DE202015104855U1

DE202015104855U1 - Elektronischer Drehmomentschlüssel mit Warnfunktion

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Publication number: DE202015104855U1
Application number: DE202015104855.6U
Authority: DE
Original assignee: Kabo Tool Co
Current assignee: Kabo Tool Co
Priority date: 2015-01-30
Filing date: 2015-09-11
Publication date: 2015-09-30
Anticipated expiration: 2025-09-12
Also published as: US9862079B2; TW201627107A; TWI606893B; JP3201113U; US20160221166A1

Abstract

Elektronischer Drehmomentschlüssel mit Warnfunktion, umfassend: einen Hauptkörper (20), einen Arbeitskopf (22), der an einem Ende des Hauptkörpers angeordnet ist, eine Anzeigeeinheit (30), die im Hauptkörper angeordnet ist, eine Einstelleinheit (40), die im Hauptkörper angeordnet ist und mit der ein Drehmomentsollwert (32) eingestellt werden kann, eine Erfassungseinheit (50), die im Hauptkörper angeordnet ist, um das Betriebsdrehmoment des Schlüssels zu erfassen, eine Rechnungseinheit (60), die im Hauptkörper angeordnet und mit der Einstelleinheit und der Erfassungseinheit verbunden ist, eine Warneinheit (70), die im Hauptkörper angeordnet und mit der Rechnungseinheit verbunden ist, ein Alarmprogramm (80), das im Hauptkörper angeordnet ist, wobei das Alarmprogramm mehrere Warnzeitpunkte für verschiedene Verhältnisbereiche bereitstellt, wobei der Warnzeitpunkt so definiert ist, dass er das Verhältnis des Betriebsdrehmomentwerts des Schlüssels zum Drehmomentsollwert bei der Erzeugung der Warnung darstellt, wobei die numerische Größe des Werts des Warnzeitpunkts zur Größe des Drehmomentsollwerts proportional ist, wobei die Rechnungseinheit die Warneinheit auffordert, eine Warnung zu generieren, sobald der Betriebsdrehmomentwert des Schlüssels den entsprechenden Wert des Warnzeitpunkts erreicht.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein elektronisches Drehmomentschlüssel-Handwerkzeug, insbesondere einen elektronischen Drehmomentschlüssel mit einer Frühwarnfunktion.
Stand der Technik
Die meisten elektronischen Drehmomentschlüssel weisen eine Warnfunktion für das Drehmoment auf, sodass der Benutzer entsprechend den erforderlichen Anzugsdrehmomenten verschiedener Schraubenelemente die Warnwerte des Drehmoments einstellt. Sobald das Betriebsdrehmoment des Schraubenschlüssels den Warnwert des Drehmoments erreicht, gibt der Schraubenschlüssel eine Warnung aus, um den Benutzer darüber zu informieren, dass das eingestellte Drehmoment bereits erreicht ist und er das Anziehen mit dem Schraubenschlüssel stoppen sollte, um einen übermäßigen Anzugszustand zu verhindern.
Allerdings kommt bei der Kraftausübung in Bezug auf Handwerkzeuge das Phänomen der Trägheit zum Tragen, sodass der Benutzer die Betätigung des Krafteinsatzes nicht unmittelbar stoppen kann, wenn er die Warnung registriert, und bei der Beendigung der Kraftausübung deshalb mit dem Schlüssel für einen Moment noch weiter anzieht. Zu diesem Zeitpunkt kann das aufgrund der Trägheitskraft zusätzlich ausgeübte Drehmoment das erforderliche Drehmoment überschreiten, was zum Problem eines zu festen Anziehens des Schraubenelements führt.
Um das Problem zu beheben, dass das echte Anzugsdrehmoment aufgrund der Trägheitskraft größer als die erforderliche/eingestellte Anzugskraft des Schraubenelements ist, ist die taiwanesische Patentanmeldung Nr. 101142443 des Erfinders offenbart worden. Durch diese ist der Benutzer imstande den Warnwert des Drehmoments niedriger als das erforderliche Anzugsdrehmoment einzustellen, sodass das Ist-Anzugsdrehmoment nach der Trägheitskraft nicht die erforderliche Anzugskraft des Schraubenelements überschreitet, um auf diese Weise das Problem der Trägheitskraft zu beseitigen.
Mit der oben genannten Erfindung lässt sich das Problem der Trägheitskraft tatsächlich effektiv lösen. Jedoch ist diese Erfindung noch nicht ideal. Die Trägheitskraft hat unterschiedliche Auswirkungen auf Schraubenelemente mit unterschiedlichen Anzugsdrehmomenten, sodass die Anzugskräfte bei jenen Schraubenelementen, welche mit einem größeren Drehmoment angezogen werden müssen, nach der Trägheitskraft weniger wahrscheinlich die erforderliche Anzugskraft überschreiten, wohingegen die Anzugskräfte bei jenen Schraubenelementen, die mit einem kleineren Drehmoment angezogen werden müssen, nach der Trägheitskraft die erforderliche Anzugskraft leicht überschreiten. Daher kann der Benutzer bei Schraubenelementen, die mit einem kleineren Drehmoment angezogen werden müssen, den von ihm ausgeübten Krafteinsatz nicht in kürzester Zeit stoppen.
Der Erfinder ist der Auffassung, dass außer der erforderlichen Vorwarnung für Schraubenelemente mit unterschiedlichen Anzugskräften auch deren Vorwarnstufen variieren sollten. Auf diese Weise kann das oben genannte Problem gelöst werden.
Aufgabe der Erfindung
Um das Problem des Standes der Technik zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung einen elektronischen Drehmomentschlüssel mit Warnfunktion bereit, sodass für das Betriebsdrehmoment im Voraus eine frühzeitige Warnung vor dem Erreichen des erforderlichen Anzugsdrehmoments ausgegeben wird, wodurch der Benutzer mit der Kraftausübung rechtzeitig aufhören kann, um ein zu festes Anziehen zu vermeiden.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen oben genannten elektronischen Drehmomentschlüssel mit Warnfunktion bereitzustellen, der imstande ist, den Warnzeitpunkt entsprechend den unterschiedlichen erforderlichen Anzugsdrehmomentwerten automatisch einzustellen.
Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen oben genannten elektronischen Drehmomentschlüssel mit Warnfunktion bereitzustellen, dessen Vorwarnstufe bezüglich des Zeitpunkts zum Anzugsdrehmomentwert des Schraubenelements umgekehrt proportional ist.
Der erfindungsgemäße elektronische Drehmomentschlüssel mit Warnfunktion umfasst:
einen Hauptkörper,
einen Arbeitskopf, der an einem Ende des Hauptkörpers angeordnet ist,
eine Einstelleinheit, die im Hauptkörper angeordnet ist und mit der ein Drehmomentsollwert eingestellt werden kann,
eine Erfassungseinheit, die im Hauptkörper angeordnet ist, um das Betriebsdrehmoment des Schlüssels zu erfassen,
eine Rechnungseinheit, die im Hauptkörper angeordnet und mit der Einstelleinheit und der Erfassungseinheit verbunden ist,
eine Warneinheit, die im Hauptkörper angeordnet und mit der Rechnungseinheit verbunden ist,
ein Alarmprogramm, das im Hauptkörper angeordnet ist, wobei das Alarmprogramm mehrere Warnzeitpunkte bereitstellt, wobei der Warnzeitpunkt so definiert ist, dass er das Verhältnis des Betriebsdrehmomentwerts des Schlüssels zum Drehmomentsollwert bei der Erzeugung der Warnung darstellt, wobei die numerische Größe des Werts des Warnzeitpunkts zur Größe des Drehmomentsollwerts proportional ist, wobei die Rechnungseinheit die Warneinheit auffordert, eine Warnung zu generieren, sobald der Betriebsdrehmomentwert des Schlüssels den entsprechenden Wert des Warnzeitpunkts erreicht.
Alternativ umfasst der erfindungsgemäße elektronische Drehmomentschlüssel mit Warnfunktion:
einen Hauptkörper,
einen Arbeitskopf, der an einem Ende des Hauptkörpers angeordnet ist,
eine Anzeigeeinheit, die am Hauptkörper angeordnet ist,
eine Einstelleinheit, die im Hauptkörper angeordnet ist und imstande ist, einen Drehmomentsollwert einzustellen,
eine Erfassungseinheit, die im Hauptkörper angeordnet ist, um das Betriebsdrehmoment des Schlüssels zu erfassen,
eine Rechnungseinheit, die im Hauptkörper angeordnet und mit der Einstelleinheit und der Erfassungseinheit verbunden ist,
eine Warneinheit, die im Hauptkörper angeordnet und mit der Rechnungseinheit verbunden ist,
mehrere Bereiche, die im Drehmomentschlüssel eingebaut sind,
mehrere Warnzeitpunkte, die unterschiedliche Verhältnisbereiche aufweisen, wobei sich diese in den jeweiligen Bereichen befinden, wobei der Warnzeitpunkt so definiert ist, dass er das Verhältnis vom Betriebsdrehmomentwert des Schlüssels zum Drehmomentsollwert bei der Erzeugung der Warnung darstellt, wobei die numerische Größe des Werts des Warnzeitpunkts zur Größe des Drehmomentsollwerts proportional ist, wobei die Rechnungseinheit die Warneinheit auffordert, eine Warnung zu generieren, sobald der Betriebsdrehmomentwert des Schlüssels den entsprechenden Wert des Warnzeitpunkts erreicht.
Dadurch stellt der erfindungsgemäße elektronische Drehmomentschlüssel mit Warnfunktion in Bezug auf unterschiedliche voreingestellte Drehmomentwerte mehrere Warnzeitpunkte in den Warnbereichen bereit, sodass für das Betriebsdrehmoment im Voraus eine frühzeitige Warnung vor dem Erreichen des erforderlichen Anzugsdrehmoments ausgegeben wird, um ein zu festes Anziehen zu verhindern, wobei beim Schlüssel unterschiedliche Warnzeitpunkte abhängig von unterschiedlichen Größen des Drehmomentsollwerts ausgewählt werden können.
Der Warnzeitpunkt des elektronischen Drehmomentschlüssels ist zum Anzugsdrehmoment des Schraubenelements umgekehrt proportional. Je kleiner das erforderliche Anzugsdrehmoment des Schraubenelements ist, desto früher ist der Warnzeitpunkt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren detailliert beschrieben:
1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen elektronischen Drehmomentschlüssels,
2 zeigt eine teilweise Vorderansicht gemäß 1,
3 zeigt ein Blockdiagramm eines bevorzugten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung,
4 zeigt eine Vergleichstabelle, die das Verhältnis des Drehmomentsollwerts zum Warnzeitpunkt eines bevorzugten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt,
5 zeigt eine Vergleichstabelle, die das Verhältnis des Drehmomentsollwerts zum Warnzeitpunkt des ersten Anwendungsbeispiels eines bevorzugten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt,
6 zeigt eine Tabelle gemäß der Vergleichstabelle in 5, bei der die Warnzeitpunkte und Warnwerte des Drehmoments für spezifische Drehmomentsollwerte dargestellt sind,
7 zeigt eine Vergleichstabelle, die das Verhältnis des Drehmomentsollwerts zum Warnzeitpunkt des zweiten Anwendungsbeispiels eines bevorzugten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt,
8 zeigt eine Tabelle gemäß der Vergleichstabelle in 7, bei der die Warnzeitpunkte und Warnwerte des Drehmoments für spezifische Drehmomentsollwerte dargestellt sind,
9 zeigt eine Vergleichstabelle, die das Verhältnis eines anderen Drehmomentsollwerts zum Warnzeitpunkt eines bevorzugten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt,
10 zeigt eine Vergleichstabelle, die das Verhältnis des Drehmomentsollwerts zum Warnzeitpunkt des dritten Anwendungsbeispiels eines bevorzugten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt, und
11 zeigt eine Tabelle gemäß der Vergleichstabelle in 10, bei der die Warnzeitpunkte und Warnwerte des Drehmoments für spezifische Drehmomentsollwerte dargestellt sind.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen
Definitionen:
Der Betriebsbereich des Drehmoments des Schlüssels Tg bezeichnet den betreibbaren Bereich vom minimalen Drehmomentwert bis zum maximalen Drehmomentwert innerhalb des Bereichs der sicheren Verwendung eines bestimmten Schraubenschlüssels, beispielsweise, wenn ein minimaler Betriebsdrehmomentwert Tmin 1 Nm und ein maximaler Betriebsdrehmomentwert Tmax 200 Nm ist, entspricht der Betriebsbereich dieses Schraubenschlüssels 1 bis 200 Nm.
Das Ist-Betriebsdrehmoment Tr iszt der momentane Drehmomentwert beim Anziehen des Schraubenelements mit dem Schlüssel.
Der Drehmomentsollwert Ts ist der eingestellte Warnwert gemäß dem erforderlichen Anzugsdrehmoment des Schraubenelements. Der Drehmomentsollwert kann als erforderliches Anzugsdrehmoment eingestellt sein, wobei dieser jedoch nicht darauf beschränkt sein soll. Beispielsweise kann der eingestellte Wert geringfügig kleiner als das erforderliche Anzugsdrehmoment sein.
Der Warnwert des Drehmoments Ta bezieht sich auf den Drehmomentwert zum Start der Warnwirkung. Dieser ist das Ergebnis der Multiplikation des Ist-Betriebsdrehmoments und des Warnzeitpunkts. Der Wert des Warnzeitpunkts ist nicht größer als der Drehmomentsollwert.
Drehmomentsollwert-Quotient bezieht sich auf den Quotienten aus dem Drehmomentsollwert und dem betreibbaren maximalen Drehmomentwert.
Der Verhältnisbereich des Drehmomentsollwerts bezieht sich auf die unterteilten Verhältnisbereiche, die das Verhältnis zwischen dem Drehmomentsollwert und dem betreibbaren maximalen Drehmomentwert des Schlüssels darstellen.
Der Warnzeitpunkt toa ist auf die Größe des Drehmomentsollwerts Ts abgestimmt. Die vorliegende Erfindung umfasst ein Alarmprogramm, wobei der Warnzeitpunkt eine numerische Verhältniszahl ist und vom Alarmprogramm eingestellt werden kann, um eine Warnwirkung zu erzeugen. Der Warnzeitpunkt ist durch das Verhältnis zwischen dem Betriebsdrehmoment und dem Drehmomentsollwert beim Start der Warnung definiert. Der Warnzeitpunkt wird vom Hersteller festgelegt und darf in der Regel vom Verbraucher nicht geändert werden, wobei dieser im Fall von spezifischen oder professionellen Schraubenschlüsseln durch den Benutzer geändert werden kann.
Der Differenzwert Δt zwischen dem Warnzeitpunkt und der Beendigung des Betriebs: Wenn das Ist-Betriebsdrehmoment den Drehmomentsollwert erreicht, bedeutet dies, dass der Betrieb zu 100% abgeschlossen ist. Der Differenzwert Δt ist ein Verhältniswert und bezieht sich auf die numerische Differenz bis zum vollständigen Erreichen des Drehmomentsollwerts. Wenn der Warnzeitpunkt beispielsweise 40% ist, ist der Differenzwert Δt zwischen diesem und dem Betriebsabschluss 100% – 40% = 60%.
Bezugnehmend auf 1 bis 3 stellt die vorliegende Erfindung einen elektronischen Drehmomentschlüssel 10 mit Warnfunktion bereit, der einen Hauptkörper 20, einen Arbeitskopf 22, einen Griffabschnitt 24, eine Anzeigeeinheit 30, eine Einstelleinheit 40, eine Erfassungseinheit 50, eine Rechnungseinheit 60, eine Vergleichseinheit 65 und eine Warneinheit 70 umfasst.
Der Hauptkörper 20 ist ein länglicher Stangenkörper, wobei der Arbeitskopf 22 an einem Ende des Hauptkörpers 20 angeordnet ist und zur Steckverbindung oder Rastverbindung mit einem Schraubenelement dient, wodurch das Schraubenelement vom Schlüssel angezogen werden kann. Das Schraubenelement kann eine Schraube, eine Schraubenmutter oder eine Hülse sein. Der Griffabschnitt 24 ist am anderen Ende des Hauptkörpers 20 angeordnet und dient dazu, dass der Benutzer den Schlüssel zum Anziehen greifen kann. Die Anzeigeeinheit 30 ist ein LCD-Bildschirm und am Außenumfang des Hauptkörpers 20 angeordnet, um dem Benutzer eine Vielzahl von Daten und Informationen zum Ablesen bereitzustellen.
Die Einstelleinheit 40 weist mehrere an der Außenumfangsfläche des Hauptkörpers 20 angeordnete Drucktasten 42 auf und ermöglicht dem Benutzer die Auswahl und Eingabe verschiedener Informationen und Werte, einschließlich der Eingabe der gewünschten einzustellenden Drehmomentwerte. Die Anzeigeeinheit 30 kann ein zur Eingabe dienendes Touchpanel sein.
Für die Erfassungseinheit 50 zur Erfassung des Betriebsdrehmoments des elektronischen Drehmomentschlüssels 10 steht eine Vielzahl von Erfassungselementen oder Schaltungsstrukturen, die bei bestehenden elektronischen Drehmomentschlüsseln zum Einsatz kommen, zur Auswahl, wie z. B. Detektoren, Potentiometer, Widerstandsmesser und Wheatstone-Brücken. Die Erfassungseinheit 50 stellt nicht das Hauptobjekt der vorliegenden Erfindung dar, weshalb sie hier nicht detailliert beschrieben wird. Die Erfassungseinheit 50 ist im Hauptkörper 20 angeordnet, um die Kraft (Drehmoment) des Schlüssels im Betriebsprozess beim Anziehen des Schraubenelements zu erfassen und um den erfassten Wert des Drehmoments an die Rechnungseinheit 60 zu übertragen. Durch die Berechnung und die Umwandlung mittels der Rechnungseinheit 60 kann das Ist-Betriebsdrehmoment Tr an der Anzeigeeinheit 30 angezeigt werden. Der Bediener kann sowohl metrische als auch imperiale Einheiten benutzen, um den Drehmomentwert anzuzeigen, wie z. B. Newtonmeter (Nm) oder Ft-Lbs.
Die Rechnungseinheit 60 ist ein Mikroprozessor oder ein Chip oder eine integrierte Schaltung, welcher oder welche eine Rechenleistung bereitstellt. Sie ist im Hauptkörper 20 angeordnet und kann verschiedene Anweisungen und Befehle empfangen, umrechnen und ausführen. Die Vergleichseinheit 65 führt den Schritt des numerischen Vergleichs aus, wobei diese eine unabhängig angeordnete Baugruppe sein kann und mit der Rechnungseinheit 60 verbunden oder in der Rechnungseinheit eingebaut sein kann, wodurch die Rechnungseinheit 60 selbst die Funktion des numerischen Vergleichs ausführen kann, wobei eine Anweisung oder ein Befehl ausgeführt wird, sobald das Ergebnis die vorgegebenen Bedingungen erfüllt.
Die Warneinheit 70 umfasst eine Beleuchtungsgruppe (z.B. dreifarbige LED-Leuchten), einen Vibrator oder ein akustisches Element (z.B. Summer) oder eine Kombination daraus, wobei die Warnwirkung bei diesen jeweils durch Licht, Vibration oder Ton erzielt wird.
Der elektronische Drehmomentschlüssel 10 weist einen Betriebsbereich für das Drehmoment Tg auf, der einen betreibbaren maximalen Drehmomentwert Tmax und einen minimalen Drehmomentwert Tmin aufweist. Bei der Benutzung kann der Benutzer gemäß der erforderlichen Anzugskraft des anzuziehenden Schraubenelements einen Drehmomentsollwert einstellen, sodass die Rechnungseinheit die Warneinheit auffordert, eine Warnung zu generieren, sobald das Drehmoment des elektronischen Drehmomentschlüssels 10 beim Anziehen des Schraubenelements die Warnbedingung erreicht, um so eine Warnfunktion zu erzielen.
In der vorliegenden Erfindung ist ein Alarmprogramm 80 eingebaut, siehe 4, das mit der Rechnungseinheit 60 verbunden oder darin eingebaut ist und von der Rechnungseinheit ausgeführt wird. Beim Alarmprogramm 80 sind in Bezug auf die verschiedenen Größen des Drehmomentsollwerts Ts mehrere Warnzeitpunkte toa mit verschiedenen Stufen voreingestellt. Im vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Warnzeitpunkt toa 50%, wenn der Drehmomentsollwert Ts in einem Bereich von 21% bis 30% des maximalen Drehmomentwerts Tmax liegt. Der Warnzeitpunkt ist der Quotient aus dem Betriebsdrehmoment Tr und dem Drehmomentsollwert Ts, d. h., sobald das Betriebsdrehmoment Tr 50% des Drehmomentsollwerts Ts erreicht, wird der Warnmechanismus gestartet, wodurch die Warneinheit 70 eine Warnung generiert. In ähnlicher Weise ist der Warnzeitpunkt toa 60%, wenn der Drehmomentsollwert Ts in einem Bereich von 31% bis 40% des maximalen Drehmomentwerts Tmax liegt, sodass die Warneinheit 70 eine Warnung generiert, sobald das Betriebsdrehmoment Tr 60% des Drehmomentsollwerts Ts erreicht. Wenn der Drehmomentsollwert Ts 81% bis 90% des maximalen Drehmomentwerts Tmax ist, ist der Warnzeitpunkt toa 90%, sodass die Warneinheit 70 eine Warnung generiert, wenn das Betriebsdrehmoment Tr 90% des Drehmomentsollwerts Ts erreicht. Dementsprechend ermöglicht die vorliegende Erfindung, dass der Warnzeitpunkt eine frühzeitige Warnung erzeugt und insbesondere unterschiedliche Warnzeitpunkte für unterschiedliche Betriebsdrehmomente bereitgestellt werden. Bei kleineren Betriebsdrehmomenten liegen frühzeitigere Warnzeitpunkte vor, wohingegen es bei größeren Betriebsdrehmomenten weniger wahrscheinlich ist, dass die Trägheitskraft zu einem zu festen Anziehen führt, weshalb eine stärkere Verzögerung des Warnzeitpunkts möglich ist. Somit kann ein durch die Trägheitskraft verursachtes zu festes Anziehen des Schraubenelements vermieden werden und es können dabei optimale Warnzeitpunkte abhängig von den verschiedenen Größen des Betriebsdrehmoments bereitgestellt werden.
Bezugnehmend auf 5, ist eine Vergleichstabelle, die das Verhältnis des Drehmomentsollwerts zum Warnzeitpunkt des ersten Anwendungsbeispiels eines bevorzugten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt, gezeigt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel liegt der Betriebsdrehmomentwert des Schlüssels im Bereich von 10 Nm bis 100 Nm. Gemäß dem Drehmomentsollwertverhältnis liegt beim Alarmprogramm 80 eine Unterteilung in sieben Verhältnisbereiche R1 bis R7 vor, nämlich 1% bis 20%, 21% bis 30%, 31% bis 40%, 41% bis 60%, 61% bis 80%, 81% bis 90%, und 91% bis 100%, wobei sieben Warnzeitpunkte toa im Alarmprogramm 80 eingebaut sind, die sich jeweils in den sieben Bereichen R1 bis R7 befinden, wobei die Warnzeitpunkte von klein nach groß jeweils 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% und 95% sind. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind in Bezug auf das Drehmomentsollwertverhältnis sieben Verhältnisbereiche vorgesehen, die jeweils in sieben Bereichen liegen. Die sieben Differenzwerte Δt sind jeweils 60%, 50%, 40%, 30%, 20%, 10% und 5%, wobei sich diese auch jeweils in den sieben Bereichen befinden.
Bezugnehmend auf 5 und 6 werden als Beispiele die Drehmomentsollwerte 26 Nm und 70 Nm genannt. Wenn das Schraubenelement mit 26 Nm angezogen und der Drehmomentsollwert Ts auf 26 Nm eingestellt wird, liegt das Verhältnis des Drehmomentsollwerts Ts im Bereich von 21% bis 30%. Zu diesem Zeitpunkt erhält das Alarmprogramm 80 den dem Drehmomentsollwert entsprechenden Warnzeitpunkt toa im Bereich von 50% und zugleich errechnet es, dass der Warnwert des Drehmoments Ta 13 Nm beträgt, nämlich 26 Nm × 50%, anschließend wird diese Information vom Alarmprogramm an die Rechnungseinheit 60 übertragen. Der Differenzwert Δt dieses Warnzeitpunkts beträgt 50%.
Nach der Einstellung dreht der Benutzer mittels des elektronischen Drehmomentschlüssels 10 das Schraubenelement. Die Erfassungseinheit 50 erfasst das Betriebsdrehmoment Tr des elektronischen Drehmomentschlüssels 10 und überträgt dann den Drehmomenterfassungswert an die Rechnungseinheit 60. Danach wird ein Vergleich zwischen dem Drehmomenterfassungswert und dem Warnwert des Drehmoments durch die Vergleichseinheit 65 durchgeführt. Sobald der Drehmomenterfassungswert den Warnwert des Drehmoments (13 Nm) erreicht, startet die Rechnungseinheit 60 die Warneinheit 70, um eine Warnung zu generieren, damit der Benutzer darauf hingewiesen wird, dass er mit der Kraftausübung aufhören soll. Abhängig von unterschiedlichen Benutzern kann der Drehmomentwert nach dem Einwirken der Trägheitskraft einen Wert von 18 Nm bis 23 Nm erreichen. Wenn der Benutzer das Anzugsdrehmoment noch ein wenig weiter auf 26 Nm erhöht, ist der Vorgang des Einschraubens des Schraubenelements abgeschlossen.
Wenn das Drehmoment zum Anziehen des Schraubenelements auf 70 Newtonmeter eingestellt wird, liegt dessen Drehmomentsollwertverhältnis im Bereich von 61% bis 80%. In diesem Fall eignet sich ein Warnzeitpunkt im Bereich von 80%, wobei der Warnwert des Drehmoments 56 Nm und der Differenzwert Δt 20% ist. Sobald der Krafteinsatz beim Anziehen des Schraubenelements vom Benutzer 56 Nm erreicht, startet die Rechnungseinheit die Warneinheit, um eine Warnung zu generieren, wodurch der Benutzer mit der Kraftausübung aufhört. Bei verschiedenen Benutzern kann das Drehmoment nach dem Einwirken der Trägheitskraft eine Größe von 61 Nm bis 65 Nm erreichen. Wenn der Benutzer das Anzugsdrehmoment weiter auf 70 Nm erhöht, ist der Einschraubvorgang des Schraubenelements abgeschlossen.
Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, dass die numerische Größe des Drehmomentsollwerts Ts zur numerischen Größe des Differenzwerts Δt umgekehrt proportional ist und zu der numerischen Größe des Warnzeitpunkts proportional ist, wie in der folgenden Beziehungsformeln beschrieben ist: Drehmomentsollwert Ts ∝ 1 / Differenzwert Δt Drehmomentsollwert Ts ∝ Warnzeitpunkt toa
Bei größeren Betriebsdrehmomenten muss der Benutzer eine größere Kraft zur Erhöhung des Drehmoments verwenden. Daher wird der Drehmomentwert aufgrund der Trägheitskraft nur wenig erhöht, sodass der Warnzeitpunkt stärker verzögert werden kann. Bei kleineren Betriebsdrehmomenten wird der Drehmomentwert durch die Trägheitskraft hingegen erheblich erhöht, sodass ein frühzeitigerer Warnzeitpunkt festgelegt werden muss, um zu vermeiden, dass das Ist-Betriebsdrehmoment nach Berücksichtigen der Trägheitskraft den Drehmomentsollwert Ts überschreitet.
Bei Verhältnisbereichen, die vom Alarmprogramm generiert werden, ist die numerische Größe des Drehmomentsollwertverhältnisses zu der numerischen Größe des Warnzeitpunkts toa proportional. Die numerische Größe des Differenzwerts Δt ist zu der numerischen Größe des Warnzeitpunkts umgekehrt proportional.
Bezugnehmend auf 2 kann die Anzeigeeinheit 30 den Drehmomentsollwert 32 (die numerische Größe des Drehmomentsollwerts Ts ist in der Figur mit 50.0 dargestellt) und das Ist-Betriebsdrehmoment 34 (die numerische Größe des Ist-Betriebsdrehmoments ist in Figur mit 30.0 dargestellt) anzeigen, wodurch der Benutzer den eingestellten Drehmomentwert und die Größe des aktuellen Krafteinsatzes ablesen kann.
7 und 8 zeigen ein zweites Anwendungsbeispiel eines bevorzugten Ausführungsbeispiels. Für den beispielhaften Drehmomentbetriebsbereich von 10 Newtonmeter (Nm) bis 200 Newtonmeter (Nm) liegt das Drehmomentsollwertverhältnis im Bereich R2, welcher von 21% bis 30% reicht, wenn das Drehmoment für das Anziehen des Schraubenelements auf 48 Newtonmeter eingestellt ist. In diesem Fall eignet sich ein Warnzeitpunkt toa im Bereich von 50%, wobei der Warnwert des Drehmoments 24 Nm und der Differenzwert Δt 50% ist. Sobald der Krafteinsatz beim Anziehen des Schraubenelements 24 Nm erreicht, generiert die Warneinheit 70 eine Warnung, wodurch der Benutzer mit der Kraftausübung aufhört.
Wenn das Drehmoment zum Anziehen des Schraubenelements auf 190 Newtonmeter eingestellt ist, liegt das Drehmomentsollwertverhältnis im Bereich R7, welcher von 91% bis 100% reicht. In diesem Fall eignet sich ein Warnzeitpunkt toa im Bereich von 95%, wobei der Warnwert des Drehmoments 180,5 Nm und der Differenzwert Δt 5% ist. Sobald der Krafteinsatz beim Anziehen des Schraubenelements den Warnwert des Drehmoments erreicht, startet die Rechnungseinheit 60 die Warneinheit 70, um eine Warnung zu generieren, wodurch der Benutzer mit der Kraftausübung aufhört.
9 zeigt eine Vergleichstabelle, die das Verhältnis eines anderen Drehmomentsollwerts zum Warnzeitpunkt eines bevorzugten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Das vorliegende Ausführungsbeispiel stellt neun Verhältnisbereiche R1 bis R9 und Warnzeitpunkte bereit, sodass der Warnzeitpunkt und der Warnwert des Drehmoments feiner unterteilt sind.
10 und 11 zeigen eine Vergleichstabelle, die das Verhältnis des Drehmomentsollwerts zum Warnzeitpunkt des dritten Anwendungsbeispiels eines bevorzugten Ausführungsbeispiels gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt, wobei die Warnbereiche den in 9 gezeigten Bereichen entsprechen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein Drehmomentbetriebsbereich von 10 Newtonmeter (Nm) bis 100 Newtonmeter (Nm) als Beispiel gewählt worden, wobei die Betriebsbedingung im Bereich R2 liegt, welcher von 21% bis 30% reicht, wenn der Drehmomentsollwert Ts auf 26 Newtonmeter eingestellt ist, wobei der Warnzeitpunkt toa 50% und der Warnwert des Drehmoments Ta 13 Nm und der Differenzwert Δt 50% ist. Sobald ein Betriebsdrehmoment Tr von 13 Nm erreicht ist, fordert die Rechnungseinheit 60 die Warneinheit 70 auf, eine Warnung zu generieren, um den Benutzer darauf hinzuweisen, dass er mit der Kraftausübung aufhören soll, damit der Betriebsdrehmomentwert nach Berücksichtigen der Trägheitskraft das eingestellte Drehmoment nicht überschreitet.
Wenn der Drehmomentsollwert Ts auf 76 Newtonmeter eingestellt ist, liegt die Betriebsbedingung im Bereich R7, welcher von 71% bis 80% reicht, wobei der Warnzeitpunkt toa 80% und der Warnwert des Drehmoments Ta 60,8 Nm und der Differenzwert Δt 20% ist. Sobald das Betriebsdrehmoment Tr 60,8 Nm erreicht, erzeugt die Warneinheit 70 eine Warnung, um den Benutzer darauf hinzuweisen, dass er mit der Kraftausübung aufhören soll. Wenn der Drehmomentsollwert Ts auf 100 Newtonmeter eingestellt ist, ist der Warnzeitpunkt 95% und der Warnwert des Drehmoments Ta 95 Nm und der Differenzwert Δt 5%. Sobald das Betriebsdrehmoment Tr 95 Nm erreicht, erzeugt die Warneinheit 70 eine Warnung, wodurch der Benutzer mit der Kraftausübung aufhört, sodass der Betriebsdrehmomentwert nach Berücksichtigen der Trägheitskraft das eingestellte Drehmoment nicht überschreitet.
Zusammenfassend stellt die vorliegende Erfindung einen elektronischen Drehmomentschlüssel mit Warnfunktion bereit, der über eine Frühwarn-Warnfunktion verfügt und einen Hauptkörper, eine Einstelleinheit, eine Erfassungseinheit, eine Rechnungseinheit, eine Warneinheit und ein Alarmprogramm umfasst. An einem Ende des Hauptkörpers ist ein Arbeitskopf angeordnet, um die Schraubenelemente zum Drehen anzutreiben. Das Alarmprogramm bietet mehrere Warnzeitpunkte in verschiedenen Warnbereichen, wobei die numerische Größe des Warnzeitpunkts zur Größe des Einstellwerts des Drehmomentschlüssels proportional ist. Sobald das Betriebsdrehmoment des Schlüssels den Warnzeitpunkt erreicht, fordert die Rechnungseinheit die Warneinheit auf eine Warnung zu generieren. Der erfindungsgemäße elektronische Drehmomentschlüssel hat eine Frühwarn-Warnfunktion, wodurch für das Betriebsdrehmoment im Voraus eine frühzeitige Warnung vor dem Erreichen des Drehmomentsollwerts ausgegeben wird, sodass der Benutzer mit der Kraftausübung rechtzeitig aufhören kann, um ein zu festes Anziehen aufgrund der Trägheitskraft zu vermeiden.
Bei der erfindungsgemäßen Frühwarn-Warnfunktion werden ferner entsprechend den verschiedenen erforderlichen Anzugsdrehmomentwerten automatisch verschiedene Warnzeitpunkte eingestellt, deren Frühwarn-Warnzeitpunkte zum Anzugsdrehmoment des Schraubenelements umgekehrt proportional sind, um verschiedenen Situationen mit verschiedenen Anzugsdrehmomenten gerecht werden zu können.
Die Werte in der Beschreibung dienen nur zur Veranschaulichung, weshalb der Ist-Betrieb nicht darauf beschränkt sein soll. Beispielsweise können, ohne darauf beschränkt zu sein, Vielfache von 5 oder 10 für die Bereichsunterteilungen verwendet werden, wobei die Werte des Warnzeitpunkts ebenfalls Vielfache von 5 oder 10 sein können. Die vorliegende Erfindung stellt unter vergleichbaren Produkten eine hervorragende Neuerung dar, mit der das Problem der Trägheitskraft effektiv gelöst wird.
Bezugszeichenliste

10: elektronischer Drehmomentschlüssel
20: Hauptkörper
22: Arbeitskopf
24: Griffabschnitt
30: Anzeigeeinheit
32: Drehmomentsollwert
34: Ist-Betriebsdrehmoment
40: Einstelleinheit
42: Drucktaste
50: Erfassungseinheit
60: Rechnungseinheit
65: Vergleichseinheit
70: Warneinheit
80: Alarmprogramm
R1–R9: Bereiche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

TW 101142443 [0004]

Claims

Elektronischer Drehmomentschlüssel mit Warnfunktion, umfassend: einen Hauptkörper (20), einen Arbeitskopf (22), der an einem Ende des Hauptkörpers angeordnet ist, eine Anzeigeeinheit (30), die im Hauptkörper angeordnet ist, eine Einstelleinheit (40), die im Hauptkörper angeordnet ist und mit der ein Drehmomentsollwert (32) eingestellt werden kann, eine Erfassungseinheit (50), die im Hauptkörper angeordnet ist, um das Betriebsdrehmoment des Schlüssels zu erfassen, eine Rechnungseinheit (60), die im Hauptkörper angeordnet und mit der Einstelleinheit und der Erfassungseinheit verbunden ist, eine Warneinheit (70), die im Hauptkörper angeordnet und mit der Rechnungseinheit verbunden ist, ein Alarmprogramm (80), das im Hauptkörper angeordnet ist, wobei das Alarmprogramm mehrere Warnzeitpunkte für verschiedene Verhältnisbereiche bereitstellt, wobei der Warnzeitpunkt so definiert ist, dass er das Verhältnis des Betriebsdrehmomentwerts des Schlüssels zum Drehmomentsollwert bei der Erzeugung der Warnung darstellt, wobei die numerische Größe des Werts des Warnzeitpunkts zur Größe des Drehmomentsollwerts proportional ist, wobei die Rechnungseinheit die Warneinheit auffordert, eine Warnung zu generieren, sobald der Betriebsdrehmomentwert des Schlüssels den entsprechenden Wert des Warnzeitpunkts erreicht.
Elektronischer Drehmomentschlüssel mit Warnfunktion, umfassend: einen Hauptkörper (20), einen Arbeitskopf (22), der an einem Ende des Hauptkörpers angeordnet ist, eine Anzeigeeinheit (30), die im Hauptkörper angeordnet ist, eine Einstelleinheit (40), die im Hauptkörper angeordnet ist und mit der ein Drehmomentsollwert (32) eingestellt werden kann, eine Erfassungseinheit (50), die im Hauptkörper angeordnet ist, um das Betriebsdrehmoment des Schlüssels zu erfassen, eine Rechnungseinheit (60), die im Hauptkörper angeordnet und mit der Einstelleinheit und der Erfassungseinheit verbunden ist, eine Warneinheit (70), die im Hauptkörper angeordnet und mit der Rechnungseinheit verbunden ist, ein Alarmprogramm (80), das im Hauptkörper angeordnet ist, wobei das Alarmprogramm mehrere Warnzeitpunkte für verschiedene Verhältnisbereiche bereitstellt, wobei der Warnzeitpunkt so definiert ist, dass er das Verhältnis des Betriebsdrehmomentwerts des Schlüssels zum Drehmomentsollwert bei der Erzeugung der Warnung darstellt, wobei alle Warnzeitpunkte des Alarmprogramms einen Differenzwert zum Abschluss des Anzugsvorgangs des Schraubenelements aufweisen, wobei die Rechnungseinheit die Warneinheit auffordert, eine Warnung zu generieren, sobald der Betriebsdrehmomentwert des Schlüssels den entsprechenden Wert des Warnzeitpunkts erreicht.
Elektronischer Drehmomentschlüssel mit Warnfunktion nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Schlüssel einen maximalen Betriebsdrehmomentwert aufweist, wobei der Quotient zwischen dem Drehmomentsollwert (32) und dem maximalen Betriebsdrehmomentwert das Verhältnis des Drehmomentsollwerts darstellt, wobei das Alarmprogramm (80) gemäß dem Drehmomentsollwertverhältnis mehrere Bereiche (R1–R9) für das Drehmomentsollwertverhältnis aufweist, wobei sich mehrere Warnzeitpunkte in den jeweiligen Bereichen (R1–R9) des Drehmomentsollwertverhältnisses befinden, wobei in den Bereichen die numerische Größe des Drehmomentsollwerts zur numerischen Größe des Werts des Warnzeitpunkts proportional ist.
Elektronischer Drehmomentschlüssel mit Warnfunktion nach Anspruch 3, wobei für die Bereichsunterteilungen Vielfache von 5 oder 10 verwendet werden können, wobei die Werte des Warnzeitpunkts ebenfalls Vielfache von 5 oder 10 sein können.
Elektronischer Drehmomentschlüssel mit Warnfunktion, umfassend: einen Hauptkörper (20), einen Arbeitskopf (22), der an einem Ende des Hauptkörpers angeordnet ist, eine Anzeigeeinheit (30), die im Hauptkörper angeordnet ist, eine Einstelleinheit (40), die im Hauptkörper angeordnet ist und mit der ein Drehmomentsollwert (32) eingestellt werden kann, eine Erfassungseinheit (50), die im Hauptkörper angeordnet ist, um das Betriebsdrehmoment des Schlüssels zu erfassen, eine Rechnungseinheit (60), die im Hauptkörper angeordnet und mit der Einstelleinheit und der Erfassungseinheit verbunden ist, eine Warneinheit (70), die im Hauptkörper angeordnet und mit der Rechnungseinheit verbunden ist, mehrere Bereiche (R1–R9), die im Drehmomentschlüssel eingebaut sind und mit der Rechnungseinheit zusammenarbeiten, mehrere Warnzeitpunkte, die unterschiedliche Verhältnisbereiche aufweisen, wobei sich diese in den jeweiligen Bereichen befinden, wobei der Warnzeitpunkt so definiert ist, dass er das Verhältnis des Betriebsdrehmomentwerts des Schlüssels zum Drehmomentsollwert bei der Erzeugung der Warnung darstellt, wobei die numerische Größe des Werts des Warnzeitpunkts zur Größe des Drehmomentsollwerts proportional ist, wobei die Rechnungseinheit die Warneinheit auffordert, eine Warnung zu generieren, sobald der Betriebsdrehmomentwert des Schlüssels den entsprechenden Wert des Warnzeitpunkts erreicht.
Elektronischer Drehmomentschlüssel mit Warnfunktion nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 5, bei welchem der Drehmomentsollwert (32) und der entsprechende Warnzeitpunkt einen Warnwert für das Drehmoment definieren, wobei die Rechnungseinheit die Warneinheit auffordert, eine Warnung zu generieren, sobald der Betriebsdrehmomentwert des Schlüssels den entsprechenden Wert des Warnzeitpunkts erreicht.
Elektronischer Drehmomentschlüssel mit Warnfunktion nach Anspruch 6, bei welchem der Warnwert des Drehmoments das Ergebnis der Multiplikation des Drehmomentsollwerts mit dem Warnzeitpunkt ist.
Elektronischer Drehmomentschlüssel mit Warnfunktion nach Anspruch 7, wobei dieser ferner eine Vergleichseinheit (65) umfasst, die mit der Rechnungseinheit verbunden oder in der Rechnungseinheit eingebaut ist, wobei die Vergleichseinheit einen Vergleich zwischen dem Betriebsdrehmoment des Schüssels und dem Warnwert des Drehmoments ausführt.
Elektronischer Drehmomentschlüssel mit Warnfunktion nach Anspruch 5, wobei für die Bereichsunterteilungen Vielfache von 5 oder 10 verwendet werden können, wobei die Werte des Warnzeitpunkts ebenfalls Vielfache von 5 oder 10 sein können.