DE10360354A1

DE10360354A1 - Drehmomentschrauber

Info

Publication number: DE10360354A1
Application number: DE2003160354
Authority: DE
Inventors: Henning Otte
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2003-12-22
Filing date: 2003-12-22
Publication date: 2005-07-14

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Drehmomentschrauber zur Herstellung einer Schraubverbindung mit einem Gewindezapfen (16) und einer auf diesen aufschraubbaren Mutter (2). Zur Auswahl eines Drehmomentes für die Schraubverbindung vor Beginn des Schraubvorganges weist der Drehmomentschrauber eine Einrichtung zur Erkennung einer bestimmten Gewindezapfenausführung mit einem Steckschlüsseleinsatz für die Mutter (2) auf, in dem ein Kontaktzylinder (4) angeordnet ist, an dessen zapfenseitiger Stirnseite mit einer Steuereinrichtung (11) verbundene Prüfkontakte (7) zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes mit dem Gewindezapfen (16) ausgebildet sind. Der Kontaktzylinder (4) ist in axialer Richtung zwischen einer Prüfposition am Gewindezapfen (16) und einer gewindezapfenfernen Position verbringbar und stellt in der Prüfposition in Abhängigkeit von der stirnseitigen Gewindezapfengestaltung mit den Prüfkontakten (7) einen Kontaktschluss her oder nicht, wobei diesen beiden Zuständen jeweils ein vorbestimmtes Drehmoment zugeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehmomentschrauber zur Herstellung einer Schraubverbindung, insbesondere mit einem Gewindezapfen und einer auf diesen aufschraubbaren Mutter im Fahrzeugbau.
Im Fahrzeugbau werden Schraubverbindungen einer Mutter mit einem Gewindezapfen üblicherweise in Abhängigkeit von der Position der Schraubverbindungsstelle am Fahrzeug von einer Bedienperson von Hand oder von einem Roboter geführt und gesteuert hergestellt. Die Gewindeverbindungen, insbesondere die des Fahrwerks, müssen vorbestimmte Festigkeiten aufweisen und dazu mit entsprechenden Drehmomenten angezogen sein, um den Belastungen des Fahrbetriebes genügen zu können.
Allgemein ist es bekannt, zur Herstellung von Schraubverbindungen einen Drehmomentschlüssel mit ablesbarem Anzugsdrehmoment oder einen Drehmomentschrauber einzusetzen, um die Schraubverbindungen mit dem jeweiligen vom Konstrukteur vorgesehenen Drehmoment festzuziehen.
In Abhängigkeit von der Motorleistung und der Fahrzeugkonstruktion und der mit diesen verbundenen zulässigen Fahrzeuggeschwindigkeit sind auch unterschiedliche Werkstoffe oder unterschiedlich behandelte Werkstoffe mit unterschiedlichen Festigkeiten im Einsatz, nicht zuletzt auch aus Kostengründen. Daher müssen Schraubverbindungen mit gleichen Gewindebolzen- oder -zapfengrößen sowie gleichen Gewindeparametern, jedoch aus unterschiedlichen Materialien mit unterschiedlichen Drehmomenten beaufschlagt werden. Dabei besteht die Gefahr, dass eine aus einem Gewindezapfen weniger festen Materials und einer Mutter gebildete Schraubverbindung mit einem zu großen Drehmoment beaufschlagt wird und schon beim Festziehen abreißt oder später im Fahrbetrieb bricht, oder umgekehrt, eine aus einem höherfesten Material hergestellte Schraubverbindung mit einem zu geringen Drehmoment hergestellt wird, was zu einem Lockern und Lösen derselben führt.

Daher ist es bekannt, auch Drehschrauber mit einer Einrichtung zu versehen, die das aufgebrachte Drehmoment anzeigt oder das Erreichen eines vorbestimmten Drehmomentes signalisiert, so dass vorgegebene Drehmomente bei einiger Sorgfalt der Bedienperson eingehalten werden können. Eine derartiger Drehschrauber ist in der DE 25 08 300 A1 beschrieben. Dieser ist mit einer Einrichtung zur Erfassung und Anzeige eines Drehmomentes versehen, die einen Dehnungsmessstreifen aufweist, der eine drehmomentabhängige Ausgangsspannung erzeugt, die mit der Anzeigeeinrichtung wirkverbunden ist. Diese zeigt einer Bedienperson an, wenn das Drehmoment einen vorgeschriebenen Wert erreicht hat. Dabei befindet sich die Schraubverbindung jedoch bereits im Prozess des Festziehens, so dass bei einer Fehlbeaufschlagung eine Demontage erfolgen muss.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Drehmomentschrauber so zu gestalten, dass dieser vor Beginn eines Schraubvorganges zu wählende Schraubparameter erkennt und zuverlässig einstellt.

Diese Aufgabe wird bei einem Drehmomentschrauber mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Die Erfindung besteht in einem Drehmomentschrauber, der mit einer Einrichtung zur Erkennung einer bestimmten Gewindezapfenausbildung versehen ist und in Korrespondenz mit einem vorbestimmt gestalteten Gewindezapfen in einer Steuereinrichtung gespeicherte Schraubparameter auswählt. Die Einrichtung ist mit einem Steckschlüsseleinsatz für eine auf den Gewindezapfen aufdrehbare Mutter gebildet, in dem ein axial verschiebbarer Kontaktzylinder angeordnet ist, an dessen gewindezapfenseitiger Stirnseite mit der Steuereinrichtung verbundene Prüfkontakte angeordnet sind, wobei der Kontaktzylinder zwischen einer Prüfposition am Gewindezapfen und einer gewindezapfenfernen Position verbringbar ist und in der Prüfposition in Abhängigkeit von der stirnseitigen Gewindezapfengestaltung mit den Prüfkontakten einen Kontaktschluss herstellt oder nicht und diesen beiden Zuständen jeweils ein vorbestimmtes Drehmoment zugeordnet ist. Auf diese Weise wird eine hohe Prozesssicherheit erreicht, da der Drehmomentschrauber automatisch das für einen bestimmten Gewindezapfen zu verwendende Drehmoment auswählt. Die Schraubersteuerung reagiert auf eine geänderte Drehmomentanforderung, sobald der Drehschrauber auf einen Gewindezapfen aufgesetzt wird.

Die beiden Positionen des Kontaktzylinders sind vorteilhaft durch Anschläge definiert, wobei der Kontaktzylinder in Richtung auf den Gewindezapfen zu federkraftbeaufschlagt und in Gegenrichtung druckluftbeaufschlagbar ist. Damit ist sichergestellt, dass sich der Kontaktzylinder während des Nichtgebrauchs und beim Aufsetzen auf einen Gewindezapfen in der Prüfposition befindet. Nach einem Aufsetzen auf einen Gewindezapfen und der Abfrage nach dem zu wählenden Drehmoment für den durchzuführenden Schraubvorgang wird der Kontaktzylinder druckluftbeaufschlagt und gegen die Kraft der diesen in Prüfposition haltenden Feder in die definierte gewindezapfenferne Position gedrückt, in der der Kontaktzylinder keinen Kontakt mehr mit dem Gewindezapfen hat. Die Druckluftbeaufschlagung wird durch die Steuereinrichtung im Anschluss an die Abfrage nach dem Drehmoment ausgelöst.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel erläutert. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen:
1: einen Steckschlüsseleinsatz zur Anordnung in einem Drehmomentschrauber mit einem Kontaktzylinder in der Prüfposition und
2: den Steckschlüsseleinsatz mit dem in der gewindezapfenfernen Position befindlichen Kontaktzylinder.
Der in 1 dargestellte Steckschlüsseleinsatz weist eine (Sechskant-) Aufnahme 1 für eine Mutter 2 auf. In die Aufnahme 1 ragt ein in einem Druckluftzylinder 3 dichtend geführter Kontaktzylinder 4 aus einem festen Kunststoff hinein, der an einem im Druckluftzylinder 3 ausgebildeten Anschlag 5, durch eine Druckfeder 6 beaufschlagt, anliegt. Im Kontaktzylinder 4 sind zwei Prüfkontakte 7 achsparallel angeordnet, die auf der der Aufnahme abgewandten Seite über flexible Leitungen 8 mit jeweils einem umfangsseitig am Steckschlüsseleinsatz koaxial angeordneten und gegenüber diesem isolierten Schleifring 9 verbunden sind, auf denen jeweils ein Schleifkontakt 10 aufliegt, der mit einer Steuereinrichtung 11 verbunden ist. der Steckschlüsseleinsatz ist mit einem elektromotorischen Antrieb 12 gekoppelt.
Vor dem Anschlag 5 ist aufnahmeseitig zwischen dem Kontaktzylinder 4 und der Druckzylindennrandung ein Ringspalt 13 ausgebildet, in den ein Druckluftkanal 14 mündet, der mit einem nicht weiter dargestellten pneumatischen Anschluss 15 verbunden ist.
In der Aufnahme 1 befindet sich die (Sechskant-)Mutter 2 in formschlüssiger Anordnung zu dieser, aufgesetzt auf einen induktiv oberflächengehärteten Wellenzapfen 16 mit Gewinde. Dieser ist im Unterschied zu einer alternativen Ausführung gleicher Abmessung, die jedoch oberflächenflammgehärtet ist und abweichende Festigkeiten aufweist, mit einer radial ausgebildeten Einsenkung 17 versehen, die schmaler als der Durchmesser der Stirnfläche des Kontaktzylinders 4, jedoch breiter als der äußere Abstand der Prüfkontakte 7 ist. Der Drehmomentschrauber wird zum Aufschrauben einer Mutter 2 sowohl auf den Wellenzapfen 16 als auch auf die alternative Ausführung in regelmäßiger Arbeitsfolge im Fertigungsprozess verwendet, wobei die Verschraubung mit unterschiedlichen Drehmomenten vorgenommen werden soll.
In 1 liegt der in seiner Prüfposition befindliche Kontaktzylinder 4 mit seiner Stirnfläche auf dem Rand der Einsenkung 17 des Wellenzapfens 16 auf, so dass die Prüfkontakte 7 keinen Kontakt mit der Grundfläche derselben haben und ein Prüfstrom nicht fließen kann. Die Steuereinrichtung wählt das entsprechende Drehmoment für die Verschraubung.
Wird nun der Drehmomentschrauber mit seinem Steckschlüsseleinsatz und einer Mutter 2 auf den nicht dargestellten oberflächenflammgehärteten Wellenzapfen mit nicht eingesenkter Stirnfläche aufgesetzt, kommen beide Prüfkontakte 7 zur Anlage auf dieser und der Prüfstromkreis wird geschlossen mit der Folge, dass die Steuereinrichtung das für diese Schraubverbindung bestimmte Drehmoment für die Verschraubung wählt.
Jeweils nach einer solchen kurzen Prüfphase mit der Abfrage nach dem zu wählenden Drehmoment wird der Kontaktzylinder 4 durch eine Druckluftbeaufschlagung vom Wellenzapfen weg- und aus der Mutter 2 bis zur Anlage an einem druckluftzylinderseitigen Anschlag 18 gedrückt, um im Anschluss die Verschraubung mit dem gewählten Drehmoment vorzunehmen. Diese Phase ist in 2 dargestellt. Deutlicher als in 1 ist hier die Einsenkung am Wellenzapfen 16 zu erkennen.
Nach Abschluss des Schraubvorganges fährt der Drehmomentschrauber mit seinem Steckschlüsseleinsatz wieder in eine Warteposition, bis der nächste Schraubvorgang vorzunehmen ist. Dabei wird die Druckluftbeaufschlagung beendet, und der Kontaktzylinder wird durch die Druckfeder 6 wieder in seine Ausgangslage, die der Prüfposition entspricht, gedrückt.

1: Aufnahme
2: Mutter
3: Druckluftzylinder
4: Kontaktzylinder
5: Anschlag
6: Druckfeder
7: Prüfkontakte
8: Leitung
9: Schleifring
10: Schleifkontakt
11: Steuereinrichtung
12: Antrieb
13: Ringspalt
14: Druckluftkanal
15: Anschluss
16: Wellenzapfen
17: Einsenkung
18: Anschlag

Claims

Drehmomentschrauber, aufweisend eine Einrichtung zur Erkennung einer bestimmten Gewindezapfenausführung, mit einem Steckschlüsseleinsatz für eine auf dem Gewindezapfen (16) aufdrehbare Mutter (2), mit einem im Steckschlüsseleinsatz angeordneten Kontaktzylinder (4), an dessen zapfenseitiger Stirnseite mit einer Steuereinrichtung (11) verbundene Prüfkontakte (7) zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes mit dem Gewindezapfen (16) angeordnet sind, wobei der Kontaktzylinder (4) in axialer Richtung zwischen einer Prüfposition am Gewindezapfen (16) und einer gewindezapfenfernen Position verbringbar ist und in der Prüfposition in Abhängigkeit von der stirnseitigen Gewindezapfengestaltung mit den Prüfkontakten (7) einen Kontaktschluss herstellt oder nicht und diesen beiden Zuständen jeweils ein vorbestimmtes Drehmoment zugeordnet ist.
Drehmomentschrauber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfposition und die gewindezapfenferne Position des Kontaktzylinders (4) durch Anschläge (5, 18) definiert sind.
Drehmomentschrauber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktzylinder (4) in Richtung auf den Gewindezapfen (16) federkraftbeaufschlagt und in der Gegenrichtung druckluftbeaufschlagbar ausgebildet ist.
Drehmomentschrauber nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktzylinder (4) aus Kunststoff besteht.