DE19514882A1 - Drehmomentschlüssel oder dergleichen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehmomentschlüssel oder dergleichen gemäß Gattungsbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiger Drehmomentschlüssel ist aus den DE-PS 23 38 304 bzw. 23 12 030 bekannt. Bei der bekannten Vorrichtung ist ein erstes, festes Element vorgesehen, welches von einem rohrförmigen Gehäuse ausgebildet wird. Ein zweites, gegenüber dem ersten bewegliches Element wird von einem Spannorgan einer Druckfeder im Inneren des Gehäuses ausgebildet. Dieses Spannorgan wirkt zusammen mit einem Drehgriff. Beim Drehen des Griffes wird ein Schraubgewinde verlagert, so daß das Spannorgan linear verlagert wird, um die Spannung der Feder zu beeinflussen. Die Feder wirkt auf ein Druck­ stück, welches unter Zwischenlage einer Klinke auf einen Schwenkarm eines Arbeitsendes wirkt, welches mit der Schraube oder der anzuziehenden Mutter in Verbindung gebracht wird. Je nach Druckbeaufschlagung der Feder auf das Druckstück verschwenkt der Schwenkarm bei einem anderen Drehmoment. Ein geringes Verschwenken des Schwenkarmes im Gehäuse ist durch eine Verkippung der Klinke möglich. Der Schwenkarm schlägt bei seiner Verla­ gerung gegen das Gehäuse an, so daß dies einen hörbaren Ton von sich gibt und der Anwender erkennt, daß das eingestellte Drehmoment erreicht worden ist.

Bei dem gattungsgemäßen Drehmomentschlüssel wird das einzustellende Drehmoment über eine Drehverstellung der Handhabe eingestellt. Dabei ist vorgesehen, daß die Handhabe zufolge der Einstellung axial verlagert wird. Mit einer Kante der Handhabe fluchten entsprechende Einstellungsskalenteile des Gehäuses. Anhand diesen Skalenteilen läßt sich das maximal einzustellende Drehmo­ ment ablesen. Die Fertigung derartiger Skalen ist recht ungenau, da die Federn Toleranzen unterliegen und auch das Gehäuse bzw. die Spindel und der Griff Abweichungen aufweisen, so daß eine genaue Drehmomenteinstellung nur schwer möglich ist und mit erheblichem Anfangsmontageauf­ wand verbunden ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Drehmomentschlüssel handhabungstechnisch und gebrauchsvorteilhaft zu verbessern.

Gelöst wird die Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebe­ ne Erfindung.

Unteransprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung dar.

Zufolge der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist ein Drehmomentschlüssel oder dergleichen gegeben, bei dem sich die Justierung der Skala erheblich vereinfacht hat. Die Anzeige wird von einem elektronischen Signal angesteuert, welches von einem Schaltkreis bereitge­ stellt wird, welcher mit einer Signal-Erzeugungseinrich­ tung verbunden ist. Die Signal-Erzeugungseinrichtung detektiert dabei die Stellung des beweglichen Elemen­ tes. Dabei kann es sich um die Drehstellung der Griff­ handhabe bzw. um die lineare Verlagerungsstellung des Schiebers handeln, welche auf die Druckfeder wirkt. In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind dem Schaltkreis Einstellelemente, bspw. Potentiometer zuge­ ordnet, mit welchen die Übertragungscharakteristik des Signals auf die Anzeige eingestellt werden können. Mit diesen Einstellvorrichtungen können bspw. das niedrigste und das höchste Drehmoment eingestellt werden anhand von Werten, die auf einem Prüfstand individuell für jeden Drehmomentschlüssel ermittelt werden. Es ist bevorzugt vorgesehen, daß das erste Element von einem Gehäuse oder dergleichen ausgebildet wird. Das Gehäuse kann zylin­ drisch ausgebildet sein und rohrförmig sein. Das Gehäu­ se kann ein elastisches Element lagern. Dieses elasti­ sche Element wird bevorzugt von einer Schraubendruckfe­ der ausgebildet. Das zweite Element ist dabei vorzugs­ weise einer Spannvorrichtung für das elastische Element zugeordnet. Dabei kann entweder die Drehstellung der Spindel oder der Handhabe oder die lineare Stellung des Schiebers, welcher auf die Druckfeder wirkt, abgelesen werden. Der Sensor kann mit einem Abtastteil zusammen­ wirken. Der Sensor kann dabei dem ersten, festen Ele­ ment, also dem Gehäuse, zugeordnet sein und das Abtast­ element dem beweglichen Teil. Das Abtastelement kann ein Gitter sein, welches von einer Lichtquelle, bspw. einer Leuchtdiode, durchleuchtet wird. Der Sensor kann ein Fototransistor oder dergleichen sein, mit welchem die bei der Verstellung des Gitters am Sensor vorbeiwan­ dernden Gitteröffnungen gezählt werden. Dabei werden die Änderungen der Lichtstärke am Sensor gezählt. Es kann bevorzugt ein zweiter Sensor vorgesehen sein, um zu ermitteln, in welcher Richtung das bewegliche Element verlagert wird. Es kann auch vorgesehen sein, daß das Abtastteil von einer Strichstruktur ausgebildet wird. Bspw. kann die Strichstruktur einer Strichscheibe zuge­ ordnet sein, welche dem Handgriff zugeordnet ist, so daß durch Abzählen der an dem Sensor vorbeiwandernden Stri­ che die Drehstellung ermittelt werden kann. Auch hier sind bevorzugt zwei Sensoren vorgesehen zur Ermittlung der Drehrichtung. In einer weiter bevorzugten Ausgestal­ tung der Erfindung ist der Sensor als Drucksensor ausge­ bildet und kann in von der Feder oder einem anderen elastischen Element druckbeaufschlagten Bestandteil des Drehmomentschlüssels oder dergleichen angeordnet sein.

Die Anordnung kann dabei bevorzugt im Druckstück, wel­ ches im wesentlichen ortsfest ist, angeordnet sein oder auch im Schieber, welcher verlagert werden soll. Es ist ferner vorgesehen, daß als Sensor eine Vorrichtung ver­ wendet wird, welche ihre elektrischen Eigenschaften in Abhängigkeit einer Wegänderung ändert. Auch sind Senso­ ren möglich, deren elektrische Eigenschaften sich bei Änderung eines Drehwinkels ändern. Diese Sensoren kön­ nen dann der Spindel zugeordnet sein.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Drehmomentschlüssel in perspektivischer Darstellung,

Fig. 2 einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbei­ spiel im unbetätigten Zustand,

Fig. 3 eine Detaildarstellung eines Ausführungsbei­ spiele gemäß Fig. 2 bei Erreichen des Grenz- Drehmomentes,

Fig. 4 eine zweite Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 5 eine dritte Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 6 eine vierte Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 7 einen Schnitt gemäß der Linie VII-VII in Fig. 6.

Der Drehmomentschlüssel weist ein rohrförmiges Gehäuse 1 auf, in welchem axial verlagerbar ein Druckstück 10 einliegt. Auf das Druckstück 10 wirkt eine Feder 5, bei der es sich um eine Schraubendruckfeder handeln kann. Die Schraubendruckfeder 5 ist widergelagert gegen über einem Schieber 2, welcher in Achsrichtung verstellbar ist. Die Verstellbarkeit des Schiebers 2 kann auf mehre­ re Weisen erfolgen. Bspw. kann auf den Schieber eine axial verlagerbare Spindel wirken, welche in einem Innen­ gewinde des Gehäuses widergelagert ist und welche mit einer Drehhandhabe verbunden ist, wie sie aus der PS 23 38 304 bekannt ist. Im Ausführungsbeispiel kann die Spindel 18 den Schieber 2 durchsetzen und dort in ein Innengewinde des Schiebers eingreifen. Die Spindel 8 ist am Boden 1′ des Gehäuses 1 drehgelagert und von einem Einstellrad 20 drehbar. Wird das Einstellrad 20 gedreht, so erfolgt eine Drehung der Spindel 18 und zufolge des Gewindeeingriffes mit dem Schieber 2 eine Axialverlagerung des Schiebers 2 und einhergehend damit eine Kompression der Feder 5, so daß sich die Druckbeauf­ schlagung auf das Druckstück 10 einstellen läßt.

Das Druckstück 10 ist um ein gewisses Maß verlagerbar. Die Spindel 18 liegt endseitig in einem Spindellager 21 des Druckstückes 10 ein. Das Spindellager 21 ist so gestaltet, daß das Druckstück 10 gegenüber der Spindel 18 um einen gewissen Betrag in Achsrichtung verlagerbar ist.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 2 und 7 liegt auf der dem Spindellager 21 gegenüberliegenden Seite des Druckstückes 10 eine würfelförmige Klinke 11 in einer Aussparung 16 des Druckstückes 10 ein. Die Klinke 11 wirkt auf den Schwenkarm 12, welcher um eine Achse 13 im Gehäuse 1 schwenkgelagert ist. An seiner Stirnfläche weist der Schwenkarm 12 ebenfalls eine Aussparung 17 auf, auf deren Boden die Klinke 11 wirkt. Der dem Schwenkarm 12 gegenüberliegende Abschnitt bildet das Arbeitsende 14 aus. Im Ausführungsbeispiel ist ein Vierkant 15 vorgesehen, mit welchem in eine Nuß oder dergleichen eingegriffen werden kann, um eine Schraube oder eine Mutter zu drehen.

Wird bei einem derartigen Drehmomentschlüssel ein gewis­ ses Grenzdrehmoment erreicht, so verkippt die Klinke 11 in die in Fig. 3 dargestellte Stellung, wobei sich das Druckstück 10 um einen gewissen Betrag axial verlagert. Das Ende des Schwenkarmes 12 stößt nach einer derartigen Verschwenkung gegen das Gehäuse 1 an. Dies Anstoßen erzeugt ein hörbares "Klick", so daß der Betätiger weiß, daß das Grenzdrehmoment erreicht ist. Das Grenzdrehmo­ ment kann durch eine entsprechende Verlagerung des Schie­ bers 2 eingestellt werden.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 4 und 5 weist das Arbeitsende ein Zahnrad 25 auf, welches Rastausnehm­ ungen 26 ausbildet, in welche ein Rastvorsprung 24 des Schiebers 10 einrastet. Beim entsprechenden Drehmoment wird zufolge der keilflächigen Auflage des Rastvorsprun­ ges in der Rastausnehmung der Rastvorsprung 25 aus der Rastausnehmung 26 herausgedrückt, so daß das Zahnrad drehen kann.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist der Sensor 3 als Fototransistor oder Fotodiode ausgebildet. Es sind bevorzugt zwei dicht nebeneinander liegende opto-elektro­ nische Sensoren 3 vorgesehen. Die Sensoren sind fest am Gehäuse 1 angeordnet. Die Sensoren 3 sind mit einer im Gehäuse angeordneten, in den Zeichnungen aber nicht dargestellten elektrischen Schaltung verbunden, welche wiederum mit einer Anzeigevorrichtung 4 verbunden ist. Am Schieber 2 ist ein Gitter 6 angeordnet mit Gitterstä­ ben quer zur Verlagerungsrichtung des Schiebers 2, so daß bei Verlagerung des Schiebers die Gitterstäbe über die Sensoren wandern. Eine Beleuchtungseinrichtung 19, bei welcher es sich um eine Leuchtdiode oder dergleichen handelt, beleuchtet das Gitter, so daß beim Verlagern des Schiebers 2 und beim Überstreichen der Gitterstäbe bzw. Gitterfreiräume über die Sensoren 3 eine Hell/Dun­ kel-Folge erfolgt. Das Abwechseln von Hell/Dunkel wird durch die elektronische Schaltung gezählt und einer Verlagerung des Schiebers 2 bzw. einem Federdruck zuge­ ordnet. Aus diesen Werten ermittelt dann die elektroni­ sche Schaltung einen Anzeigewert.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Drehsensor 28 vorgesehen, welcher mit der Spindel zusammenwirkt und im Druckstück 10 angeordnet ist. Der Drehsensor 28 wird mittels einer Kupplung 23 mit der Spindel verbunden. Der Drehsensor gibt der elektroni­ schen Schaltung ein Signal, welches der Drehstellung der Spindel und demzufolge der axialen Stellung des Schie­ bers 2 entspricht.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 ist im Druckstück 10 ein Drucksensor 9 angeordnet. Dieser Drucksensor 9 gibt der elektronischen Schaltung ein Signal, welches abhängig ist von dem auf den Drucksensor 9 ausgeübten Druck, also von der Federspannung. Hierzu ist das Druck­ stück 10 zweigeteilt, der eine Teil des Druckstücks 10 wirkt auf das Arbeitsende, der andere Teil des Druckstückes 10 wird von der Feder beaufschlagt.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 6 und 7 ist eine Strichanordnung auf der inneren Stirnseite des Einstell­ rades 20 angeordnet. Die Strichanordnung 7 wirkt mit einem Sensor 3 bzw. einem zweiten Sensor 8 zusammen.

Eine innere Strichanordnung 7′ wirkt dabei mit dem Sen­ sor 8 zusammen, während die äußere Strichanordnung 7 mit dem Sensor 3 verbunden ist. Wegen der zwei Sensoren und eines Phasenversatzes zwischen den beiden Strichanordnun­ gen 7, 7′ bzw. der Anordnung der bei den Sensoren 3, 8 ist es möglich, bei der Betätigung des Handrades zwi­ schen den beiden Drehrichtungen zu unterscheiden. Vom Sensor wird das Vorbeiwandern der Striche detektiert. Diese Signaländerungen werden von der elektronischen Schaltung gezählt und aus diesem Wert die Stellung des Schiebers 2 ermittelt.

Auf der nicht dargestellten elektronischen Schaltung sind Potentiometer 27 vorgesehen, mit welchen sich die Anzeige justieren läßt. Bspw. wird mit einer minimalen Federvorspannung an einem Prüfgerät ein bestimmtes Dreh­ moment gemessen. Durch Verstellung eines ersten Poten­ tiometers wird dieser minimale Wert dann eingestellt, so daß er auf der Anzeige erscheint. Daran anschließend wird durch Betätigung des Handrades die Federvorspannung maximiert und ebenfalls zu dieser Stellung der zugehöri­ ge Drehmomentwert an einem Prüfgerät ermittelt. Der so ermittelte Drehmomentwert wird durch Verstellung eines zweiten Potentiometers auf der Anzeigevorrichtung als Maximalwert eingestellt. Der Drehmomentschlüssel ist dann justiert. Gegebenenfalls kann noch ein drittes Potentiometer vorgesehen sein, das gegebenenfalls vorhan­ dene Nichtlinearitäten des elastischen Elementes, bspw. der Druckfeder 5, berücksichtigt. Hierzu wird auch im mittleren Einstellungsbereich ein Drehmoment gemessen und anschließend mit dem dritten Potentiometer einge­ stellt.

Als Sensor, welcher die Drehstellung der Handhabe und/oder die Position des Schiebers 2 ermittelt, kann es sich um einen beliebigen, dem Fachmann bekannten Sensor handeln, wobei auch Sensoranordnungen vorgesehen sind, bei denen der Sensor aus mehreren Sensorteilen besteht und wobei ein Sensorteil gegenüber dem anderen Sensor­ teil verlagerbar ist und ein der Verlagerungsstellung dieser beiden Sensorteile entsprechendes elektrisches Signal abgegeben wird. Bei diesem elektrischen Signal kann es sich um einen Strom oder eine Spannung handeln, die sich dann bevorzugt proportional zum Verlagerungsweg der beiden Sensorteile ändert. Einer der beiden Sensor­ teile ist dann mit dem ersten Element 1 und der zweite Sensorteil mit dem zweiten Element 2 verbunden, so daß die Verlagerung der beiden Elemente 1, 2 zueinander unmittelbar eine Verlagerung der beiden Sensorteile ist.

Alle offenbarten Merkmale sind erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Priori­ tätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhalt­ lich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzu­ nehmen.

Claims (8)

1. Drehmomentschlüssel oder dergleichen mit einem ersten Element (1) und einem zweiten Element (2), welches gegen­ über dem ersten Element (1) zur Einstellung eines Grenz­ drehmomentes verlagerbar ist, gekennzeichnet durch ein Sensorelement (3) zur Bereitstellung eines sich bei Verlagerung des zweiten Elementes (2) ändernden Signals und durch einen mit einer Anzeige (4) zusammenwirkenden Schaltkreis, zur Darstellung eines dem Signal zugeordne­ ten Anzeigewertes.

2. Drehmomentschlüssel nach Anspruch 1 oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Element von einem Gehäuse (1) oder dergleichen ausgebildet wird, welches ein elastisches Element (5) lagert, und das zweite Element einer Spannvorrichtung (2) für das elasti­ sche Element zugeordnet ist.

3. Drehmomentschlüssel nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, da­ durch gekennzeichnet, daß der Sensor (3) mit einem Ab­ tastteil (6, 7) zusammenwirkt, wobei das Abtastteil (6, 7) entweder dem ersten Element (1) oder dem zweiten Element (2) zugeordnet ist und der Sensor (3) dem je­ weils anderen Element.

4. Drehmomentschlüssel nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, da­ durch gekennzeichnet, daß der Sensor (3) ein opto-elek­ tronisches Element ist und das Abtastteil ein Gitter (6) oder eine Strichstruktur (7).

5. Drehmomentschlüssel nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, da­ durch gekennzeichnet, daß das Abtastteil (6, 7) entweder linear oder drehverlagert wird.

6. Drehmomentschlüssel nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, da­ durch gekennzeichnet, daß der Sensor ein Drucksensor (9) ist.

7. Drehmomentschlüssel nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, da­ durch gekennzeichnet, daß der Schaltkreis eine Einstell­ vorrichtung aufweist zur Einstellung eines unteren und eines oberen Anzeigewertes.

8. Drehmomentschlüssel nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, da­ durch gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtung Poten­ tiometer (27) aufweist.