klemmkraft zu erfassen, die durch das aufgebrachte Drehmoment erzeugt und auf eine Schraubenverbindung ausgeübt wird, sondern auch Daten bezüglich der Größe der Klemmkraft kontinuierlich drahtgestützt oder drahtlos zu einer Steuervorrichtung oder Anzeigevorrichtung zu senden, die Daten darauf anzuzeigen und die Daten aufzuzeichnen oder hochzuladen, um mit dem Trend der industriellen Entwicklung von Industrie 4.0 in Einklang zu kommen. Der Klemmkraftwandler gemäß der vorliegenden Offenbarung verbessert wirksam die Festziehgenauigkeit, führt zu niedrigen Verwendungskosten, ist einfach zu verwenden und erhöht dadurch die wirksame industrielle Verwendung erheblich.
Um wenigstens das vorstehende Ziel zu erreichen, sieht die vorliegende Offenbarung eine Vorrichtung vor, die in der Lage ist, eine Klemmkraft, die auf eine Schraubenverbindung während des Festziehens von dieser ausgeübt wird, direkt zu messen, wie dies durch einen Klemmkraftwandler veranschaulicht wird, der an einem herkömmlichen manuell betätigten, pneumatischen oder elektrischen Drehmomentschlüssel oder Schraubendreher angebracht werden kann. Gemäß der vorliegenden Offenbarung ermöglicht es der Klemmkraftwandler zur Verwendung bei einem Schraubenfestziehvorgang einem Drehmomentwerkzeug, als Klemmkraftschlüssel oder Klemmkraftschraubendreher zu wirken, der in der Lage ist, eine Klemmkraft direkt zu steuern. Während eines Festziehvorgangs erkennt der Klemmkraftwandler sofort eine Klemmkraft, die auf eine Schraubenverbindung ausgeübt wird. Das vorstehend Erwähnte ist nicht nur eine große Veränderung und ein Durchbruch in der Schraubenverbindungs-Befestigungstechnologie, sondern übertrifft auch die herkömmliche Technologie des Steuerns des Festziehdrehmoments beim genauen Festziehen einer Schraubenverbindung, um eine wünschenswerte Klemmkraft, die auf die Schraubenverbindung ausgeübt wird, steuerbar zu erreichen, wobei auf teure, unbequeme Ultraschall- und Axialkraft-Erkennungstechnologie verzichtet wird. Gemäß der vorliegenden Offenbarung verbessert der Klemmkraftwandler zur Verwendung bei einem Schraubenfestziehvorgang die Schraubenverbindungs-Festziehtechnologie in größtmöglichem Maße, um dadurch die auf die Schraubenverbindung ausgeübte Klemmkraft direkt zu steuern, anstatt eine herkömmliche Drehmomentsteuerung auszuüben, wodurch dem Industriesektor die beste Lösung für die Befestigung von Schraubenverbindungen angeboten wird.
Die vorliegende Offenbarung sieht einen Schraubenklemmkraftwandler für einen Schraubenfestziehvorgang vor, welcher Folgendes aufweist: einen Wandlerkörper mit einem Ende, das der Eingriffsabschnitt eines Drehmomentwerkzeugs ist, um den Abmessungen des Krafterzeugungsendes des Drehmomentwerkzeugs zu entsprechen, und einem anderen Ende mit einem Gewindeloch mit einer spiralförmigen Führungsrille, wobei der Boden des Gewindelochs ein Kraftmessmodul empfängt und in eine spiralförmige Führungsrille der Drehmomentdrehwelle eingreift, das Kraftmessmodul, das einen Messringkörper und eine Kraftmesskomponente aufweist, wobei eine ringförmige Aussparung an einem Rand des Messringkörpers angeordnet ist, während die Kraftmesskomponente am Boden der ringförmigen Aussparung haftet, um den Dehnungswert des Messringkörpers, der axial und elektrisch mit einem Signalverarbeitungsmodul verbunden ist, zu messen, einen staubdichten Stopfen, der sich zwischen dem Kraftmessmodul und der Drehmomentdrehwelle befindet und einen Dichtungsring aufweist, um das Eindringen von Fremdkörpern in das Kraftmessmodul zu verhindern, eine Drehmomentdrehwelle, wobei sich mehrere spiralförmige Führungsrillen an einem Ende der Drehmomentdrehwelle befinden und in ihrer Position der spiralförmigen Führungsrille im Gewindeloch des Wandlerkörpers entsprechen, wobei sich ein Antriebskopf an einem anderen Ende der Drehmomentdrehwelle befindet und in Abmessungen einem Kraftausübungsende eines Sockels entspricht, um eine Schraubenverbindung einer bestimmten Spezifikation festzuziehen, mehrere Stahlkugeln, die sich zwischen der spiralförmigen Führungsrille des Wandlerkörpers und der spiralförmigen Führungsrille der Drehmomentdrehwelle befinden, um die Drehreibung zu verringern; ein Signalverarbeitungsmodul, das sich innerhalb oder außerhalb des Wandlerkörpers befindet ist und einen Signalverstärker, einen Mikroprozessor, eine Leistungsschalteinheit, eine Signalübertragungseinheit, ein Ein-/Ausgabemodul, ein Gyroskop, eine Speichereinheit, eine Übertragungsantenne und eine Alarmeinheit aufweist, wobei der Signalverstärker ein vom Kraftmessmodul über ein Kabel an das Signalverarbeitungsmodul gesendetes gemessenes Dehnungssignal verstärkt, wodurch das verstärkte gemessene Dehnungssignal durch den Mikroprozessor entsprechend gemäß einem Vorkalibrierungsparameter berechnet werden kann, um einen Klemmkraftwert zu erhalten, wobei die Leistungsschalteinheit externe Leistung in vom Leistungsmodul benötigte Leistung umwandelt, wobei die Signalübertragungseinheit Drahtlos-RF, Bluetooth, WiFi oder ZigBee ist oder drahtgestützt wie RS232, RS485 oder UART ist, um Signale an eine Steuervorrichtung oder Anzeigevorrichtung zu übertragen, wobei das Ein-/Ausgabemodul ein USB zum Aufladen der Batterie und zum Aktualisieren von Firmware ist, das Gyroskop, das die Drehwinkelverschiebung des Schraubenklemmkraftwandlers erfasst, wobei die Speichereinheit eine Parameterbeziehung, die durch Kalibrieren der an Ort und Stelle zu befestigenden Schraubenverbindung erhalten wird, und den Dehnungswert des Kraftmessmoduls mit einem Standard-Axialkraftmesser speichert, wobei die Alarmeinheit ein Summer oder eine LED-Anzeige ist, die die Signalstärke, den Leistungszustand oder den Nutzungszustand angibt, das Leistungsmodul, das eine wiederaufladbare Batterie ist und elektrisch mit dem Signalverarbeitungsmodul verbunden ist, einen an dem Wandlerkörper befestigten Halter, wobei ein Schutzelement das Signalverarbeitungsmodul und das Leistungsmodul umschließt, das Schutzelement aus einem Material, das die drahtlose Signalübertragung nicht blockiert und zum Schutz des Signalverarbeitungsmoduls und des Leistungsmoduls angepasst ist, ein Kabel, das elektrisch mit dem Signalverarbeitungsmodul und der Kraftmesskomponente des Kraftmessmoduls verbunden ist, und einen Sicherungsring zur Abstützung der Drehmomentdrehwelle, damit die Drehmomentdrehwelle ohne Ablösen in das Gewindeloch des Wandlerkörpers gleiten kann.
Wenn daher Drehmoment auf den Klemmkraftwandler gemäß der vorliegenden Offenbarung angewendet wird, treibt es die Drehmomentdrehwelle innerhalb des Klemmkraftwandlers an, so dass sich die spiralförmige Führungsrille an einem Ende der Drehmomentdrehwelle dreht und entlang der spiralförmigen Führungsrille im Gewindeloch des Wandlerkörpers vorrückt, um dadurch eine Axialkraft zum Drücken eines Kraftmessmoduls, das sich am Boden des Gewindelochs befindet, zu erzeugen und dadurch einen Dehnungswert davon zu erzeugen. Ein Sockel wird durch das andere Ende der Drehmomentdrehwelle angetrieben, wodurch eine Klemmkraft erzeugt wird, unter der die Schraubenverbindung einer bestimmten Spezifikation festgezogen wird. Eine Parameterbeziehung zwischen dem Dehnungswert und der Klemmkraft wird mit einem Standard-Axialkraftmesser kalibriert, um die Berechnung und die Steuerung der Klemmkraft während des Festziehvorgangs zu erleichtern. Die bestimmte Spezifikation der Schraubenverbindung bezieht sich auf die Abmessungen, die Gewindesteigung und den Oberflächenzustand (beispielsweise Verarbeitungsabmessungspräzision, Oberflächenrauigkeit oder Schmiergrad) der festzuziehenden Schraube und die Härte einer Unterlegscheibe zur Verwendung mit der Schraube. Angesichts der Parameterbeziehung passt der Benutzer den Klemmkraftwandler daher an die Steuervorrichtung oder Anzeigevorrichtung an und gibt dann Daten über die Spezifikation der Schraubenverbindung (wie Schraubenfestigkeitsklasse, Gewindesteigung und Bohrung) und die Härte einer Unterlegscheibe zur Verwendung mit der Schraube sowie die gewünschte Zielklemmkraft ein. Danach wendet der Benutzer Drehmoment an, um den Klemmkraftwandler gemäß der vorliegenden Offenbarung anzutreiben. Während des Festziehvorgangs berechnet das Signalverarbeitungsmodul die empfangene Parameterbeziehung, die durch die Kalibrierung des Dehnungswerts des Kraftmessmoduls und der Schraubenverbindung erhalten wird, um den Klemmkraftwert zu ermitteln und drahtgestützt oder drahtlos an die Steuervorrichtung oder Anzeigevorrichtung zu senden. Nachdem die Zielklemmkraft erreicht wurde, schaltet die Steuervorrichtung sofort die Stromquelle des Drehmomentwerkzeugs ab oder warnt die Anzeigevorrichtung den Benutzer mit einem Summen oder Indikator, das Anwenden des Drehmoments, das Erfassen und Steuern der Klemmkraft der Schraubenverbindung anzuhalten.

1 ist eine Schnittansicht eines Schraubenklemmkraftwandlers gemäß der vorliegenden Offenbarung.
2 ist eine Einzelteilansicht des Schraubenklemmkraftwandlers gemäß der vorliegenden Offenbarung.
3 ist eine perspektivische Ansicht des Schraubenklemmkraftwandlers gemäß der vorliegenden Offenbarung.
4A ist eine erste schematische Ansicht des Betriebs des Schraubenklemmkraftwandlers gemäß der vorliegenden Offenbarung.
4B ist eine zweite schematische Ansicht des Betriebs des Schraubenklemmkraftwandlers gemäß der vorliegenden Offenbarung.
5 ist eine Einzelteilansicht auf der Grundlage von 4B.
6A ist eine erste schematische Ansicht eines Steigungswinkels des Schraubenklemmkraftwandlers gemäß der vorliegenden Offenbarung.
6B ist eine zweite schematische Ansicht des Steigungswinkels des Schraubenklemmkraftwandlers gemäß der vorliegenden Offenbarung.
7A ist eine seitliche Ansicht des Festziehens einer Schraubenverbindung mit dem Schraubenklemmkraftwandler gemäß der vorliegenden Offenbarung.
7B ist eine Schnittansicht des Festziehens einer Schraubenverbindung mit dem Schraubenklemmkraftwandler gemäß der vorliegenden Offenbarung.
7C ist eine schematische Ansicht des Berechnens einer Schubkraft und einer Klemmkraft des Schraubenklemmkraftwandlers gemäß der vorliegenden Offenbarung.
8A ist eine schematische Teilansicht einer Parameterkalibrierstruktur des Schraubenklemmkraftwandlers gemäß der vorliegenden Offenbarung.
8B ist eine schematische Vollansicht der Parameterkalibrierstruktur des Schraubenklemmkraftwandlers gemäß der vorliegenden Offenbarung.
9 ist eine schematische Ansicht verschiedener Drehmomentwerkzeuge, die auf den Schraubenklemmkraftwandler gemäß der vorliegenden Offenbarung anwendbar sind.
10 ist eine schematische Ansicht eines Systems zum Betreiben des Schraubenklemmkraftwandlers gemäß der vorliegenden Offenbarung.

Um das Verständnis der Aufgabe, von Merkmalen und Wirkungen dieser vorliegenden Offenbarung zu erleichtern, werden Ausführungsformen zusammen mit der anliegenden Zeichnung für die detaillierte Beschreibung der vorliegenden Offenbarung vorgesehen.
Mit Bezug auf die 1 bis 3, 6Aund 6B, die 7Abis 7C und 8A und 8B sei bemerkt, dass ein Klemmkraftwandler 1 gemäß der vorliegenden Offenbarung einen Wandlerkörper 11, ein Kraftmessmodul 16, einen staubdichten Stopfen 15, eine Drehmomentdrehwelle 13, Stahlkugeln 14, ein Signalverarbeitungsmodul 20, ein Leistungsmodul 21, Pufferunterlegscheiben 12, Halter 181, 182, Schutzelemente 191, 192 und einen Sicherungsring 17 aufweist. Ein Drehmomentwerkzeug-Eingriffsabschnitt 111 ist an einem Ende des Wandlerkörpers 11 angeordnet und entspricht in seinen Abmessungen dem Krafterzeugungsende eines Drehmomentwerkzeugs. Das andere Ende des Wandlerkörpers 11 weist ein Gewindeloch 112 mit einer spiralförmigen Führungsrille 1121 auf, die mit einer spiralförmigen Führungsrille 132 der Drehmomentdrehwelle 13 in Eingriff steht. Das Kraftmessmodul 16 befindet sich am Boden des Gewindelochs 112 des Wandlerkörpers 11. Das Kraftmessmodul 16 weist einen Messringkörper 161 und eine Kraftmesskomponente 162 auf. Der Rand des Messringkörpers 161 weist eine ringförmige Aussparung 163 auf. Die Kraftmesskomponente 162 befindet sich am Boden der ringförmigen Aussparung 163 und ist angepasst, um den Wert der Dehnung zu messen, die dem Messringkörper 161 unter einer Axialkraft verursacht wird, und ein Dehnungsmesssignal zu erzeugen. Die Kraftmesskomponente 162 und das Signalverarbeitungsmodul 20 sind elektrisch miteinander verbunden. Der Messringkörper 161 wird mechanisch fixiert und ist dadurch daran gehindert, sich zu drehen oder zu lösen. Femer ist das Kraftmessmodul 16 eine beliebige Messkomponente, die Axialkräfte erfassen kann, wie beispielsweise ein Dehnungsmessstreifen oder eine piezoelektrische Komponente. Der staubdichte Stopfen 15 befindet sich zwischen dem Kraftmessmodul 16 und der Drehmomentdrehwelle 13 und weist einen Dichtungsring 151 auf, wodurch das Eindringen von Fremdkörpern in das Kraftmessmodul 16 ausgeschlossen ist. Ein Ende der Drehmomentdrehwelle 13 weist die spiralförmige Führungsrille 132 auf, die sich axial erstreckt. Die mehreren Stahlkugeln 14 befinden sich zwischen der spiralförmigen Führungsrille 132 der Drehmomentdrehwelle 13 und der spiralförmigen Führungsrille 1121 im Wandlerkörper 11. Daher gleitet die Drehmomentdrehwelle 13 beim Drehen axial entlang der spiralförmigen Führungsrille 1121 im Gewindeloch 112 des Wandlerkörpers 11, wodurch die Drehreibung wirksam verringert wird. Der sich ergebende Axialschub wird auf die Endfläche des staubdichten Stopfens 15 und die Endfläche des Kraftmessmoduls 16 ausgeübt. Ein Krafterzeugungskopf 131 befindet sich am anderen Ende der Drehmomentdrehwelle 13, und seine Abmessungen entsprechen einem Kraftausübungsende eines Sockels 10 (in 8B dargestellt). Nachdem die Drehmomentdrehwelle 13 und der Wandlerkörper 11 zusammengesetzt worden sind, wird der Sicherungsring 17 in einer ringförmigen Aussparung am Auslassende des Gewindelochs 112 des Wandlerkörpers 11 befestigt. Daher gleitet die Drehmomentdrehwelle 13 innerhalb des Gewindelochs 112 des Wandlerkörpers 11 und kann sich daher kaum lösen. Die Halter 181, 182 arbeiten in Verbindung mit den Pufferunterlegscheiben 12 und sind mit einem Pufferunterlegscheibensitz 113 des Wandlerkörpers 11 befestigt, um das Signalverarbeitungsmodul 20 und das Leistungsmodul 21 zu empfangen. Das Signalverarbeitungsmodul 20 weist einen Mikroprozessorsignalverstärker, einen Übereinstimmungsschlüsselschalter, eine Leistungsschalteinheit, eine Signalübertragungseinheit, ein Gyroskop, eine Speichereinheit, ein Ein-/Ausgabemodul, eine Übertragungsantenne und eine Alarmeinheit auf und ist elektrisch mit der Kraftmesskomponente 162 verbunden. Gemessene Dehnungssignale werden von der Kraftmesskomponente 162 gesendet und dann von einem Signalverstärker des Signalverarbeitungsmoduls 20 empfangen und verstärkt, um sie in digitale Signale umzuwandeln. Danach werden die digitalen Signale vom Mikroprozessor entsprechend einem Vorkalibrierparameter berechnet, um einen Klemmkraftwert zu erhalten, und über das Ein-/Ausgabemodul und die Übertragungsantenne an eine Steuervorrichtung oder eine Anzeigevorrichtung gesendet. Das Signalverarbeitungsmodul 20 ist von einem elastischen Material umgeben und befindet sich auf dem Halter 181. Die Leistungsschalteinheit wandelt externe Leistung in vom Leistungsmodul 21 benötigte Leistung um. Das Gyroskop erfasst die Drehwinkelverschiebung des Wandlerkörpers 11. Die Speichereinheit speichert einen Klemmkraftparameter. Der Klemmkraftparameter wird erhalten, indem der Dehnungswert des Kraftmessmoduls 16 und einer Schraubenverbindung 8 mit einem Standard-Axialkraftmesser 9 (in 8 dargestellt) kalibriert wird. Ferner werden die Kalibrierparameter in der Speichereinheit einer Steuervorrichtung oder einer Anzeigevorrichtung gespeichert, um es einem Benutzer zu ermöglichen, ein Booten auszufuhren und dann die sich auf die Spezifikation der Schraubenverbindung beziehenden Daten einzugeben, um die entsprechenden Parameter zu erhalten. Unabhängig davon, welche Unterschiede zwischen einem getesteten und einem anderen Datum aufgrund von Abweichungen in der Spezifikation der Schraubenverbindungen und Unterlegscheiben auftreten können, können sie jedoch durch ein Programm korrigiert werden. Das Leistungsmodul 21 ist eine wiederaufladbare Batterie, die von einem elastischen Material umgeben ist. Sie befindet sich am Halter 182 und ist elektrisch mit dem Signalverarbeitungsmodul 20 verbunden. Die Schutzelemente 191, 192 bestehen aus einem Material, das die drahtlose Signalübertragung nicht blockiert. Das Signalverarbeitungsmodul 20 und das Leistungsmodul 21 befinden sich am Halter 182 und sind somit geschützt. Die Signalübertragungseinheit ist entweder ein Drahtloskommunikationsmodul wie RF, Bluetooth, WiFi oder ZigBee oder ist drahtgestützt, wie RS232, RS485 oder UART. Das Ein-/Ausgabemodul ist ein USB zum Aufladen der Batterie und zum Aktualisieren von Firmware. Die Alarmeinheit ist ein Summer oder eine LED-Anzeige, die die Signalstärke, den Leistungszustand und den Verwendungszustand angibt. Das Leistungsmodul 21 ist elektrisch mit dem Signalverarbeitungsmodul 20 und der Kraftmesskomponente 162 des Kraftmessmoduls 16 verbunden.
Vor der Verwendung des Klemmkraftwandlers 1 muss der Benutzer den Klemmkraftwandler 1 und die am Standard-Axialkraftmesser 9 angebrachte Schraubenverbindung 8 kalibrieren, um eine Parameterbeziehung zwischen dem Dehnungswert des Kraftmessmoduls 16 und einer Klemmkraft, die auf die Schraubenverbindung einer bestimmten Spezifikation ausgeübt wird, zu erzeugen. Femer kann eine lineare Beziehung zwischen der Klemmkraft und dem Dehnungswert des Kraftmessmoduls 16 bestehen, damit die Klemmkraft genauer und einfacher gesteuert werden kann. Bei Nichtvorhandensein eines Standard-Axialkraftmessers kann der angezeigte Klemmkraftwert als Referenzziel-Klemmkraftwert jeder nachfolgenden Schraubenverbindung derselben Spezifikation verwendet werden, um die Schraubenverbindung zu kalibrieren oder mit einem herkömmlichen Zieldrehmoment zu befestigen, kann aber dennoch kontrollierbar eine gleichmäßige Klemmkraft aufrechterhalten.
Um einen Festziehvorgang mit dem Klemmkraftwandler 1 gemäß der vorliegenden Offenbarung auszuführen, stimmt der Benutzer den Klemmkraftwandler 1 mit der Steuervorrichtung oder der Anzeigevorrichtung ab und gibt dann Daten über die Spezifikation der Schraubenverbindung 8, die Zielklemmkraft und die Steuergenauigkeit ein und verwendet das Drehmomentwerkzeug, um Drehmoment auf den Klemmkraftwandler 1 aufzubringen, um die Schraubenverbindung 8 festzuziehen. Während des Festziehvorgangs erzeugt der Spiralmechanismus, der durch die spiralförmige Führungsrille 132 an einem Ende der Drehmomentdrehwelle 13 und die spiralförmige Führungsrille 1121 in der Gewindebohrung 112 des Wandlerkörpers 11 und zwischen diesen gebildet wird, einen Axialschub auf den staubdichten Stopfen 15 und übt diesen aus und drückt dadurch gegen die Endfläche des Kraftmessmoduls 16, wodurch bewirkt wird, dass das Kraftmessmodul 16 einen Dehnungswert erzeugt. Inzwischen zieht das andere Ende der Drehmomentdrehwelle 13 die Schraubenverbindung 8 fest und erzeugt dadurch eine Klemmkraft. Es gibt eine spezifische Parameterbeziehung zwischen der Klemmkraft, dem durch das Kraftmessmodul 16 erzeugten Dehnungswert und der festgezogenen Schraubenverbindung 8. Das Signalverarbeitungsmodul 20 berechnet kontinuierlich den Wert der auf die Schraubenverbindung 8 ausgeübten Klemmkraft entsprechend der zuvor erhaltenen Parameterbeziehung durch Kalibrieren des Dehnungswerts des Kraftmessmoduls 16 und der auf die Schraubenverbindung 8 einer spezifischen Spezifikation ausgeübten Klemmkraft. Wenn die Zielklemmkraft erreicht ist, schaltet die Steuervorrichtung des Drehmomentwerkzeugs die Stromquelle ab oder verwendet die Anzeigevorrichtung ein Summen oder einen Indikator, um den Benutzer zu warnen, den Betrieb einzustellen und festzustellen, ob die Zielklemmkraft zufrieden stellend ist. Sobald das aufgebrachte Drehmoment aufgrund der starren Rückprallkraft des staubdichten Stopfens 15 und des Messringkörpers 161 sowie der großen Gewindesteigung und des großen Steigungswinkels der Gewinde der Drehmomentwelle 13 verschwindet, wird der Rückprallwiderstand minimiert, und die Drehmomentwelle 13 stellt infolgedessen ihren Anfangszustand (d. h. den Zustand vor dem Aufbringen von Kraft) wieder her, wodurch der Dehnungswert des Kraftmessmoduls 16 auf null zurückgeführt wird.
Wenn der Klemmkraftwandler 1 gemäß der vorliegenden Offenbarung ein pneumatisch, elektrisch oder hydraulisch angetriebenes Festziehwerkzeug verwendet, verlangsamt der Steuermechanismus des Werkzeugs die Festziehgeschwindigkeit des Werkzeugs unmittelbar bevor die Zielklemmkraft erreicht wird und nähert sich dann allmählich dem Zielklemmkraftwert durch intermittierendes Aufprallen, um die Steuergenauigkeit der Klemmkraft effektiv zu verbessern.
Mit Bezug auf die 4Aund 4B, 5, die 6Aund 6B und die 8Aund 8B sei bemerkt, dass der Klemmkraftwandler 1 gemäß der vorliegenden Offenbarung ein eingebautes Drehmomentwerkzeug ist, das Lenkgetriebe 23, 24 aufweist und dadurch drehbar ist. Das Krafterzeugungsende des Motorgeschwindigkeitsverringerungsmechanismus des Drehmomentwerkzeugs wird in den Eingriffsabschnitt 111 des Drehmomentwerkzeugs des Wandlerkörpers 11 des Klemmkraftwandlers 1 eingeführt. Wenn Drehmoment auf den Klemmkraftwandler 1 ausgeübt wird, dringt das Krafterzeugungsende 131 der Drehmomentdrehwelle 13 des Klemmkraftwandlers 1 in ein Lager 22 ein und wird dadurch in das Lenkgetriebe 23 eingeführt, um das Lenkgetriebe 24 anzutreiben. Eine Krafterzeugungsachse 25 des Lenkgetriebes 24 dringt in ein anderes Lager 26 ein und wird daran mit einem Sicherungsring 27 befestigt, so dass die Krafterzeugungsachse 25 in den Sockel 10 eingeführt wird, um die Schraubenverbindung 8 festzuziehen. Die Schraubenverbindung 8 umfasst eine Schraube 81, eine Unterlegscheibe 82, eine Mutter 83 und ein Befestigungselement 84. Der mit Bezug auf die 4Aund 4B und 5 dargestellte Betriebsprinzip gleicht dem mit Bezug auf die 1 bis 3 dargestellten Betriebsprinzip, d. h., dass die an den beiden Enden der Drehwelle 13 angeordneten Spiralmechanismen (die sich in der Gewindesteigung unterscheiden) angetrieben werden, während das Drehmoment auf den Klemmkraftwandler 1 angewendet wird, wie nachstehend erläutert. Ein Dehnungswert wird unter dem Axialschub Fsw erzeugt, der auf das Kraftmessmodul 16 durch die spiralförmige Führungsrille 132 entlang der spiralförmigen Führungsrille 1121 des Wandlerkörpers 11 ausgeübt wird. Die Klemmkraft F_B&W wird erzeugt und auf die Schraubenverbindung 8 (in den 6Aund 6B dargestellt) durch das andere Ende der Drehwelle 13 ausgeübt. Eine Parameterbeziehung zwischen dem Axialschub Fsw und der Klemmkraft F_B&W wird zuvor mit dem Standard-Axialkraftmesser 9 (in den 8Aund 8B dargestellt) kalibriert. Dann wird die Parameterbeziehung verwendet, um die Klemmkraft der Schraubenverbindung 8 zu erfassen und zu steuern.
Mit Bezug auf die 6Aund 6B und die 7Abis 7C sei bemerkt, dass die spiralförmige Führungsrille 132 der Drehmomentdrehwelle 13 und die spiralförmige Führungsrille 1121 im Gewindeloch 112 des Wandlerkörpers 11 Merkmale wie einen Steigungsdurchmesser von 46 mm, eine Steigung von 50 mm, eine Anzahl von Gewinden von 5 und einen Steigungswinkel von 59,97° haben, während die am anderen Ende der Drehmomentdrehwelle 13 befestigte Schraubenverbindung 8 Merkmale wie M20, eine Steigung von 2 mm und ein Einzelgewinde mit einem Steigungswinkel von 2,03° hat. Wie in den 7Abis 7C dargestellt ist, wird ein Drehmoment von 500 Nm auf den Klemmkraftwandler 1 ausgeübt, damit die Drehmomentdrehwelle 13 die Schraubenverbindung 8 von M20 so festzieht, dass die Klemmkraft F_B&W von 188.496 N erzeugt wird, während am anderen Ende die spiralförmige Führungsrille 132 mit 5 Gewinden einen Axialschub Fsw von 11.938 N auf den staubdichten Stopfen 15 und das Kraftmessmodul 16 entlang der spiralförmigen Führungsrille 1121 im Gewindeloch 112 des Wandlerkörpers 11 ausübt. Ferner fällt die durch den staubdichten Stopfen 15 und den Messringkörper 161 unter dem Axialschub Fsw von 628,32 N erzeugte Dehnung in den Bereich der Streckgrenze des staubdichten Stopfens 15 und des Messringkörpers 161. Die Effizienz η zur Verwendung bei der Berechnung der Schubkraft entsprechend dem Drehmoment ist immer ein geschätzter Wert, ohne den Wandlungsparameter zu beeinflussen, der durch Kalibrieren des Dehnungswerts des Kraftmessmoduls und der auf die Schraubenverbindung 8 ausgeübten und durch den Standard-Axialkraftmesser 9 gemessenen Klemmkraft erhalten wird. Mit Bezug auf die 6Aund 6B sei bemerkt, dass die spiralförmige Führungsrille 132 der Drehmomentdrehwelle 13 einen Steigungswinkel von 59,97° hat, der größer als ihr Reibungswinkel ist. Gemäß der vorliegenden Offenbarung sind beispielsweise sowohl die Anzahl der Gewinde der spiralförmigen Führungsrille 1121 des Wandlerkörpers 11 als auch die Anzahl der Gewinde der spiralförmigen Führungsrille 132 der Drehmomentdrehwelle 13 fünf, um ihre Steigung zu erhöhen, ihren Steigungswinkel zu erhöhen und die auf das Kraftmessmodul 16 ausgeübte Axialkraft wirksam zu verringern. Die spiralförmige Führungsrille ist mit mehreren Stahlkugeln 14 und einem Schmierfett wie eine Kugelumlaufspindel gefüllt, um den Reibungswiderstand der spiralförmigen Mechanismen zu minimieren. Unter der Annahme, dass der Reibungskoeffizient f0,1 beträgt, gilt f = 0,1 = tan (θ), was zu θ = 5,7° führt, d. h. zu einem Gewindereibungswinkel von 5,7°. Die Drehmomentdrehwelle 13 hat einen Steigungswinkel, der viel größer als der Reibungswinkel von 5,7° ist. Aufgrund der starren Rückprallfähigkeit des staubdichten Stopfens 15 und des Kraftmessmoduls 16 ermöglicht das Verschwinden von Drehmoment, dass sich die Drehmomentdrehwelle 13 leicht umkehren und lösen kann, wodurch der Messwert des Kraftmessmoduls 16 auf null gesetzt wird.
Mit Bezug auf die 8Aund 8B sei bemerkt, dass die Parameterkalibrierung das Anwenden von Drehmoment auf den Klemmkraftwandler 1 mit dem Drehmomentwerkzeug, das Einsetzen des Sockels 10, das Hindurchführen der Schraube 81 einer bestimmten Spezifikation und der Unterlegscheibe 82 (der Schraubenverbindung 8) durch das axiale Loch des Standard-Axialkraftmessers 9, die Montage einer Testeinheit 90 an Ort und Stelle und das Fixieren mit der Mutter 83 erfordert. Um die Kalibrierung auszuführen, wird der Dehnungswert, der von dem Kraftmessmodul 16 unter dem durch die spiralförmigen Mechanismen erzeugten Axialschub erzeugt wird, mit dem Signalverarbeitungsmodul 20 verstärkt und in ein digitales Messsignal umgewandelt. Dann wird das digitale Messsignal von der Signalübertragungseinheit an die Steuervorrichtung oder die Anzeigevorrichtung gesendet. Die auf die festgezogene Schraubenverbindung 8 ausgeübte Klemmkraft wird mit dem Standard-Axialkraftmesser 9 gemessen und sofort an die Steuervorrichtung oder die Anzeigevorrichtung gesendet, um die Parameterbeziehung zwischen der Klemmkraft und dem Dehnungswert herauszufinden. Femer muss die Parameterkalibrierung erneut ausgeführt werden, falls sich die Spezifikation der Schraube 81, der Unterlegscheibe 82 oder der Mutter 83 der Schraubenverbindung 8 ändert.
Mit Bezug auf 9 sei bemerkt, dass der Klemmkraftwandler 1 gemäß der vorliegenden Offenbarung auf verschiedene herkömmliche Drehmomentwerkzeuge anwendbar ist. Der Klemmkraftwandler 1 ist am Krafterzeugungsende des Drehmomentwerkzeugs angebracht oder in das Drehmomentwerkzeug eingebaut (in den 4A, 4B und 5 dargestellt). Die Parameterkalibrierung wird an der zu befestigenden Schraubenverbindung ausgeführt. Eine geeignete Steuervorrichtung oder Anzeigevorrichtung wird verwendet und angeschlossen. Dann treibt der Klemmkraftwandler 1 den Sockel an, um die Schraubenverbindung festzuziehen und die auf die Schraubenverbindung ausgeübte Klemmkraft sofort zu messen, so dass jedes Drehmomentwerkzeug die Klemmkraft präzise steuern kann.
Mit Bezug auf 10 sei bemerkt, dass der Klemmkraftwandler 1 gemäß der vorliegenden Offenbarung in Verbindung mit einer Steuervorrichtung oder Anzeigevorrichtung in der nachstehend beschriebenen Weise arbeitet. Daten, die sich auf die Spezifikation einer Schraubenverbindung und auf eine Zielklemmkraft beziehen, werden eingegeben, nachdem die Schraubenverbindung mit dem in 9 dargestellten gezeigten Drehmomentwerkzeug oder einem beliebigen anderen Drehmomentwerkzeug festgezogen wurde. Während des Festziehvorgangs berechnet das Signalverarbeitungsmodul kontinuierlich den Klemmkraftwert entsprechend dem Dehnungswert und sendet sofort den berechneten Klemmkraftwert drahtgestützt oder drahtlos an die Steuervorrichtung oder Anzeigevorrichtung des Drehmomentwerkzeugs. Wenn der Zielklemmkraftwert erreicht ist, bestimmt das Signalverarbeitungsmodul, ob der Zielklemmkraftwert zufrieden stellend ist, erzeugt ein Alarmsummen oder eine Alarmmeldung oder schaltet die Stromquelle ab und lädt die dazugehörigen Daten nach Bedarf auf einen Peripherieserver oder in eine Cloud-Datenbank hoch. Wenn der Dehnungswert oder der Klemmkraftwert einen vorbestimmten Wert überschreitet, kann die Steuervorrichtung oder Anzeigevorrichtung des Drehmomentwerkzeugs ferner auch eine Warnung ausgeben und eine Aufzeichnung machen.
Wenngleich die vorliegende Offenbarung anhand spezifischer Ausfuhrungsformen beschrieben worden ist, könnten zahlreiche Modifikationen und Abänderungen von Fachleuten daran vorgenommen werden, ohne vom Schutzumfang und vom Gedanken der vorliegenden Offenbarung abzuweichen, wie in den Ansprüchen dargelegt ist.
Bezugszeichenliste

1): Schraubenklemmkraftwandler
11): Wandlerkörper
111): Drehmomentwerkzeug-Eingriffsabschnitt
112): Gewindeloch
1121): spiralförmige Führungsrille
113): Pufferunterlegscheibensitz
12): Pufferunterlegscheiben
13): Drehmomentdrehwelle
14): Stahlkugeln
15): staubdichte Stopfen
16): Kraftmessmodul
161): Messringkörper
162): Kraftmesskomponente
163): ringförmige Aussparung
17): Sicherungsring
20): Signalverarbeitungsmodul
21): Leistungsmodul
22): Lager
23): Lenkgetriebe
24): Lenkgetriebe
25): Krafterzeugungsachse
26): Lager
27): Sicherungsring
8): Schraubenverbindung
81): Schraube
82): Unterlegscheibe
83): Mutter
84): Befestigungselement
9): Standard-Axialkraftmesser
90): Testeinheit
131): Krafterzeugungsende
132): spiralförmige Führungsrille
151): Dichtungsring
181): Halter
182): Halter
191): Schutzelemente
192): Schutzelemente
FB&W): Klemmkraft
FSW): Axialschub

Claims

Schraubenklemmkraftwandler (1) für einen Schraubenfestziehvorgang, welcher Folgendes aufweist: • einen Wandlerkörper (11) mit einem Ende, das der Eingriffsabschnitt eines Drehmomentwerkzeugs ist, um den Abmessungen des Krafterzeugungsendes (131) des Drehmomentwerkzeugs zu entsprechen, und einem anderen Ende mit einem Gewindeloch (112) mit einer spiralförmigen Führungsrille (1121), wobei der Boden des Gewindelochs (112) ein Kraftmessmodul (16) empfängt und in eine spiralförmige Führungsrille (132) der Drehmomentdrehwelle (13) eingreift, • das Kraftmessmodul (16), das einen Messringkörper (161) und eine Kraftmesskomponente (162) aufweist, wobei eine ringförmige Aussparung (163) an einem Rand des Messringkörpers (161) angeordnet ist, während die Kraftmesskomponente (162) am Boden der ringförmigen Aussparung (163) haftet, um den Dehnungswert des Messringkörpers (161), der axial und elektrisch mit einem Signalverarbeitungsmodul (20) verbunden ist, zu messen, • einen staubdichten Stopfen (15), der sich zwischen dem Kraftmessmodul (16) und der Drehmomentdrehwelle (13) befindet und einen Dichtungsring (151) aufweist, um das Eindringen von Fremdkörpern in das Kraftmessmodul (16) zu verhindern, • eine Drehmomentdrehwelle (13), wobei sich mehrere spiralförmige Führungsrillen (132) an einem Ende der Drehmomentdrehwelle (13) befinden und in ihrer Position der spiralförmigen Führungsrille (1121) im Gewindeloch (112) des Wandlerkörpers (11) entsprechen, wobei sich ein Antriebskopf an einem anderen Ende der Drehmomentdrehwelle (13) befindet und in Abmessungen einem Kraftausübungsende eines Sockels entspricht, um eine Schraubenverbindung (8) einer bestimmten Spezifikation festzuziehen, • mehrere Stahlkugeln (14), die sich zwischen der spiralförmigen Führungsrille (1121) des Wandlerkörpers (11) und der spiralförmigen Führungsrille (132) der Drehmomentdrehwelle (13) befinden, um die Drehreibung zu verringern; • ein Signalverarbeitungsmodul (20), das sich innerhalb oder außerhalb des Wandlerkörpers (11) befindet ist und einen Signalverstärker, einen Mikroprozessor, eine Leistungsschalteinheit, eine Signalübertragungseinheit, ein Ein-/Ausgabemodul, ein Gyroskop, eine Speichereinheit, eine Übertragungsantenne und eine Alarmeinheit aufweist, wobei der Signalverstärker ein vom Kraftmessmodul (16) über ein Kabel an das Signalverarbeitungsmodul (20) gesendetes gemessenes Dehnungssignal verstärkt, wodurch das verstärkte gemessene Dehnungssignal durch den Mikroprozessor entsprechend gemäß einem Vorkalibrierungsparameter berechnet werden kann, um einen Klemmkraftwert zu erhalten, wobei die Leistungsschalteinheit externe Leistung in vom Leistungsmodul (21) benötigte Leistung umwandelt, wobei die Signalübertragungseinheit Drahtlos-RF, Bluetooth, WiFi oder ZigBee ist oder drahtgestützt wie RS232, RS485 oder UART ist, um Signale an eine Steuervorrichtung oder Anzeigevorrichtung zu übertragen, wobei das Ein-/Ausgabemodul ein USB zum Aufladen der Batterie und zum Aktualisieren von Firmware ist, • das Gyroskop, das die Drehwinkelverschiebung des Schraubenklemmkraftwandlers (1) erfasst, wobei die Speichereinheit eine Parameterbeziehung, die durch Kalibrieren der an Ort und Stelle zu befestigenden Schraubenverbindung (8) erhalten wird, und den Dehnungswert des Kraftmessmoduls (16) mit einem Standard-Axialkraftmesser (9) speichert, wobei die Alarmeinheit ein Summer oder eine LED-Anzeige ist, die die Signalstärke, den Leistungszustand oder den Nutzungszustand angibt, • das Leistungsmodul (21), das eine wiederaufladbare Batterie ist und elektrisch mit dem Signalverarbeitungsmodul (20) verbunden ist, • einen an dem Wandlerkörper (11) befestigten Halter (181, 182), wobei ein Schutzelement das Signalverarbeitungsmodul (20) und das Leistungsmodul (21) umschließt, • das Schutzelement aus einem Material, das die drahtlose Signalübertragung nicht blockiert und zum Schutz des Signalverarbeitungsmoduls (20) und des Leistungsmoduls (21) angepasst ist, • ein Kabel, das elektrisch mit dem Signalverarbeitungsmodul (20) und der Kraftmesskomponente (162) des Kraftmessmoduls (16) verbunden ist, und • einen Sicherungsring (17) zur Abstützung der Drehmomentdrehwelle (13), damit die Drehmomentdrehwelle (13) ohne Ablösen in das Gewindeloch (112) des Wandlerkörpers (11) gleiten kann.
Schraubenklemmkraftwandler (1) nach Anspruch 1, wobei die spiralförmige Führungsrille (1121) des Wandlerkörpers (11) und die spiralförmige Führungsrille (132) der Drehmomentdrehwelle (13) jeweils mehrere Gewinde aufweisen, deren Anzahl gleich ist und die in der gleichen Richtung wie die Gewinde der festzuziehenden Schraubenverbindung (8) verlaufen.
Schraubenklemmkraftwandler (1) nach Anspruch 1, wobei der Steigungswinkel der spiralförmigen Führungsrille (132) der Drehmomentdrehwelle (13) größer ist als der Reibungswinkel und der Axialschub, der von der Drehmomentdrehwelle (13) auf den staubdichten Stopfen (15) und den Messringkörper (161) ausgeübt wird, in einen Bereich der Streckgrenze der Drehmomentdrehwelle (13), des staubdichten Stopfens (15) und des Messringkörpers (161) fällt, so dass es eine starre Rückprallfähigkeit davon der Drehmomentdrehwelle (13) ermöglicht, ihre Position entlang der spiralförmigen Führungsrille (132) umgekehrt wiederherzustellen, wodurch der Messwert des Kraftmessmoduls (16) auf null gesetzt wird.
Schraubenklemmkraftwandler (1) nach Anspruch 1, wobei das Signalverarbeitungsmodul (20) einen Klemmkraftwert, der entsprechend dem Dehnungswert berechnet wurde, an eine Steuervorrichtung oder Anzeigevorrichtung des Drehmomentwerkzeugs drahtgestützt oder drahtlos sendet, um die Klemmkraft der Schraubenverbindung (8) zu steuern, wobei die Steuervorrichtung oder Anzeigevorrichtung des Drehmomentwerkzeugs eine Warnung ausgibt und eine Aufzeichnung macht, wenn der Dehnungswert oder der Klemmkraftwert einen vorbestimmten Wert überschreitet.
Schraubenklemmkraftwandler (1) nach Anspruch 1, wobei das Kraftmessmodul (16) eine Kraftmesskomponente (162) zum Messen einer Axialkraft aufweist.
Schraubenklemmkraftwandler (1) nach Anspruch 1, wobei, während ein Drehmoment auf die Drehmomentdrehwelle (13) ausgeübt wird, das Festziehen der Schraubenverbindung (8) einer bestimmten Spezifikation mit einem oberen von zwei spiralförmigen Mechanismen unter konzentrischer Drehung und das Drücken gegen das Kraftmessmodul (16) mit einem unteren von diesen gleichzeitig stattfinden, wobei das Signalverarbeitungsmodul (20) eine Berechnung durch Kalibrieren erzeugter Klemmkraftwandlungsparameter ausführt, um einen Wert der Klemmkraft zu erhalten, die auf die Schraubenverbindung (8) ausgeübt wird.
Schraubenklemmkraftwandler (1) nach Anspruch 6, wobei Parameter zur Verwendung durch den Mikroprozessor den Dehnungswert des Kraftmessmoduls (16) des Schraubenklemmkraftwandler (1) und den Klemmkraftwandlungsparameter, der auf die Schraubenverbindung (8) einer bestimmten Spezifikation anwendbar ist, umfassen, wobei der Dehnungswert des Kraftmessmoduls (16) des Schraubenklemmkraftwandlers (1) und der auf die Schraubenverbindung (8) einer bestimmten Spezifikation anwendbare Klemmkraftwandlungsparameter erzeugt werden, wenn Drehmoment auf den Schraubenklemmkraftwandler (1), der die Schraubenverbindung (8) einer bestimmten Spezifikation festzieht, und einen Standard-Axialkraftmesser (9) angewendet wird, und in der Speichereinheit des Signalverarbeitungsmoduls (20) oder einer entsprechenden Steuervorrichtung oder Anzeigevorrichtung gespeichert werden.
Schraubenklemmkraftwandler (1) nach Anspruch 7, wobei, falls sich der Inhalt eines mit der Schraubenverbindung (8) verbundenen Gegenstands ändert, die Wandlungsparameter der Klemmkraft erneut kalibriert werden müssen, wobei der Inhalt Bolzenspezifikationen, Unterlegscheiben (82) oder an Ort und Stelle zu befestigende Gegenstände umfasst.
Schraubenklemmkraftwandler (1) nach Anspruch 1, wobei das Signalverarbeitungsmodul (20) einen entsprechend dem Dehnungswert berechneten Klemmkraftwert drahtgestützt oder drahtlos an das Drehmomentwerkzeug sendet, um die Vorrichtung oder Anzeigevorrichtung zu steuern und dadurch die auf einen Bolzen ausgeübte Klemmkraft zu steuern, wobei die Vorrichtungen eine Warnung ausgeben und eine Aufzeichnung machen, wenn der Dehnungswert oder der Klemmkraftwert einen vorbestimmten Wert überschreitet.
Schraubenklemmkraftwandler (1) nach Anspruch 1, wobei der Schraubenklemmkraftwandler (1) an dem Drehmomentwerkzeug angebracht ist oder in dieses eingebaut ist, um als Klemmkraftschlüssel oder Klemmkraftschraubendreher zu wirken, der in der Lage ist, die auf die Schraubenverbindung (8) ausgeübte Klemmkraft direkt zu erfassen, wobei das Drehmomentwerkzeug ein herkömmlicher Drehmomentschlüssel oder Drehmomentschraubendreher ist.