DE29615771U1 - Device for testing power wrenches - Google Patents
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Description
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Vorrichtung zum Prüfen von KraftschraubernDevice for testing power screwdrivers
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Prüfen von Kraftschraubern mit einer im Gehäuse der Prüfvorrichtung gelagerten Halterung zur drehfesten Aufnahme des Kraftschraubers, einer mit dem Abtrieb des Kraftschraubers kuppelbaren Welle und einer auf die Welle wirkenden Bremseinrichtung, wobei der Welle Meßwertaufnehmer für Drehmoment und Drehwinkel oder Drehgeschwindigkeit zugeordnet sind. Bei der Prüfung wird die Welle mit gesteuert zunehmender Bremskraft bis zum Stillstand des Kraftschraubers gebremst.The invention relates to a device for testing power wrenches with a holder mounted in the housing of the testing device for the rotationally fixed mounting of the power wrench, a shaft that can be coupled to the output of the power wrench and a braking device acting on the shaft, with the shaft being assigned measuring sensors for torque and angle of rotation or rotational speed. During the test, the shaft is braked with a controlled increasing braking force until the power wrench comes to a standstill.
Derartige Vorrichtungen sind u. a. aus der DE-OS 28 53 908 und der DE-PS 33 05 457 bekannt. Die vornehmlich in der Automobilindustrie verwendeten Druckluft- oder Elektroschrauber müssen, sofern sie Schraubverbindungen stets mil: einem vorgegebenen, zuverlässig reproduzierbaren Anzugsdrehmonent festziehen sollen, in regelmäßigen Abständen oder nach einer Reparatur geprüft werden, um ihre Genauigkeit und die Wiederholbarkeit des Anzugdrehmoments gegenüber vorgegebenen Sollwerten zu prüfen. Gegebenenfalls werden sie dann nachjustiert oder repariert.Such devices are known from DE-OS 28 53 908 and DE-PS 33 05 457, among others. The pneumatic or electric screwdrivers used primarily in the automotive industry must be checked at regular intervals or after a repair to ensure that they always tighten screw connections with a specified, reliably reproducible tightening torque, in order to check their accuracy and the repeatability of the tightening torque compared to specified target values. If necessary, they are then readjusted or repaired.
Die Abtriebswelle des Kraftschraubers wird über eine Meßwelle, mit der sie verbunden wird, mit einer Bremseinrichtung, beispielsweise einer Reibungsbremse, deren Bremsteile hydraulisch oder pneumatisch angelegt werden, beaufschlagt. Nicht nur das bis zum Stillstand der Welle erreichte maximale Drehmoment und der erreichte Drehwinkel werden heutzutage in einem Rechner (meist Universalrechner, PC) o. ä. Auswertgerät gespeichert und können abgelesen werden, sondern gemäß der ISO-Norm 5393 wird die Prüfung des Kraftschraubers an Verschraubungen mit bestimmtemThe output shaft of the power wrench is actuated by a measuring shaft to which it is connected, with a braking device, for example a friction brake, whose braking parts are applied hydraulically or pneumatically. Not only the maximum torque reached until the shaft comes to a standstill and the angle of rotation reached are nowadays stored in a computer (usually a universal computer, PC) or similar evaluation device and can be read off, but according to ISO standard 5393, the testing of the power wrench on screw connections with a certain
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Drehmomentenanstieg vorgenommen. Der Drehmomentenanstieg wird durch gleichzeitige Aufzeichnung des angelegten Drehmoments und des Drehwinkels während des Abbremsvorgangs gemessen. Die Reproduzierbarkeit der erfaßten Werte hängt vom Schraubfall, d. h. ob harte oder weiche Schraubverbindungen zu prüfen sind, sowie von der Motordrehzahl des jeweiligen Kraftschraubers ab. Diese haben einen Einfluß auf die Anziehzeit, auf den zeitlichen Drehmomentenanstieg und auf das letztlich erreichte Anziehdrehmoment. Je nach Zeitspanne bis zum Erreichen des sogenannten Fügemomentes der Schraubverbindung, wenn also der Kopf der Schraube zur Anlage gekommen ist, üben die beteiligten Massen der Prüfeinrichtung, insbesondere der Bremseinrichtung, einen mehr oder minder verfälschenden Einfluß auf den Meßvorgang und das Prüfergebnis aus.Torque increase is carried out. The torque increase is measured by simultaneously recording the applied torque and the angle of rotation during the braking process. The reproducibility of the recorded values depends on the screwing case, i.e. whether hard or soft screw connections are to be tested, as well as on the motor speed of the respective power screwdriver. These have an influence on the tightening time, on the torque increase over time and on the tightening torque ultimately achieved. Depending on the time until the so-called joining torque of the screw connection is reached, i.e. when the head of the screw has come into contact, the masses of the test device involved, in particular the braking device, have a more or less distorting influence on the measuring process and the test result.
Bei den meisten bekannten Prüfvorrichtungen für Kraftsehrauber bzw. deren Bremssystemen ist ein sehr hohes Anlaufdrehmoment aufgrund der beteiligten großen Massen erforderlich. Wird ein Kraftschrauber im unteren Bereich seines Leistungsbereiches bei sehr hoher Drehzahl geprüft, ist es dann manchmal nicht möglich, die Bremse in Drehung zu versetzen.Most known test devices for power wrenches or their braking systems require a very high starting torque due to the large masses involved. If a power wrench is tested in the lower part of its performance range at a very high speed, it is sometimes not possible to set the brake in rotation.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, den Einfluß der Massenträgheit der Bremseinrichtung, insbesondere Elektrobremsen, zu vermindern oder gar auszuschließen, um so die Prüfgenauigkeit zu erhöhen.The invention is based on the technical problem of reducing or even eliminating the influence of the mass inertia of the braking device, in particular electric brakes, in order to increase the test accuracy.
Zur Lösung dieses Problems ist bei der eingangs genannten Prüfeinrichtung von Kraftschraubern erfindungsgemäß vorgesehen, daß zwischen der Welle und der Bremseinrichtung eine Kupplung zu deren Verbindung vorgesehen ist und die mit der Bremseinrichtung in Verbindung stehende Kupplungshälfte der Kupplung vor dem Einrücken motorisch auf die Drehzahl des Abtriebs des Kraftschraubers bringbar ist.To solve this problem, the invention provides for the test device for power wrenches mentioned at the outset to have a clutch between the shaft and the braking device to connect them, and the clutch half of the clutch connected to the braking device can be brought to the speed of the output of the power wrench by a motor before engagement.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Bremseinrichtung als elektromotorische Bremse ausgebildet, die zunächst als Elektromotor zur Beschleunigung der mit der Bremseinrichtung in Verbindung stehenden Kupplungshälfte der Kupplung und anschließend als elektromotorische Bremse ansteuerbar ist. Die Bremse kann auch als hydraulikmotorische Bremse ausgebildet sein, die während des Hochfahrens der Kupplung auf die Drehzahl des Kraftschraubers als Hydraulikmotor wirkt. Für den Bremsvorgang wird die Kupplung eingerückt und die Bremse als solche gesteuert eingesetzt. Bei einer anderen Ausfuhrungsform ist ein von der Bremseinrichtung getrennter Antriebsmotor für den Antrieb der Freilaufkupplung/ Kupplung vorgesehen. Um diesen Antriebsmotor beim Bremsvorgang nicht ebenfalls abbremsen zu müssen, kann er über eine weitere Kupplung, auch einer Freilaufkupplung mit der Kupplung der Welle verbunden sein.According to one embodiment, the braking device is designed as an electromotive brake, which can be controlled first as an electric motor to accelerate the clutch half of the clutch connected to the braking device and then as an electromotive brake. The brake can also be designed as a hydraulic motor brake, which acts as a hydraulic motor on the speed of the power wrench while the clutch is being started up. The clutch is engaged for the braking process and the brake is used in a controlled manner as such. In another embodiment, a drive motor separate from the braking device is provided for driving the freewheel clutch/clutch. In order to avoid having to brake this drive motor during the braking process, it can be connected to the clutch of the shaft via another clutch, also a freewheel clutch.
Wird der Kraftschrauber gestartet, ist die Kupplung nicht eingerückt. Der Kraftschrauber dreht nur die Welle und die dieser zugeordnete Kupplungshälfte und ggfs. die Meßwertaufnehmer. Durch eine Drehzahlerkennung wird die Drehzahl des motorischen Antriebs der unteren Kupplungshälfte und die Drehzahl des Kraftschraubers erfaßt. Bei Drehzahlgleichheit wird zur Einleitung des Bremsvorgangs die Kupplung eingerückt. Auf diese: Weise ist nur ein minimales Startdrehmoment für den Meßvorgang erforderlich.If the power wrench is started, the clutch is not engaged. The power wrench only rotates the shaft and the clutch half assigned to it and, if necessary, the measuring sensors. The speed of the motor drive of the lower clutch half and the speed of the power wrench are recorded by a speed detection system. If the speeds are the same, the clutch is engaged to initiate the braking process. In this way, only a minimal starting torque is required for the measuring process.
Die Ausbildung der Prüfeinrichtung kann derart sein, daß unter dem Bremssystem bzw. der Bremse ein gesonderter Antriebs-Elektromotor vorgesehen ist, mit dem die Bremseinrichtung unmittelbar angetrieben wird, um sie auf dieselbe Drehzahl, die der Kraftschrauber abgibt, zu beschleunigen. Sind die Drehzahlen gleich, wird die Kupplung eingerückt. Dann ist der Kraftschrauber über die Meßwelle mit der Bremse verbunden und wird der Bremsvorgang eingeleitet. Ist dieser Antriebsmotor mit einer eigenen Freilaufkupplung oder einer Schaltkupplung versehen, braucht dessen MasseThe design of the test device can be such that a separate drive electric motor is provided under the braking system or the brake, which drives the braking device directly in order to accelerate it to the same speed as the power wrench. If the speeds are the same, the clutch is engaged. The power wrench is then connected to the brake via the measuring shaft and the braking process is initiated. If this drive motor is equipped with its own freewheel clutch or a clutch, its mass does not need to be
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nicht während des Meßvorgangs abgebremsit zu werden. Seine Massenträgheit wird nicht wirksam.not to be slowed down during the measuring process. Its mass inertia does not take effect.
Ist zwischen der Bremseinrichtung und der Welle eine Freilaufkupplung vorgesehen, so kann die der Bremsvorrichtung zugeordnete Kupplungshälfte auch zunächst auf eine über der Drehzahl des Kraftschraubers hinausgehende Drehzahl beschleunigt und erst dann die Synchronisation mit der Schrauberdrehzahl hergestellt werden, ohne daß es hierzu einer Steuerung oder Betätigung der Kupplung bedarf.If a freewheel clutch is provided between the braking device and the shaft, the clutch half assigned to the braking device can also initially be accelerated to a speed that exceeds the speed of the power screwdriver and only then can synchronization with the screwdriver speed be established without the need for control or actuation of the clutch.
Schließlich sieht eine Ausbildung einer gattungs- oder erfindungsgemäßen Prüfvorichtung vor, daß sich die Bremsvorrichtung über eine Freilaufkupplung am Gehäuse der Prüfvorrichtung abstützt. Diese generell vorteilhafte Ausbildung hat sich bei Verwendung von sogenannten bürstenlosen oder "brushless" Bremsmotoren bewährt. Die Steuerung der Zunahme der Bremskraft und die damit einhergehende Motorregelung kann 2:u einer Drehmomentrichtungsumkehr führen. Dies würde es erforderlich machen, daß der Kraftschrauber und die Bremsvorrichtung in beiden Drehrichtungen abgestützt sind. Das ist nicht erforderlich, wenn an dieser Stelle eine Freilaufkupplung vorgesehen ist.Finally, one design of a generic or inventive test device provides that the braking device is supported on the housing of the test device via a freewheel clutch. This generally advantageous design has proven itself when using so-called brushless brake motors. The control of the increase in braking force and the associated motor control can lead to a reversal of the torque direction. This would require the power wrench and the braking device to be supported in both directions of rotation. This is not necessary if a freewheel clutch is provided at this point.
Die erfindungsgemäße Ausbildung schaltet also den Einfluß der Massenträgheit der Bremseinrichtung weitestgehend aus. Dadurch lassen sich auch hohe Kraftschrauberdrehzahlen mit sehr geringen Drehmomenten ermöglichen.The design according to the invention therefore largely eliminates the influence of the mass inertia of the braking device. This also makes it possible to achieve high power screwdriver speeds with very low torques.
Zwei Ausführungsbexspiele der Erfindung sind anhand einer Zeichnung näher erläutert, in der zeigt:Two embodiments of the invention are explained in more detail using a drawing, in which:
Figur 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform eines Drehschrauberprüfstands mit einer Schaltkupplung mit axialen Kupplungselementen, undFigure 1 shows a longitudinal section through a first embodiment of a screwdriver test bench with a clutch with axial coupling elements, and
Figur 2 eine zweite Ausführungsform mit einer Freilaufkupplung zwischen Bremsvorrichtung und Welle.Figure 2 shows a second embodiment with a freewheel clutch between the braking device and the shaft.
Unterhalb einer Geräteplatte 12 einer Prüfvorrichtung 10 befindet sich gemäß Fig. 1 ein Gehäuse 15, an detssen unterer Wand eine Elektro-Motorbremse 16 angebracht ist. Die Geräteplatte 12 nimmt eine Lagerung 14 mit Befestigungsflansch für eine Meßwelle 11 auf, welche oben in einem Vierkant endet, der als Aufnahme für einen nicht näher dargestellten Kraftschrauber 13 dient. Der Meßwelle 11 ist im Gehäuse 15 ferner ein Drehwinkelmeßwertaufnehmer 18 zugeordnet, auf den die Drehzahl der Welle mittels eines Keilriemenantriebs 19 übertragen wird. Auf der Meßwelle 11 befindet sich ferner ein Meßwertaufnehmer 17 für das während des Bremsvorgangs auftretende Drehmoment. In diesen könnte der Drehwinkelmeßwertaufnehmer auch integriert sein.According to Fig. 1, there is a housing 15 beneath a device plate 12 of a test device 10, on the lower wall of which an electric motor brake 16 is attached. The device plate 12 accommodates a bearing 14 with a fastening flange for a measuring shaft 11, which ends at the top in a square that serves as a holder for a power screwdriver 13 (not shown in detail). The measuring shaft 11 is also assigned a rotation angle sensor 18 in the housing 15, to which the speed of the shaft is transmitted by means of a V-belt drive 19. The measuring shaft 11 also has a sensor 17 for the torque that occurs during the braking process. The rotation angle sensor could also be integrated into this.
Die Elektro-Motorbremse 16 ist mit der Heßwelle 11 über eine Kupplung 21 verbindbar, deren beide Kupplungshälften im Ruhezustand der Prüfeinrichtung nicht drehfest miteinander verbunden sind. Die Elektro-Motorbremse 16 wird von einer Motorsteuereinrichtung 25 gesteuert, die wiederum von einem Rechner 23 gesteuert wird, dessen Steuerprogramm vor Einleitung des Meßvorgangs die Elektro-Motorbremse und damit die der Bremsvorrichtung zugeordnete Kupplungshälfte auf die Nenndrehzahl des Kraftschraubers 13 bringt. Dazu ist in die Kupplung ein Drehzahlgeber integriert, dessen Ausgangssignal dem Rechner 23 zugeführt wird. Anschließend wird der Brems- und Meßvorgang eingeleitet und dazu sowohl die Kupplung 21 eingerückt als auch die Elektro-Motorbremse 16 als Bremse geschaltet. Der Anstieg der Bremskraft wird nach vorheriger Festlegung oder unter Berücksichtigung der von dem Meßwertaufnehmern 17 und gegebenenfalls 18 aufgenommenen Meßwerte für Drehmoment und gegebenenfalls Drehwinkel oder einer vorgegebenen Bremszeit über die MotorSteuereinrichtung 25 gesteuert. Gleichzeitig wird der Verlauf der Abnahme der Drehzahl und der Zunahme des Drehmoments und deren Endwerte durch denThe electric motor brake 16 can be connected to the drive shaft 11 via a clutch 21, the two clutch halves of which are not connected to one another in a rotationally fixed manner when the test device is at rest. The electric motor brake 16 is controlled by a motor control device 25, which in turn is controlled by a computer 23, whose control program brings the electric motor brake and thus the clutch half assigned to the braking device to the nominal speed of the power wrench 13 before the measuring process is initiated. For this purpose, a speed sensor is integrated into the clutch, the output signal of which is fed to the computer 23. The braking and measuring process is then initiated and both the clutch 21 is engaged and the electric motor brake 16 is switched as a brake. The increase in braking force is controlled by the motor control device 25 after prior determination or taking into account the measured values for torque and angle of rotation recorded by the measuring sensors 17 and, if applicable, 18 or a specified braking time. At the same time, the course of the decrease in speed and the increase in torque and their final values are determined by the
Rechner 23 aufgezeichnet, festgestellt, gespeichert und dargestellt. Computer 23 recorded, determined, stored and displayed.
Statt einer auch als Antriebsmotor schaltbaren Elektro-Motorbremse kann unterhalb der Bremseinrichtung, wie dies in den Figuren unterhalb der Bremseinrichtung gestrichelt angedeutet ist, ein eigenständiger, separater Elektro-Antriebsmotor 24 vorgesehen sein, der ggfs. über eine Freilauf- oder Schaltkupplung die Bremseinrichtung auf die Drehzahl des Kraftschraubers und gegebenenfalls darüber beschleunigt.Instead of an electric motor brake that can also be switched as a drive motor, an independent, separate electric drive motor 24 can be provided below the braking device, as indicated by dashed lines in the figures below the braking device, which accelerates the braking device to the speed of the power wrench and possibly above it, if necessary via a freewheel or clutch.
An der unteren Platte des die Meßwelle 11 und die Kupplung 21 aufnehmenden Gehäuses 15, an der die Bremsvorrichtung angebracht ist, befindet sich eine weitere Freilaufkupplung 22, über die sich die Bremsvorrichtung am Gehäuse 15 abstützt. Während des Bremsvorgangs stützt sich üblicherweise die Bremsvorrichtung in einer Drehrichtung am Gehäuse ab, bis die Drehzahl des Kraftschraubers auf 0 abgesunken ist. Führt die Steuerung der Veränderung der Bremskraft dazu, daß eine Richtungsumkehr des Drehmoments erforderlich ist, könnte die Drehabstützung der Bremsvorrichtung in der entgegengesetzten Richtung erforderlich sein mit der Folge, daß sich eine einseitige Abstützung vom Anschlag lösen könnte. Dies ist dann nicht der Fall, wenn eine Freilaufkupplung vorgesehen ist.On the lower plate of the housing 15, which accommodates the measuring shaft 11 and the coupling 21 and to which the braking device is attached, there is another freewheel clutch 22, via which the braking device is supported on the housing 15. During the braking process, the braking device is usually supported on the housing in one direction of rotation until the speed of the power wrench has dropped to 0. If the control of the change in the braking force means that a reversal of the direction of the torque is required, the rotational support of the braking device in the opposite direction may be necessary, with the result that a one-sided support could come loose from the stop. This is not the case if a freewheel clutch is provided.
Die Kupplung 21 ist als Schaltkupplung mit axial ausgerichteten Kupplungselementen und -halften ausgebildet.The clutch 21 is designed as a clutch with axially aligned clutch elements and halves.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist eine topfförmige Freilaufkupplung 20, 21 und unter dieser wiederum eine Freilaufkupplung 22 für die Abstützung der Bremsvorrichtung 16 gegenüber dem Gehäuse 15 der Prüfvorrichtung 10 vorgesehen, um beim Bremsvorgang Drehmoment-Drehrichtungsumkehrungen auf einfache Weise zu beherrschen.In the embodiment according to Fig. 2, a pot-shaped freewheel clutch 20, 21 and, under this, a freewheel clutch 22 is provided for supporting the braking device 16 against the housing 15 of the testing device 10 in order to easily control torque reversals during the braking process.
Claims (7)
dadurch gekennzeichnet, daß die Bremseinrichtung (16) als elektromotorische Bremse ausgebildet ist, die zunächst als Elektromotor zur Beschleunigung der mit der Bremseinrichtung (16) in Verbindung stehenden Kupplungshälfte der Kupplung (20, 21) und anschließend als elektro-motorische Bremse ansteuerbar ist.2. Device according to claim 1,
characterized in that the braking device (16) is designed as an electromotive brake which can be controlled initially as an electric motor for accelerating the coupling half of the coupling (20, 21) connected to the braking device (16) and subsequently as an electromotive brake.
dadurch gekennzeichnet, daß ein von der Bremseinrichtung (16) getrennter Antriebsmotor (24) für den Antrieb der mit der Bremsvorrichtung (16) in Verbindung stehenden Kupplungshälfts der Kupplung (20, 21) vorgesehen ist.3. Device according to claim 1,
characterized in that a drive motor (24) separate from the braking device (16) is provided for driving the coupling halves of the coupling (20, 21) connected to the braking device (16).
dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Kupplung, insbesondere Freilaufkupplung, vorgesehen ist, mit der der Antriebsmotor (24) die mit der4. Device according to claim 3,
characterized in that a further clutch, in particular freewheel clutch, is provided, with which the drive motor (24)
Priority Applications (1)
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| DE29615771U DE29615771U1 (en) | 1996-09-10 | 1996-09-10 | Device for testing power wrenches |
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Publications (1)
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- 1996-09-10 DE DE29615771U patent/DE29615771U1/en not_active Expired - Lifetime
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 19970109 |
|
| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20000128 |
|
| R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20021129 |
|
| R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
Effective date: 20041126 |
|
| R071 | Expiry of right |