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Die Erfindung betrifft eine Messbank gemäß dem Hauptschutzanspruch, soweit dessen Merkmale aus dem Stand der Technik bekannt sind.
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Bekannte Betätigungsvorrichtungen, beispielsweise gemäß
DE 10 2010 040 217 B4 , zum Kalibrieren von Drehmoment-Drehwinkelschlüsseln weisen auf: eine Aufnahme für den Drehmoment-Drehwinkelschlüssel, einen Drehmomentaktor zum Aufbringen eines Drehmoments auf den Drehmoment-Drehwinkelschlüssel und einen Drehmomentmessaufnehmer zur Erfassung des Drehmoments. Der Stand der Technik geht von dem Gedanken aus, dass das Drehwinkelmesssystem das Drehmomentmesssystem als geschlossene Einheit verdreht. Dabei löst man sich nicht von der Schraubachse und dreht zur Drehwinkelmessung um die Schraubachse, um welche das Drehmoment gemessen wird. Es sei vorteilhaft, wenn die Rotationsachse der Drehwinkelmessung mit der Schraubachse zusammenfällt, um die das Drehmoment durch den Drehmomentaktor in den Drehmoment-Drehwinkelschlüssel eingebracht wird. Auch wird diese Anordnung als besonders vorteilhaft im Fall von Simulationen von Schraubverbindungen beschrieben. Dann sei kein Reibsystem erforderlich.
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Solche Messbänke sind dafür bekannt, dass eine limitierte Einspannlänge der Schraubwerkzeuge in Kauf genommen werden muss. Auf eine vorteilhafte Variante mit auseinanderfallenden Drehachsen für Drehmoment- und Drehwinkelmessungen ist nirgends hingewiesen.
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Um Schraubwerkzeuge regelmäßig zu überprüfen, sollten Testmethoden sowie eine lokale Werkzeug- und Ergebnisdatenbank zur Verfügung stehen, mit der alle Daten lückenlos dokumentiert werden können. Drehwinkel, Vorspannkraft und Drehmoment werden zur Qualitätssicherung im Fall sicherer Schraubverbindungen mittels der Schraubwerkzeuge selbst gemessen, weshalb dieselben regelmäßig zu kalibrieren sind, wie es beispielsweise die
DE 10 2010 040 217 B4 angibt.
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Es besteht weiterhin Bedarf, solche Kalibrier- oder Messbänke zu verbessern, und sei es nur zur Kostensenkung in der Schraubenmontage. Im Vordergrund steht sicher die stets möglichst weiter zu steigernde Präzision der Messungen, auf denen die Kalibrierung basiert.
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Die vorliegende Erfindung löst sich erstmals gedanklich von der durch die Schraubachse und die Drehmomenteinleitung in das Schraubwerkzeug festgelegten Schraubachse für das Drehwinkelkalibrierverfahren. Die Drehachse der messbankeigenen Drehwinkelmesseinrichtung liegt erfindungsgemäß als benachbarte Vertikale angeordnet und durchstößt gedanklich das eingespannte Schraubwerkzeug in einem mittigen Bereich.
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Dadurch baut und/oder arbeitet die Messbank deutlich kompakter.
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Unabhängig von diesem Merkmal benachbarter Achsen der Drehmoment- und Drehwinkelmessungen ist ferner dem Grundgedanken der Erfindung folgend, sich für den Fall Drehwinkelmessung von der Schraubachse gedanklich zu lösen, eine Drehachse quer zur Schraubachse angeordnet worden, um die Kalibrierung zu präzisieren. Es konnte gezeigt werden, dass die Schwerkraft einen Einfluss auf die Messungen mit den gattungsgemäßen Schraubwerkzeugen hat. Daher ist der bisher stets waagerecht ausgerichtete Kalibriertisch gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung neigbar ausgestaltet, sodass mit erfindungsgemäßen Vorrichtungen solcher neigbarer Ausgestaltung auch Referenzmessungen beispielsweise bei Drehungen um eine Horizontale möglich geworden sind.
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Eine entsprechende Vorrichtung ist in dem Schutzanspruch 1 angegeben.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen
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1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Messbank nach einem ersten Ausführungsbeispiel ohne Peripheriegeräte und Verkleidungsteile, welche einen Einblick in die Mechanik der Messbank verwehren würden,
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2 eine weitere perspektivische Darstellung der Messbank aus 1 mit vollverkleideter Tischplatte und ausgezogenem Ausziehgestell zur Aufnahme langer Schraubwerkzeuge,
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3 eine perspektivische Ansicht der Mechanik der Drehmomentmesseinrichtung in herausgelöster Darstellung aus der Messbank gemäß 1,
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4 eine perspektivische Ansicht auf die Messbank aus 1 bei 45°-Neigung der Tischplatte,
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5 eine perspektivische Ansicht auf die Messbank aus 1 bei 90°-Neigung der Tischplatte,
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6 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels mit erfindungsgemäß angeordneter Drehachse der Drehwinkelmesseinrichtung und
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7 eine schematische Darstellung einer klassischen Anordnung der Drehachse der Drehwinkelmesseinrichtung nach dem Stand der Technik.
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Die 1 bis 5 zeigen schematisch eine erfindungsgemäße Messbank 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, insbesondere auch zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Kalibrierverfahrens. Ein mittels der Messbank 1 zu kalibrierendes Schraubwerkzeug 20 mit, wie bekannt, Schraubende 22, Griffende 24 und in der Regel dazwischen ablesbarer Drehmoment- und Drehwinkelmesseinrichtung 26 ist schraubendenseitig in einer Werkzeugaufnahme 14 und griffendseitig in einem Halter 12 auf einer Tischplatte 10 der Messbank 1 in horizontaler Ausrichtung fixiert.
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Durch einen Schraubenansatz an dem Schraubende 22 des Schraubwerkzeuges 20 verläuft eine vertikale Schraubachse A1, solange die Tischplatte 10 horizontal ausgerichtet bleibt. Eine messbankeigene Drehmomentmesseinrichtung 30 ist derart um die Schraubachse A1 angeordnet, dass ein definiertes Drehmoment über den Schraubansatz in das Schraubwerkzeug 20 eingeleitet werden kann. Dazu wird ein in der Tischplattenebene quer zur Längsachse des Schraubwerkzeugs 20 verfahrbares Linear-Modul 32 angetrieben. Der Drehmomentantrieb erfolgt bevorzugt mittels eines AC-Servomotors 31 mit Absolutwertgeber. Das Linear-Modul 32 trägt oder ist zumindest verbunden mit einen/m Schlitten 33 mit einem vertikal nach oben abstehenden Zapfen 35. Der Zapfen 35 greift in ein Langloch 34 eines Hebels 36, um den Hebel 36 auszulenken oder zumindest ein Drehmoment einzuleiten. Der Hebel 36 endet dem Schlitten 33 abgewandt in einem Drehmomentaufnehmer 37, der in einem verwindungssteifen Drehlager 38 hochpräzise gelagert ist.
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Parallel aber mit Abstand zur Schraubachse A1 verläuft eine Drehachse A2 einer messbankeigenen Drehwinkelmesseinrichtung 46 mit Rotationseinrichtung für die Tischplatte 10, selbst wenn die Tischplatte 10 an sich mittels einer Neigungseinrichtung 50 geneigt wird (4 und 5). In den 4 und 5 ist erkennbar, dass die Rotationseinrichtung 40, die sich bei waagerechter Tischplatte 10 unterhalb derselben befindet, um ein nicht erkennbares Gelenk mitdreht, wenn die Tischplatte 10 geneigt wird.
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Das Einleiten des Drehmoments in das Schraubwerkzeug 20 und die Drehung des Schraubwerkzeugs 20 zur Drehwinkelmessung sind demnach drehzentrumsmäßig unabhängig voneinander angelegt. Das Schraubwerkzeug 20 wird während der Drehwinkelmessung 46 bevorzugt mittels eines NC-Rundtisches mit hochpräziser steifer Drehtellerlagerung um einen Drehachsendurchstoßpunkt in seinem mittleren Bereich gedreht 40, was eine kompaktere Bewegung der Messbank zum Erfolg hat. Der Antrieb dieser Rotationseinrichtung 40 erfolgt bevorzugt mittels eines AC-Servomotors, bürstenlos mit Resolver für einen Servoverstärker.
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Ferner ist ein weiteres Drehen 50 um eine Querachse, insbesondere um eine Horizontale gestattet, um auch den Scherkrafteinfluss herauskalibrieren zu können.
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Die messbankeigene Drehwinkelmesseinrichtung 46 hat einen nicht dargestellten ersten Absolutwertgeber, der auf eine um die der Schraubachse A1 benachbarte vertikale Drehachse A2 rotierende Welle gerichtet ist, vorzugsweise auf eine Schneckenwelle. Ein zweiter Absolutwertgeber ist auf eine quer zur Drehachse A2 angeordnete, nicht zeichnerisch herausgearbeitete Querwelle gerichtet, um den Neigungswinkel der Tischplatte 10 festzustellen.
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Die Werkzeugaufnahme 14 ist nach dem ersten Ausführungsbeispiel auf einer entlang des einzuspannenden Schraubwerkzeugs 20 ausziehbaren 16 Tischplatte angeordnet. Gemäß 2 ist das Griffende 24 des Schraubwerkzeugs 20 auf dem ausziehbaren Teil der Tischplatte 10 fixierbar 12. Dazu weist die Tischplatte auf der Seite des Griffendes 24 ein Ausziehgestell 16 auf, das entlang der Tischplattenebene geführt aus der Tischplatte 10 herausziehbar ist. Gerade bei besonders langen Schraubwerkzeugen 20 kommt der Erfolg der Erfindung besonders zum Tragen, dass die Tischplatte nicht um die Schraubachse A1 gedreht wird, um den Drehwinkel zu messen.
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In 6 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Werkbank 1' schematisch angedeutet, wobei gegenüber den Darstellungen zum ersten Ausführungsbeispiel zeichnerisch zu Klarheitszwecken auf wesentliche Merkmale verzichtet worden ist. Die Tischplatte 10' ist kreisrund um das Drehzentrum der Drehwinkelmesseinrichtung 30' ausgeführt worden. Die Bewegungsrichtung der Drehwinkelmesseinrichtung ist mit einem Pfeil RA2 eingetragen. Ein weiterer Pfeil RA1 gibt die Drehung des Hebels 36 um das Zentrum für die Einleitung des Drehmoments um die Schraubachse A1 an.
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Mit beiden Ausführungsbeispielen ist ein Kalibrierverfahren gemäß der Erfindung durchführbar, bei dem ein gyroskopisch messendes Schraubwerkzeug 20, 20' kalibriert wird. Das Schraubwerkzeug 20, 20' hat an einem Schraubende 22 einen Schraubenansatz zum Schrauben um eine Schraubachse A1, vgl. auch RA1. Vor dem Kalibrieren wird das Schraubwerkzeug 20, 20' fest in der Werkzeugaufnahme 14, 14' der Messbank 1, 1' eingespannt, sodass während des Kalibrierens seine Lage gegenüber dieser Werkzeugaufnahme 14, 14' nicht mehr veränderbar ist. Es wird bevorzugt zunächst ein Drehmoment in das Schraubwerkzeug 20, 20' eingeleitet 30, RA1. Es muss nicht zwangsweise in einer Sequenz Drehmomentmessung Drehwinkelmessung kalibriert werden. Die Messungen/Überprüfungen können völlig unabhängig voneinander durchgeführt werden. Nicht notwendigerweise aber oft bevorzugt wird anschließend mittels einer Drehwinkelmesseinrichtung 46, vgl. auch RA2, der Drehwinkel des Schraubwerkzeugs 20, 20' um eine Drehachse A2 herum gemessen. Die Drehachse A2, vgl. auch RA2, verläuft unabhängig von der Schraubachse A1, vgl. auch RA1.
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Alternativ oder zusätzlich verläuft das erfindungsgemäße Verfahren zum Kalibrieren eines gyroskopisch messenden Schraubwerkzeuges 20, 20' wie folgt: Zunächst wird übereinstimmend ein Drehmoment über den Schraubansatz in das Schraubwerkzeug 10, 10' eingeleitet 30, P2. Anschließend wird mittels der Drehwinkelmesseinrichtung 26 der Drehwinkel des Schraubwerkzeugs 20, 20' um die Drehachse A2, vgl. auch P1, herum gemessen. Die Werkzeugaufnahme 14, 14' ist gemäß den 4 und 5 um eine Querachse quer zur Vertikalen, nämlich gemäß den Darstellungen zum ersten Ausführungsbeispiel um eine Horizontale herum, drehbar bzw. abkipp- oder neigbar. Zur Kalibrierung einer Drehwinkelmessung des Schraubwerkzeugs 20, 20' erfolgt dann zumindest eine zweite Drehwinkelmessung bei geneigter Tischplatte 10, 10' nach Rotation der Werkzeugaufnahme 14, 14' um die Querachse. Für das zweite Ausführungsbeispiel ist dies allerdings nicht dargestellt.
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In 7 ist das herkömmliche Verfahren gemäß dem Stand der Technik ähnlich der Darstellungsweise der 6 skizziert. Ähnliche Komponenten tragen die obigen Bezugszeichen mir '' gekennzeichnet. Die Drehwinkelmessung und die Drehmomenteinleitung haben dabei dasselbe Drehzentrum, vermerkt mit zwei Pfeilen RA1'', RA2''.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Messbank
- 10
- Tischplatte
- 12
- Halter
- 14
- Werkzeugaufnahme
- 16
- Ausziehgestell
- 20
- Schraubwerkzeug
- 22
- Schraubende
- 24
- Griffende
- 26
- Drehwinkel- und Drehmomentmesseinrichtung Schraubwerkzeug
- 30
- Drehmomentmesseinrichtung Messbank
- 31
- Drehmomentantrieb
- 32
- Linear-Modul
- 33
- Schlitten
- 34
- Langloch
- 35
- Zapfen
- 36
- Hebel
- 37
- Drehmomentaufnehmer
- 38
- Drehlager
- 40
- Rotationseinrichtung
- 42
- Antrieb
- 46
- messbankeigene Drehwinkelmesseinrichtung
- 50
- Neigungseinrichtung
- A1
- Schraubachse
- A2
- Messachse
- RA2
- Pfeil zur Kennzeichnung der Drehung um ein Drehzentrum
- RA1
- Pfeil zur Kennzeichnung der Richtung einer Drehmomenteneinleitung
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Zur Kennzeichnung des zweiten Ausführungsbeispiels sind ähnliche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen, wobei diese mit einem ' apostrophiert sind. Der Stand der Technik ist mit doppelt apostrophierten Bezugszeichen in 7 versehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010040217 B4 [0002, 0004]
