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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Drehmomentdetektionsvorrichtung
und insbesondere eine Detektionsvorrichtung mit Anwendungen im Betrieb
von Drehmomentvorrichtungen, und hat Kopplungsenden zum wahlweisen
Koppeln verschiedener Drehmomentvorrichtungen und Werkzeugteilen
in entgegengesetzte Richtungen zur Durchführung einer Detektion, Übertragung,
Darstellung, Alarmierung und Speicherung eines aktuell darauf ausgeübten
Drehmoments.
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2. Stand der Technik
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Ein
Handwerkzeug, elektrisches Werkzeug oder pneumatisches Werkzeug
wie beispielsweise ein Steckschlüsselsockel oder Spanner
wird in Montage- und Wartungsarbeiten im Bereich des Maschinenbaus
häufig zum Festziehen oder Lösen von mit Gewinde
ausgestatteten Befestigungselementen wie beispielsweise Muttern
oder Schrauben verwendet, die an einer Maschine oder einem mechanischen
Teil befestigt sind. Für hochpräzise Maschinen
müssen die Schrauben oder Muttern jedoch unter Beachtung vorgegebener
Arbeitsschritte mit vorgegebenen Drehmomentwerten befestigt oder
gelöst werden. Eine unsaubere Handhabung eines Handwerkzeugs, eines
elektrischen Werkzeugs oder eines pneumatischen Werkzeugs bei der
Anwendung von Drehmoment kann unbeabsichtigt Schäden oder
einen Bruch eines mit dem Gewinde ausgestatteten Befestigungselements
oder mit Gewinde ausgestatteten Lochs verursachen und so zu unerwünschten
Beeinträchtigungen der Funktionalität und der
Betriebsgenauigkeit der Maschine führen. Die herkömmlichen
Handwerkzeuge, elektrischen Werkzeuge oder pneumatischen Werkzeuge
sind nicht in der Lage, den Wert des während des Betriebs
ausgeübten Drehmoments zu detektieren und darzustellen,
sodass ein Benutzer den Wert des ausgeübten Drehmoments
nicht wahrnehmen kann und sich auf seine oder ihre Erfahrung und
Sorgfalt im Betrieb des Handwerkzeugs oder elektrischen oder pneumatischen
Werkzeugs verlassen muss. Dies kann zu einer unsachgemäßen
Anwendung von Drehmoment durch menschliche Fehler führen.
Andererseits werden die Kosten für den Entwurf und die
Herstellung der Werkzeuge stark steigen, wenn jedes Handwerkzeug,
elektrische Werkzeug oder pneumatische Werkzeug einzeln mit einem
speziellen Drehmomentdetektor ausgestattet wird, um ein Handwerk zeug,
elektrisches Werkzeug oder pneumatisches Werkzeug mit Drehmomentdetektion
bereitzustellen, und eine solche Maßnahme wäre
nicht für alle Anwendungen, in denen Handwerkzeuge, elektrische Werkzeuge
und pneumatische Werkzeuge zur Erzeugung von Drehmoment auf ein
Werkstück angewandt werden, durchführbar.
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Andere
Referenzen aus dem Stand der Technik sind ebenfalls bekannt. Beispielsweise
offenbart das
taiwanesische Patent
Nr. 1300027 einen Drehmomentschlüssel mit einem
Antriebskopf, der mit einer Drehmomentdarstellungsvorrichtung ausgestattet
ist, und das
taiwanesische Patent
Nr. 1307305 offenbart eine digitale Alarmvorrichtung für Drehmomentschlüssel.
Beide taiwanesischen Patente illustrieren herkömmliche
Lösungen, in denen Drehmomentdetektions-/-darstellungs-
oder -alarmierungsvorrichtungen auf Drehmomentschlüsseln zum
Zweck der Drehmomentdetektion montiert werden. In derartigen bekannten
Lösungen ist jedoch die Montage der Drehmomentdetektions-
und -darstellungsvorrichtung auf dem Drehmomentschlüssel
ein schwieriger Vorgang, was die Herstellung des Drehmomentschlüssels
sehr kompliziert macht. Ferner stellen beide Patente eine Lösung
zur Drehmomentdetektion bereit, die nur auf spezielle Drehmomentschlüssel
anwendbar ist und nicht für alle Handwerkzeuge, elektrische
Werkzeuge und pneumatische Werkzeuge geeignet ist.
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Andere
Referenzen aus dem Stand der Technik umfassen das
taiwanesische Gebrauchsmuster Nr. M367059 ,
welches eine Verlängerungsvorrichtung für ein
Drehmomentwerkzeug mit einem digitalen Display offenbart. Die Verlängerungsvorrichtung
dieses taiwanesischen Gebrauchsmusters umfasst einen Verlängerungsbalken
mit zwei Enden, die erste bzw. zweite Kopplungsabschnitte bilden. Der
erste Kopplungsabschnitt ist in der Form eines säulenartigen
Vorsprungs zur Kopplung mit beispielsweise einem Steckschlüsselsockel
ausgebildet, während der zweite Kopplungsabschnitt in der Form
eines ausgesparten Hohlraums zur Kopplung mit einem Drehmomentwerkzeug
wie beispielsweise einem Drehmomentschlüssel ausgebildet
ist, wobei das Drehmomentwerkzeug durch den Verlängerungsbalken
ein Drehmoment auf den Sockel ausüben kann. Der Verlängerungsbalken
hat einen Verbindungsabschnitt, der einen Raum zwischen den Kopplungsenden überbrückt
und eine bearbeitete, ebene Fläche bildet, an welcher ein
Sensor montiert ist, um ein durch den Verlängerungsbalken übertragenes
Drehmoment zu detektieren. Der Sensor ist in einer verdrahteten
Weise elektrisch mit einer Display-Einheit verbunden, welche den
detektierten Wert des Drehmoments anzeigt.
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Die
Struktur nach dem taiwanesischen Gebrauchsmuster verlangt, dass
der Sensor 20 sicher an der auf dem Verbindungsabschnitt
ausgebildeten ebenen Fläche des Verlängerungsbalkens
befestigt ist, um den Wert des Drehmoments sauber zu detektieren.
Dies macht die Herstellung des Verlängerungsbalkens sehr
kompliziert und legt der Positionierung und Montage des Sensors
auf dem Verlängerungsbalken unnötige Beschränkungen
auf. Ferner führt dies häufig zu Detektionsfehlern
durch die Verwendung des zur Bildung der ebenen Fläche
in dem Verbindungsabschnitt maschinell bearbeiteten Verlängerungsbalkens,
was zu einer wenig genauen Drehmomentdetektion und -darstellung
durch die Verlängerungsvorrichtung führt.
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Außerdem
ist der in diesem taiwanesischen Gebrauchsmuster dargestellte Verlängerungsbalken mit
ersten und zweiten Kopplungsabschnitten ausgestattet, die feste
Größen haben und daher nur auf ein Drehmomentwerkzeug
und einen Sockel mit vorgegebener Größe passen.
Wenn Werkzeuge und Sockel mit verschiedenen Größen
gewünscht werden, muss der Verlängerungsbalken
durch einen anderen ersetzt werden. Da der Sensor jedoch auf der
ebenen Fläche des Verbindungsabschnitts in verdrahteter Verbindung
mit einer Platine der Display-Einheit montiert ist, ist ein einfacher
Ersatz des Verlängerungsbalkens überhaupt nicht
durchführbar. Daher müssen Verlängerungsvorrichtungen
von verschiedenen Größen vorbereitet werden, die
Verlängerungsbalken mit unterschiedlich bemaßten
Kopplungsabschnitten enthalten, um das Anziehen und Lösen
von Befestigungselementen von unterschiedlichen Größen
durchführen zu können. Dies ist im Hinblick auf
die aufzuwendenden Kosten ökonomisch nicht machbar.
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Die
ersten und zweiten Kopplungsabschnitte des Verlängerungsbalkens
des taiwanesischen Gebrauchsmusters und die damit verbundene Display-Einheit
ermöglichen nur die Verwendung in einer bestimmten Richtung.
In anderen Worten muss der Benutzer den ersten Kopplungsabschnitt
von dem zweiten Kopplungsabschnitt unterscheiden, bevor er oder
sie ein Drehmomentwerkzeug und einen zugehörigen Sockel
verwenden kann, der allein und ausschließlich mit dem ersten
und zweiten Kopplungsabschnitten verbunden werden kann, und kann diesen
nicht austauschen. Neben solchen Unannehmlichkeiten in der Verwendung
der Verlängerungsvorrichtung sind die auf einem Display-Feld
der Display-Einheit dargestellten Ziffern visuell beobachtbar und
identifizierbar, wenn das Drehmomentwerkzeug in eine vorgegebene
Richtung eingestellt ist. Wenn jedoch das Drehmomentwerkzeug in
eine entgegengesetzte Richtung eingestellt wird, beispielsweise
so, dass der Sockel nach oben weist, ist die Orientierung der Ziffern
auf dem Display-Feld umgekehrt, sodass dem Benutzer das Lesen der
Ziffern erschwert wird.
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Ferner
ermöglicht die Verlängerungsvorrichtung des taiwanesischen
Gebrauchsmusters die Trennung des Verlängerungsbalkens
und der Display-Einheit. Wenn diese jedoch voneinander beabstandet
sind, werden elektrische Drähte benötigt, um den
Verlängerungsbalken mit der Platine der Display-Einheit
zu verbinden, um den Wert des von dem Sensor detektierten Drehmoments
auf die Platine der Display-Einheit zu übertragen. Wegen
des obengenannten Problems, dass der Verlängerungsbalken nur
auf ein Drehmomentwerkzeug von einer speziellen Größe
und einen zugehörigen Sockel passt, legt diese Anordnung
der verdrahteten Verbindung dem Arbeitsbereich im Hinblick auf die
Rotation des Werkzeugs und des Sockels signifikante Beschränkungen auf,
weil die Drähte nur eine begrenzte Länge haben, was
den möglichen Arbeitsbereich des Werkzeugs und des mit
dem Verlängerungsbalken verbundenen Sockels beschränkt.
Ferner ist auch der Drehwinkel des Werkzeugs und des Sockels beschränkt,
und wenn einmal um einen zu großen Winkel gedreht wurde,
können die Drähte den Verlängerungsbalken umwickeln
oder die Drähte können sich von der Platine des
Sensors lösen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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In
dem bekannten, mit Drehmomentdarstellung ausgestatteten Drehmomentschlüssel
und dem Drehmomentwerkzeug, das mit einer Verlängerungsvorrichtung
mit digitaler Darstellung von Drehmoment ausgestattet ist, treten
häufig unerwünschte Fehler in der Drehmomentdetektion
auf, da der Sensor auf einer bearbeiteten, ebenen Fläche
des Verlängerungsbalkens montiert werden muss, und die Anwendungsbereiche
unterliegen Beschränkungen. Ferner passt jeder spezielle
Verlängerungsbalken nur auf eine spezielle Größe
von Drehmomentwerkzeugen und Sockeln, was zu nicht hinnehmbaren ökonomischen
Problemen führt. Ferner ermöglicht die Art und
Weise, in der die Display-Einheit betrieben wird, nur den optischen
Zugang zum Lesen des Drehmoments in einer speziellen Richtung, was
die Verwendung und den Betrieb beim Lesen des Drehmomentwerts unbequem
macht. Ferner sind der Verlängerungsbalken und die Display-Einheit
mit Drähten verbunden, die eine getrennte Verwendung des Verlängerungsbalkens
und der Display-Einheit verbieten.
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Um
die Probleme und Nachteile der herkömmlichen Vorrichtungen
zu überwinden, stellt die Erfindung eine Drehmomentdetektionsvorrichtung bereit,
die eine Einfassung, wenigstens einen Drehmomentdehnungsbalken,
wenigstens einen Adapter, wenigstens eine Kupplung, wenigstens ein
Dehnungsmessgerät und eine Drehmomentdarstellungseinheit
umfasst. Der Drehmomentdehnungsbalken von in der Einfassung eingefasst
und hat gegenüberliegende Enden, die jeweils ein Kopplungsanschlussteil
zur Kopplung mit dem Adapter und der Kupplung in beiden Richtungen
bilden. Der Adapter kann mit einer Drehmomentvorrichtung wie beispielsweise
einem Handwerkzeug, einem elektrischen Werkzeug oder einem pneumatischen
Werkzeug verbunden werden. Die Kupplung kann mit einem Werkzeugstück,
wie beispielsweise einem Steckschlüsselsockel, verbunden
werden. Das Dehnungsmessgerät ist direkt auf dem Drehmomentdehnungsbalken
montiert, um den Wert des darauf ausgeübten Drehmoments
zu detektieren und den Drehmomentwert in ein Drehmomentwertesignal
umzuwandeln, das entweder drahtgebunden oder drahtlos ausgegeben werden
kann. Die Drehmomentdarstellungseinheit ist auf der Einfassung montiert
und empfängt das Drehmomentwertsignal von dem Dehnungsmessgerät, wobei
die Drehmomentdarstellungseinheit die Darstellung des Drehmomentwerts,
das Alarmieren und die Speicherungen abhängig von dem Drehmomentwertsignal
durchführen kann.
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Ferner
ist das Dehnungsmessgerät der Drehmomentdetektionsvorrichtung
nach der vorliegenden Erfindung mit wenigstens einem drahtlosen Datenübertragungsmodul
verbunden, das die Übertragung des von dem Dehnungsmessgerät
detektierten Drehmomentwerts des Drehmomentdehnungsbalkens in drahtloser
Weise ermöglicht. Die Drehmomentdarstellungseinheit umfasst
wenigstens ein drahtloses Datenempfängermodul, welches
den von dem drahtlosen Datenüberträgermodul übermittelten Drehmomentwert
des Drehmoment drahtlos empfängt, um den Drehmomentwert
der Drehmomentdarstellungseinheit zur Darstellung zur Verfügung
zu stellen.
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Die
Wirksamkeit der Drehmomentdetektionsvorrichtung der vorliegenden
Erfindung liegt darin, dass ein Dehnungsmessgerät direkt
auf einer Oberfläche eines Drehmomentdehnungsbalkens montiert
werden kann, ohne eine ebene Fläche in die Oberfläche
eines Verlängerungsbalkens einarbeiten zu müssen,
wie es in herkömmlichen Verlängerungsvorrichtungen
mit digitaler Darstellung zur Montage eines Sensors notwendig ist.
Dadurch werden Herstellungskosten eingespart und der Arbeitskomfort und
die Präzision der Drehmomentdetektion werden verbessert.
Ferner werden ein Adapter und eine Kupplung zur Paarung und Verbindung
mit Drehmomentwerkzeugen wie beispielsweise Handwerkzeugen, elektri schen
Werkzeugen und pneumatischen Werkzeugen verschiedenster Art und
Werkzeugstücken von unterschiedlichen Größen
bereitgestellt, sodass Einschränkungen in der Anwendbarkeit
der Drehmomentdetektionsvorrichtung auf unterschiedliche Werkzeuge
und Werkzeugeinsätze aufgehoben werden können.
Ferner unterliegen die Kopplungsanschlüsse des Drehmomentdehnungsbalkens
nicht einer speziellen Kopplungsrichtung und der Adapter und die
Kupplung können in jeder Richtung damit verbunden werden,
sodass ein Drehmomentwerkzeug, wie beispielsweise ein Handwerkszeug,
ein elektrisches Werkzeug, oder ein pneumatisches Werkzeug und ein
Werkzeugeinsatz, wie beispielsweise ein Steckschlüsselsockel,
bequem in jeder Richtung angekoppelt werden können, um
die Arbeit und ihre Anwendung zu erleichtern. Ein solcher Mechanismus
der Verbindung jedes Kupplungsanschlusses des Drehmomentdehnungsbalkens
in jede Richtung ermöglicht eine angemessene Positionierung
der Drehmomentdarstellungseinheit, ohne das Problem, dass die herkömmliche
Verlängerungsvorrichtung den Einsatz der Display-Einheit
in nur eine vorgegebene Richtung ermöglicht, weil andernfalls die
dargestellten Daten nicht gut gelesen werden können. Die
Drehmomentdarstellungseinheit der vorliegenden Erfindung kann jederzeit
sofort gelesen werden, unabhängig von der Drehlage des
Drehmomentwerkzeugs, wie beispielsweise des Handwerkzeugs, des elektrischen
Werkzeugs oder eines pneumatischen Werkzeugs oder eines Werkzeugeinsatzes.
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Ferner
kann die Übertragung der empfangenen Daten zwischen dem
Dehnungsmessgerät und der Drehmomentdarstellungseinheit
auch in einer drahtlosen Weise mit einem drahtlosen Datenüberträgermodul
und einem drahtlosen Datenempfängermodul durchgeführt
werden, wodurch die mit den Enden des Drehmomentdehnungsbalkens
verbundenen Adapter oder Koppler das Drehmomentwerkzeug, wie beispielsweise
das Handwerkzeug, elektrische Werkzeug oder pneumatische Werkzeug,
und der Werkzeugeinsatz, wie beispielsweise ein Steckschlüsselsockel,
die jeweils damit verbunden sind, ohne Einschränkungen
im Hinblick auf den Raum oder die Orientierung im Betrieb betätigt
werden können, und Probleme mit einer Verwicklung des Drahts oder
einem Brechen des Drahts können vermieden werden. Auf diese
Weise können der industrielle Wert und die Arbeitsleistung
der Drehmomentdetektionsvorrichtung verbessert werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
Erfindung wird für den Fachmann durch die Lektüre
der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen klarer,
wobei:
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1 eine
Perspektivansicht ist, die eine Drehmomentdetektionsvorrichtung
zeigt, die nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung
aufgebaut ist;
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2 ebenfalls
eine Perspektivansicht einer Drehmomentdetektionsvorrichtung nach
dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
ist, jedoch aus einer unterschiedlichen Perspektive;
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3 eine
Explosionsdarstellung der Drehmomentdetektionsvorrichtung nach dem
ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist;
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4 ein
Blockdiagramm einer Drehmomentdarstellungseinheit der Drehmomentdetektionsvorrichtung
nach dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
ist;
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5 eine
Perspektivansicht ist, die eine Drehmomentdetektionsvorrichtung
zeigt, die nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
aufgebaut ist;
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6 eine
Explosionsdarstellung der Drehmomentdetektionsvorrichtung nach dem
zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
aus 5 ist;
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7 ein
Blockdiagramm einer Drehmomentdarstellungseinheit der Drehmomentdetektionsvorrichtung
nach dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
aus 5 ist;
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8 eine
Perspektivansicht ist, die eine Anwendung der Drehmomentdetektionsvorrichtung
der vorliegenden Erfindung illustriert;
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9 eine
Explosionsdarstellung aus 8 ist;
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10 eine
Perspektivansicht ist, die eine weitere Anwendung der Drehmomentdetektionsvorrichtung
nach der vorliegenden Erfindung darstellt;
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11 eine
Explosionsdarstellung nach 10 ist;
und
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12 eine
Perspektivansicht ist, die eine Drehmomentdetektionsvorrichtung
nach einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Bezugnehmend
auf die Zeichnungen, und insbesondere auf 1–3,
ist eine Drehmomentdetektionsvorrichtung mit einem dem ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung entsprechenden Aufbau mit 100 bezeichnet.
Die Drehmomentdetektionsvorrichtung 100 umfasst eine Einfassung 100,
die aus einem ersten Gehäuseteil 11 und einem
dazugehörenden zweiten Gehäuseteil 12 besteht.
Das erste Gehäuseteil 11 bildet in sich eine Vielzahl
von Montagesäulen 111, und das zweite Gehäuseteil 12 bildet
eine Vielzahl von Montagelöchern 121, die den
Montagesäulen 111 entsprechen und zu diesen gehören,
um jeweils Schrauben 111A aufzunehmen, die sich durch sie
erstrecken, um das erste Gehäuseteil 11 und das
zweite Gehäuseteil 12 aneinander zu fixieren.
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Das
erste Gehäuseteil 11 bildet einen Innenraum 112,
und das erste Gehäuseteil 11 bildet auch ein Display-Fenster 113,
eine Vielzahl von Knopföffnungen 114 und eine
Alarmöffnung 115 in seiner oberen Wand. Das Display-Fenster 113 ist
eine Öffnung, in welcher ein transparentes Schild 113A montiert
ist. Das erste Gehäuseteil 11 hat gegenüberliegende Seitenwände,
in welchen jeweils Nuten 116, 117 definiert sind.
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Das
zweite Gehäuseteil 12 bildet einen Innenraum 122,
in welchem zwei Paare von gegenüberliegenden Trägerplatten 122A, 122B gebildet sind.
Das zweite Gehäuseteil 12 hat gegenüberliegende
Seitenwände, in welchen jeweils Nuten 123, 124 definiert
sind, die den Nuten 116, 117 des ersten Gehäuseteils 11 entsprechen.
Das zweite Gehäuseteil 12 bildet ferner in seinem
Unterteil ein Leistungsfach 125, in welchem zwei Elektrodenplatten 125A, 125B montiert
sind. Die Elektrodenplatte 125A hat ein Ende, welches ein
Montageloch 125A' zur Aufnahme einer Schraube 125C bildet,
welche die Elektrodenplatte 125A in dem Leistungsfach 125 sichert. Das
Leistungsfach 125 bildet ferner ein Gewindeloch 125B.
Das Leistungsfach 125 ist von einem Deckel 126 bedeckt
und verschlossen. Der Deckel 126 bildet einen Durchbruch 126A,
der dem Gewindeloch 125D entspricht. Eine Schraube 126B ragt
durch den Durchbruch 126A und greift in das Gewindeloch 125D zur
Sicherung des Deckels 126 auf dem Leistungsfach 125 ein.
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Es
ist wenigstens ein Drehmomentdehnungsbalken 20 vorgesehen.
Der Drehmomentdehnungsbalken 20 hat eine außenumfängliche
Oberfläche, in welcher wenigstens zwei Paare von gegenüberliegenden
Spalten 21, 22 definiert sind, um jeweils die
Trägerplatten 122A, 122B aus dem Innenraum 122 des
zweiten Gehäuseteils 12 aufzunehmen, die darin
eingepasst sind, um den Drehmomentdehnungsbalken 20 zwischen
den Trägerplatten 122A, 122B zu fixieren.
Der Drehmomentdehnungsbalken 20 hat gegenüberliegende
Enden, die jeweils einen Kopplungsanschluss 23 und einen
Kopplungsanschluss 24 bilden. Der Kopplungsanschluss 23 ist durch
die in der Seitenwand des ersten Gehäuseteils 11 definierte
Nut 117 und die Nut 124 des zweiten Gehäuseteils 12 aufgenommen,
während der Kopplungsanschluss 24 in der Seitenwand
des ersten Gehäuseteils 11 definierten Nut 116 und
der Nut 123 des zweiten Gehäuseteils 12 aufgenommen
ist. Die Kopplungsanschlüsse 23, 24 sind
nicht auf eine spezielle Konfiguration oder Art beschränkt,
und in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
bilden beide Kopplungsanschlüsse 23, 24 in
sich eine Kopplungsbohrung mit einer quadratischen Form, wobei es
jedoch offensichtlich ist, dass Kopplungsbohrungen mit anderen Formen
ebenfalls anwendbar sind und als innerhalb des Schutzbereichs der
vorliegenden Erfindung liegend betrachtet werden.
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Es
ist wenigstens ein Adapter 25 vorgesehen. Der Adapter 25 hat
gegenüberliegende Enden, die jeweils einen ersten vorspringenden
Kopplungsabschnitt 251 und einen ausgesparten Kopplungshohlraum 252 bilden.
Der erste, vorspringende Kopplungsabschnitt 251 ist dazu
ausgelegt, mit einem der beiden Kopplungsanschlüsse 22, 23 des
Drehmomentdehnungsbalkens 20 gekoppelt zu sein. Der ausgesparte
Kopplungshohlraum 252 ist mit einem Werkzeugkopplungsende 210 einer
Drehmomentvorrichtung 200 (siehe 8 und 9)
verbindbar. Der Aufbau und die Größe des ausgesparten
Kopplungshohlraums 252 kann passend für Werkzeugkopplungsenden
von Drehomomentvorrichtungen 200 mit unterschiedlichen
Spezifikationen ausgelegt werden.
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Wenigstens
ein Koppler 26 ist vorgesehen. Der Koppler 26 hat
gegenüberliegende Enden, die jeweils einen zweiten vorspringenden
Kopplungsabschnitt 261 und einen dritten vorspringenden
Kopplungsabschnitt 262 bilden. Der zweite vorspringende Kopplungsabschnitt 261 ist
dazu ausgelegt, mit einem der Kopplungsanschlüsse 23, 24 des
Drehmomentdeh nungsbalkens 20 gekoppelt zu sein. Der dritte
vorspringende Kopplungsabschnitt 262 kann mit einer Passbohrung 310 eines
Werkzeugeinsatzes 300 (siehe 8 und 9)
verbunden werden. Der Aufbau und die Größe des
dritten vorspringenden Kopplungsabschnitts 262 kann passend
für Einpassbohrungen von Werkzeugeinsätzen 300 unterschiedlicher
Spezifikationen ausgelegt werden.
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Es
ist wenigstens ein Zwei-Neigungsstück-Dehnungsmessgerät 30 vorgesehen.
Das Dehnungsmessgerät 30 umfasst elektronische
Komponenten, die die Detektion von Drehmoment durch spannungsinduzierte
Deformationen durchführen. Ein Beispiel ist das Zwei-Neigungsstück-Dehnungsmessgerät
der Serie CF350 von der Xiamen Loadcell Technologe Co., Ltd., China.
Das Drehmomentmessgerät 30 ist direkt mit einer
zylindrischen Oberfläche des Drehmomentdehnungsbalkens 20 verbunden, um
den Wert eines auf den Drehmomentdehnungsbalken 20 wirkenden
Drehmoments zu detektieren und den detektierten Drehmomentwert in
die Ausgabe eines Drehmomentwertsignals 31 (siehe 4) umzuwandeln.
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Bezugnehmend
auf 4 ist eine Drehmomentdarstellungseinheit 40 mit
dem Dehnungsmessgerät 30 verbunden, um das Drehmomentwertsignal 31 zu
empfangen und ferner die Funktionen der Darstellung des Drehmomentwerts,
des Alarmierens und einer Speicherung bereitzustellen. In dem ersten Ausführungsbeispiel
sind das Drehmomentmessgerät 30 und die Drehmomentdarstellungseinheit 40 miteinander
per Draht verbunden. Die Drehmomentdarstellungseinheit 40 ist
nicht auf eine spezielle Form beschränkt, und in einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst
diese Drehmomentdarstellungseinheit 40 wenigstens einen
Verstärker 41, einen Analog/Digital-Umwandlungsschaltkreis 42,
einen Mikroprozessor 43, eine Display-Schnittstelle 44,
eine Display-Vorrichtung 45, eine Hintergrundbeleuchtungsplatte 46 und
einen Satz von Druckschaltern 47, eine Alarmvorrichtung 48 und
wenigstens eine Leistungseinheit 49. Der Verstärker 41 ist
mit dem Dehnungsmessgerät 30 verbunden, um das
Drehmomentwertsignal 31 zu empfangen und zu verstärken.
Der Analog/Digital-Umwandlungsschaltkreis 42 ist mit dem
Verstärker 41 verbunden, um das verstärkte
Drehmomentwertsignal 31 in digitale Drehmomentdaten zur
Ausgabe umzuwandeln. Der Mikroprozessor 43 ist mit dem
Analog/Digital-Umwandlungsschaltkreis 42 verbunden, um
die Drehmomentwertdaten von dem Analog/Digital-Umwandlungsschaltkreis 42 zu
empfangen. Der Mikroprozessor 43 stellt die Arbeitsfunktionen
der Steuerung der Darstellungen des Drehmomentwerts, der Einstellungen
des Schwellendrehmomentwerts, des Alarmierens und der Speicherung
des Drehmo mentwerts zur Verfügung. Der Mikroprozessor 43 ist ferner
mit einem Speicher 431 verbunden, welcher zum Speichern
von Drehmomentwerten und vorgegebenen Drehmomentschwellenwerten
dient.
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Die
Display-Schnittstelle 44 ist mit dem Mikroprozessor 43 verbunden,
um die Drehmomentwertdaten in ein Drehmomentdarstellungssignal umzuwandeln.
Die Displayvorrichtung 45 ist mit der Display-Schnittstelle 44 verbunden,
um das Drehmomentwertdarstellungssignal von der Display-Schnittstelle 24 zu
verarbeiten und dann darzustellen. Die Display-Vorrichtung 45 ist
nicht auf eine spezielle Form beschränkt, und in einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird als
Beispiel für die Display-Vorrichtung 45 ein Flüssigkristall-Display (LCD)
gewählt. Es sei bemerkt, dass andere Display-Vorrichtungen
wie beispielsweise Leuchtdioden (LED)-basierte Display-Vorrichtungen
mit äquivalenten Funktionen ebenfalls als innerhalb des
Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung liegend betrachtet werden.
Die Display-Vorrichtung 45 ist an der transparenten Platte 113A des
Display-Fensters 113 des ersten Gehäuseteils 11 der
Einfassung 10 verbunden (siehe 3).
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Die
Hintergrundbeleuchtungsplatte 46 ist mit dem Mikroprozessor 43 verbunden
und ist hinter der Display-Vorrichtung 45 angeordnet, um
für die Display-Vorrichtung 45 eine Hintergrundbeleuchtung
bereitzustellen.
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Die
Druckschalter 47 sind mit dem Mikroprozessor 43 verbunden,
um zur Betätigung des Mikroprozessors 43 einen
manuellen Zugang im Hinblick auf die Funktionen der Darstellung,
der Alarmierung, der Dateneingabe und Speicherung bereitzustellen, wie
beispielsweise Steuerungs- und Arbeitskommandos im Zusammenhang
mit dem Umschalten zwischen Einheiten der dargestellten Drehmomentwerte,
der Helligkeit des Darstellungslichts von der Hintergrundbeleuchtungsplatte 46,
der Eingabe eines Schwellenwerts zur Alarmierung, des Zurücksetzens des
Alarms und der Speicherung von Drehmomentwerten umfassen. Die Druckschalter 47 sind
so angeordnet, dass sie jeweils teilweise über die Schalteröffnungen 140 in
dem ersten Gehäuseteil 11 der Einfassung 10 (siehe 3)
hinausragen, um einen manuellen Zugang und eine Betätigung
zu ermöglichen.
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Die
Alarmvorrichtung 48 ist mit dem Mikroprozessor 43 verbunden.
Wenn ein detektierter Wert eines ausgeübten Drehmoments
einen vorgegebenen Schwellendrehmomentwert erreicht, aktiviert der Mikroprozessor 43 die
Alarmvorrichtung 48, um akustische und Licht- Alarmsignale
auszugeben. Die Alarmvorrichtung 48 ist durch die Betätigung
der Druckschalter 47 zurücksetzbar, um die akustischen und
Licht-Alarmsignale zu unterbrechen. Die Alarmvorrichtung 48 ist
nicht auf eine spezielle Form beschränkt, und in einem
Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst die Alarmvorrichtung 48 wenigstens ein
akustisches Alarmelement 481 und wenigstens ein Licht-Alarmelement 482 (siehe 3).
Das akustische Alarmelement 481 kann beispielsweise ein Summer
oder Lautsprecher sein. Das Licht-Alarmelement 482 kann
ein oder mehrere Leuchtdioden umfassen. Das akustische Alarmelement 481 und
das Licht-Alarmelement 482 können daher die Funktionen
des Alarmierens durch Klang oder Licht übernehmen. Das
akustische Alarmelement 481 ist in dem Innenraum 122 des
zweiten Gehäuseteils 12 der Einfassung 10 angeordnet,
und das Licht-Alarmelement 482 ist in der Alarmöffnung 115 des
ersten Gehäuseteils 11 der Einfassung 10 aufgenommen
und fixiert, um gezielt ein Alarmsignal durch die Alarmöffnung 115 zu
zeigen.
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Die
Leistungseinheit 49 stellt eine Arbeitsleistung bereit
für das Dehnungsmessgerät 30, den Verstärker 41,
den Analog/Digital-Umwandlungsschaltkreis 42, den Mikroprozessor 43,
die Display-Schnittstelle 44, die Display-Vorrichtung 45,
die Hintergrundbeleuchtungsplatte 46, die Druckschalter 47 und
die Alarmvorrichtung 48. Die Leistungseinheit 49 ist
nicht auf eine spezielle Form beschränkt, und in einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird eine
Gleichstrom(DC)-Batterie als Beispiel für die Leistungseinheit 49 gewählt.
Die Leistungseinheit 49 ist in dem Leistungsfach 125 des
zweiten Gehäuseteils 12 der Einfassung 10 mit
positiven und negativen Anschlüssen für die Leistungseinheit 49 aufgenommen,
die jeweils in Eingriff mit den Elektrodenplatten 125A, 125B gebracht
sind, die in dem Leistungsfach 125 fixiert sind, wodurch
die Elektrodenplatten 125A, 125B elektrische Leistung
von den positiven und negativen Anschlüssen der Leistungseinheit 49 für
das Dehnungsmessgerät 30, den Verstärker 41,
den Analog/Digitalumwandlungsschaltkreis 42, den Mikroprozessor 43,
die Display-Schnittstelle 44, die Display-Vorrichtung 45,
die Hintergrundbeleuchtungsplatte 46, die Druckschalter 47 und
die Alarmvorrichtung 48 bereitstellen.
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Bezugnehmend
auf die 5–7 wird ein
nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung aufgebautes Drehmomentdetektionsgerät gezeigt,
welches der Einfachheit halber ebenfalls mit der Bezugsziffer 100 bezeichnet
ist. Die Kopplungsanschlüsse 23, 24 der
Enden des Drehmomentdehnungsbalkens 20 nehmen jeweils Magneten 231, 241 in
ihren ausgesparten Kopplungsbohrungen auf, um für den ersten
Kopp lungsabschnitt 251 des Adapters 25 und den
zweiten vorspringenden Kopplungsabschnitt 261 des Kopplers 26 magnetische
Anziehungskräfte bereitzustellen, wodurch der Adapter 25 und
der Koppler 26 sicherer und fester mit den Kopplungsanschlüssen 23, 24 der
beiden Enden des Drehmomentdehnungsbalkens 20 verbunden
werden können.
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Zudem
ist das Dehnungsmessgerät 30 mit einem drahtlosen
Datenübertragungsmodul 311 ausgestattet, wodurch
das von dem Dehnungmessgerät 30 bereitgestellte
Drehmomentwertsignal 31 drahtlos mittels des Drahtlosdatenübertragungsmoduls 311 übertragen
werden kann. Das Drahtlosdatenübertragungsmodul 311 ist
mit einer Leistungsversorgungsvorrichtung 311a und wenigstens
einer Anzeige 311b verbunden, die jeweils eine Arbeitsleistung
für das Drahtlosdatenübertragungsmodul 311 bereitstellen bzw.
einen Übertragungsstatus des Drahtlosdatenübertragungsmoduls 311 zeigen.
Die Leistungsversorgungsvorrichtung 311a ist nicht auf
eine spezielle Form beschränkt, und in einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird eine Gleichstrom(DC)-Batterie als
Beispiel für die Leistungsversorgungsvorrichtung 311a gewählt.
Ein Beispiel für die Anzeige 311b ist eine LED.
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Der
Drehmomentdehnungsbalken 20, das Dehnungsmessgerät 30 und
das Drahtlosdatenübertragungsmodul 311, die Leistungsversorgungsvorrichtung 311a und
die wenigstens eine Anzeige 311b sind zusammen zwischen
dem ersten Gehäuseteil 11 und dem zweiten Gehäuseteil 12 angeordnet.
Das erste Gehäuseteil 11 umfasst ferner wenigstens
ein Verbindungselement 118. Das Verbindungselement 118 ist
nicht auf eine spezielle Form beschränkt und in einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird ein Magnet als Beispiel für
das Verbindungselement 118 gewählt. Es wird jedoch
bemerkt, dass andere Verbindungselemente mit äquivalenten
Funktionen wie beispielsweise Klettverschlüsse oder Presspassungsanschlüsse
als innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung liegend betrachtet
werden.
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Die
Drehmomentdarstellungseinheit 40 ist in einem Isolationsgehäuse 50 aufgenommen.
Das Isolationsgehäuse 50 hat einen Boden, an welchem
wenigstens ein Montageelement 51 befestigt ist. Das Montageelement 51 ist
nicht auf eine spezielle Form beschränkt, und in einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird ein
Magnet als Beispiel für das Montageelement 51 zur
magnetischen und lösbaren Verbindung des Verbindungselements 118 des
ersten Gehäuseteils 11 gewählt. Das Isolationsgehäuse 50 bildet
in einer seiner Wände ein Display-Fenster 52,
eine Vielzahl von Knopföffnungen 53 und eine A larmöffnung 54 jeweils
zur Installation der Display-Vorrichtung 45, der Druckschalter 47,
der Drehmomentdarstellungseinheit 40 und des Licht-Alarmelements 482 der
Alarmvorrichtung 48.
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Der
Verstärker 41 der Drehmomentdarstellungseinheit 40 ist
mit wenigstens einem Drahtlos-Datenempfängermodul 411 verbunden,
welches das von dem Drahtlosdatenübertragungsmodul 311 drahtlos übertragene
Drehmomentwertsignal 31 empfängt und auf den Verstärker 41 überträgt,
wobei der Verstärker 41 das Drehmomentwertsignal 31 empfängt
und verstärkt. Die nachfolgenden Operationen der Darstellung
des Drehmomentwerts, des Alarmierens und der Speicherung sind im
Wesentlichen identisch zu dem, was oben im Hinblick die Drehmomentwertdarstellungseinheit 40 aus 4 beschrieben
wurde, und die Wiederholung der Beschreibung entfällt.
Der Drehmomentdehnungsbalken 20 und das Dehnungsmessgerät 30 können
gezielt mit der Drehmomentdarstellungseinheit 40 gekoppelt
oder von dieser gelöst werden, und zwar durch die lösbare
Verbindung zwischen dem Verbindungselement 118 und dem
Montageelement 51, sodass sie als Einzelteile verwendet
werden können, wobei die Übertragung und der Empfang
des Drehmomentwertsignals 31 in drahtloser Weise erfolgen, sodass
eine Drehmomentvorrichtung 200 und ein Werkzeugeinsatz 300,
die jeweils mit dem Adapter 25 und dem Koppler 26 verbunden
sind, die mit den Kopplungsanschlüssen 23, 24 des
Drehmomentdehnungsbalkens 20 verbunden sind, in einer uneingeschränkten
Weise zum Befestigen oder Lösen von Befestigungselementen
verwendet werden können, ohne auf einen speziellen Raum
oder Winkel der Betätigung eingeschränkt zu sein.
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Die
Art und Weise der drahtlosen Übertragung und des Empfangs
zwischen den drahtlosen Datenüberträgern 311 und
dem drahtlosen Datenempfängermodul 411 ist nicht
auf eine spezielle Art beschränkt, und in einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird als Beispiel die Verwendung einer drahtlosen
Radiofrequenz gewählt. Andere Arten der drahtlosen Übertragung
und des Empfangs, wie beispielsweises USB (Universal Serial Bus),
Blue Tooth, Infrarot, Amplitudenverschiebungsverschlüsselung (ASK)
oder Frequenzverschiebungsverschlüsselung (FSK) werden
ebenfalls als innerhalb des Bereichs der vorliegenden Erfindung
liegend betrachtet.
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Bezugnehmend
auf die 8 und 9 wird eine
Anwendung der Drehmomentdetektionsvorrichtung 100 nach
der vorliegenden Erfindung dargestellt. Der Kopplungsanschluss 23 des
Drehmomentdehnungsbalkens 20 ist mit einem Werkzeugkopplungsende 210 einer Drehmomentvorrichtung 200 über
einen Adapter 25 verbunden, und der Kopplungsanschluss 24 ist
mit einer Passbohrung 310 eines Werkzeugeinsatzes 300 über
den Koppler 26 verbunden. Die Drehmomentvorrichtung 200 kann beispielsweise
ein Handwerkzeug, ein elektrisches Werkzeug oder ein pneumatisches
Werkzeug sein, welches als Vorrichtung zum Erzeugen einer Drehmomentquelle
dient. In einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
wird ein Drehmomentschlüssel als ein Beispiel für
die Drehmomentvorrichtung 200 gewählt, und als
Beispiel für den Werkzeugeinsatz 300 wird ein
Steckschlüsselsockel verwendet.
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Die
Betätigung der Drehmomentvorrichtung 200 erzeugt
ein verdrehendes Drehmoment zum Antreiben des Werkzeugeinsatzes 300 zum
Befestigen oder Lösen beispielsweise einer Mutter. Während
der Betätigung detektiert das auf dem Drehmomentdehnungsbalken 20 montierte
Dehnungsmessgerät 30 das durch die Betätigung
der Drehmomentvorrichtung 200 erzeugte Drehmoment und gibt
dies als Drehmomentwertsignal 31 an die Drehmomentdarstellungseinheit 40 entweder
drahtgebunden oder drahtlos wie oben beschrieben aus. Basierend
auf dem Drehmomentwertsignal 31 fährt die Drehmomentdarstellungseinheit 40 gezielt
mit den gewünschten Arbeiten der Darstellung, Alarmierung und
Speicherung fort. In anderen Wort wird der Drehmomentwert auf der
Display-Vorrichtung 45 dargestellt, und wenn der Drehmomentwert
einen im Voraus durch einen Benutzer eingestellten Schwellenwert
erreicht, erzeugen das akustische Alarmelement 481 und
das Licht-Alarmelement 482 der Alarmvorrichtung 48 jeweils
akustische Alarmsignale und Licht-Alarmsignale, um dem Benutzer
die rechtzeitige Kenntnisnahme des Alarms und die Einstellung des
durch die Drehmomentvorrichtung 200 ausgeübten
Drehmoments rechtzeitig zu ermöglichen.
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Bezugnehmend
auf 10 und 11 wird eine
weitere Anwendung der Drehmomentvorrichtung 100 nach der
vorliegenden Erfindung illustriert, wobei die Richtung der Anordnung
und Betätigung der Drehmomentvorrichtung 200 und
des Werkzeugeinsatzes 300 exakt entgegengesetzt zu den
in 8 und 9 dargestellten sind. Die Kopplungsanschlüsse 23, 24 des
Drehmomentdehnungsbalkens 20 ermöglichen es dem
Adapter 25, mit welchem die Drehmomentvorrichtung 200 verbunden
ist, und dem Koppler 26, mit welchem der Werkzeugeinsatz 300 gekoppelt
ist, mit dem Drehmomentdehnungsbalken 20 in umgekehrter
Weise verbunden zu werden. Auf diese Weise kann die Display-Vorrichtung 45 der
Drehmomentdarstellungseinheit 40 in einer korrekten Richtung
ausgerichtet werden, die das Ablesen von Drehmoment vereinfacht
und eine unmittelbare Überprüfung durch einen
Benutzer ermöglicht.
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Bezugnehmend
auf 12, die eine Drehmomentdetektionsvorrichtung mit
einem Aufbau nach einem dritten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung zeigt, umfasst die Drehmomentdetektionsvorrichtung
nach dem dritten Ausführungsbeispiel, die ebenfalls mit
der Bezugsziffer 100 bezeichnet ist, eine Struktur, die ähnlich
zu der in 5 und 6 gezeigten
ist, wobei die Einfassung 10 wenigstens einen Ladeanschluss 60 bildet
und das erste Gehäuseteil 11 mit einer Vielzahl
von Ladekontakten 119 ausgestattet ist. Der Ladeanschluss 60 kann mit
einem externen Leistungstransformator verbunden werden, um von diesem
einen gewünschten Gleichstrom zu empfangen. Die Ladekontakte 119 und
die Leistungsversorgungsvorrichtung 311a sind elektrisch
mit dem Ladeanschluss 60 verbunden, um von diesem Leistung
zu beziehen. Ferner bildet das Isolationsgehäuse 50,
welches die Drehmomentdarstellungseinheit 40 aufnimmt,
in seinem unteren Bereich eine Vielzahl von Ladefeldern 55,
die mit der Leistungseinheit verbunden sind, wobei dann, wenn das
Isolationsgehäuse 50 mit dem ersten Gehäuseteil 11 der
Einfassung 10 durch die Verbindung zwischen dem Montageelement 51 und
dem Verbindungselement 118 verbunden wird, die Ladefelder 55 jeweils
entsprechend den Ladekontakten 119 angeordnet sind und
in diese eingreifen, um das Laden der Leistungseinheit 49 durch
den über den Ladeanschluss 60 bereitgestellten
Gleichstrom zu ermöglichen. Mit anderen Worten können
die Leistungsversorgungsvorrichtung 311a und die Leistungseinheit 49 gleichzeitig
aufgeladen werden.
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Die
oben unter Bezugnahme auf die 1 bis 12 beschriebenen
Drehmomentdetektionsvorrichtungen bilden veranschaulichende Beispiele der
technischen Lösungen und der von der vorliegenden Erfindung
gewählten Maßnahmen und es sei bemerkt, dass der
Gedanke der vorliegenden Erfindung in unterschiedlichen Formen verkörpert
werden kann und nicht auf die vorliegende Beschreibung beschränkt
ist. Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf ihr bevorzugtes
Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, ist es für
den Fachmann offensichtlich, dass eine Vielzahl von Modifikationen und Änderungen
durchgeführt werden kann, ohne den Schutzbereich der vorliegenden
Erfindung zu verlassen, der durch die beigefügten Ansprüche
definiert werden soll.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - TW 1300027 [0003]
- - TW 1307305 [0003]
- - TW 367059 [0004]