DE3429950C2 - Drehmomentschlüssel - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Drehmomentschlüssel mit mikroprozessorgestützter Meßwerterfassung, mit dem bei sehr hoher Genauigkeit und großem Meßbereich das Einstellen von vorgegebenen Anziehdrehmomenten einfacher und schneller als bisher möglich gemacht werden soll. Zu diesem Zweck ist eine Einrichtung zur Messung des Drehmomentes aus einer Dehnmeß-Streifenmeßbrücke vorgesehen, die am Hebelarm des Drehmomentschlüssels in unmittelbarer Nähe der Einspannung im Vierkantkopf angebracht ist. Die dem erzeugten Drehmoment proportionalen Signale werden mittels eines programmgesteuerten Verstärkers, eines Analog-Digital-Wandlers, einer Auswertereinrichtung und einer Recheneinheit über den Meßbereich linearisiert sowie auf Abweichungen korrigiert auf einer Anzeigevorrichtung in digitaler Form angezeigt. Bei Erreichen eines in die Recheneinheit eingegebenen Grenzwertes kann eine Signalvorrichtung ausgelöst werden.

Description

kopf befindet sich dort der Ort des größten Biegemoments und der dadurch verursachten größten Zugspannung, was durch die Anbringung der Dehnmeßstreifenbrücke am Hebelarm des Drehmomentschlüssels berücksichtigt wird. Die Dehnmeßstreifenbrücke kompensiert Signale als Folge von Temperaturspannungen. Die von dem Dehnmeßstreifen aufgenommenen Meßwerte sind dem mit dem Drehmomentschlüssel auf die Schraubverbindung aufgebrachten Drehmoment proportional. Die Signale werden über den programmgesteuerten Verstärker und den Analog-Digitalwandler der Auswertereinrichtung zugeleitet. In der Auswertereinrichtung, die über einen Speicher verfügt und mit der Recheneinheit verbunden ist, werden die Meßwerte auf Abweichungen korrigiert, die durch Fertigungstoleranzen, Änderungen der Materialkonstanten und Temperaturabhängigkeit entstehen. Die so aufbereiteten Meßwerte werden dann in digitaler Form auf der Anzeigevorrichtung in der gewählten Meßeinheit dargestellt, wobei der höchste während des Meßvorgangs ermittelte Wert in einem Spitzenwertspeicher gespeichert wird. Zusätzlich kann beim Erreichen eines vorgegebenen Anziehdrehmoments, dessen Wert über die Eingabetastatur eingegeben und als Grenzwert in einer Soll/Ist-Vergleichseinrichtung gespeichert wurde, ein akustisches und optisches Signal ausgelöst werden. Durch einen dafür vorgegebenen Speicher ist es möglich, eine Anzahl von mehreren Anziehdrehmomentwerten auch bei abgeschaltetem Gerät zu speichern und bei Bedarf durch Tastendruck aufzurufen.

Der erfindungsgemäße Drehmomentschlüssel weist eine hohe, über den gesamten Meßbereich konstant bleibende Meßgenauigkeit bei erheblich erweitertem Meßbereich auf, wodurch der Einsatz mehrerer Drehmomentschlüssel mit unterschiedlichen Meßbereichen überflüssig werden kann.

Umständliches und zeitraubendes Justieren der Meßmechanik auf vorgegebene Anziehdrehmomente, bei deren Erreichen ein Signal ausgelöst wird, entfällt und wird durch einfaches Eintippen der Zahlenwerte und Wählen der Meßeinheit auf der Eingabetastatur ersetzt. Durch die Speichermöglichkeit von mehreren Werten kann das lästige Suchen in Werttabellen eingeschränkt werden. Die Verbindung der Auswertereinrichtung mit dem Rechner macht es möglich, verschiedene Maßeinheiten zu verwenden und mittels eines festen Programms von einer in die andere umrechnen zu lassen. Der Auswertereinrichtung kann ein Spitzenwertspeicher zur Ermittlung der Streckgrenze von Schraubverbindungen zugeschaltet v/erden.

Der erfindungsgemäße Drehmomentschlüssel erweist sich in fertigungstechnischer Hinsicht dadurch als vorteilhaft, daß der Auswertereinrichtung ein Speicher zugeordnet ist, in dem die Abweichungswerte der Ist-Kennlinie von der Soll-Kennlinie gespeichert sind. Diese werden von der Auswertereinrichtung zur Korrektur der infolge von Fertigungstoleranzen und Temperatureinfluß von den Soll-Werten abweichenden Meßwerten herangezogen. Dadurch wird eine automatische Kalibrierung des Drehmomentschlüssels möglich.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Drehmomentschlüssels wird nun an Hand der Zeichnungen erläutert. In diesen sind:

F i g. 1 eine Seitenansicht des Drehmomentschlüssels, der mit einer Meß- und Auswerteelektronik verbunden ist,

Fig.2 eine Ansichi des Drehmomentschlüssels gemäß F i g. 1 nach Drehung um 90° um seine Längsachse

F i g. 3 ein Blockschaltbild der Meß- und Auswerteelektronik des Drehmomentschlüssels.

Fig. 1 zeigt einen Drehmomentschlüssel 1 zum Aufbringen des Drehmoments, das über einen Vierkant 2, der in einen Vierkantkopf 3 übergeht, eingeleitet wird. Eine DMS-Meßbrücke 4 ist in unmittelbarer Nähe des Vierkantkopfes 3 angebracht und besteht aus zwei gegenüberliegenden Teilen. Die DMS-Brücke 4 wandelt die durch die Biegung — infolge des Drehmoments — erzeugte Dehnung im Hebelarm 6 in elektrische Signale um, die dem Drehmoment proportional sind. Das Drehmoment wird mittels des Hebelarms 6 und eines Handgriffs 7 aufgebracht. Die aus F i g. 2 hervorgehende gegenüberliegende Anordnung der DMS-Meßbrücke 4 hat die Aufgabe, die Messung in beiden Drehrichtungen zu ermöglichen, die Stärke des Meßsignals durch Differenzbildung zu verdoppeln und Signale in Folge von Temperaturdehnungen zu kompensieren. Durch eine Nut 5 führt die Verbindung 8 für die erzeugten Signale zur Meß- und Auswerteelektronik 9.

Fig. 3 zeigt die Meß- und Auswer:eelektronik in Form eines Blockschaltbildes. Das von der DMS-Meßbrücke kommende Signal wird von dem programmgesteuerten Verstärker verstärkt. Vor Beginn der Messung ei folgt durch Betätigung der Tastatur ein automatischer Nullabgleich. Das Meßsignal wird, nachdem es verstärkt wurde, von einem A/D-Wandler von der analogen Form in die digitale umgewandelt. Der Vergleicher vergleicht dieses digitale Ist-Signal mit einem zuvor gespeicherten Sollwert Soll- und Istwert werden in den dafür vorgesehenen Sollwert- und Istwert-Anzeigen gleichzeitig dargestellt. Bei Gleichheit von Soll- und Istwert wird vom Mikroprozessor ein optisches und/ oder akustisches Signal in der Signalvorrichtung ausgelöst. Über die. Tastatur kann eine Anzahl von Anziehdrehmomentwerten eingegeben und in den Datenspeicher abgelegt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Drehmomentschlüssel mit einer Dehnmeßstreifenmeßbrücke, die in unmittelbarer Nähe der Einspannung im Vierkantkopf angebracht und über ein Kabel mit einem Verstärker verbunden ist, und mit einem an einen Speicher gekoppelten Mikroprozessor, an den eingangsseitig eine Eingabetastatur sowie ein mit einem Wandler verbundener Vergleicher und ausgangsseitig eine Anzeigevorrichtung sowie eine optische und akustische Signalvorrichtung angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnmeßstreifenbrücke (4) am Hebelarm (6) des Drehmomentschlüssels (1) angebracht ist, und daß der Verstärker eingangsseitig mit dem ein festinstalliertes Programm aufweisenden Mikroprozessor verbunden und von diesem steuerbar ist sowie ausgangsseitig mit dem als A/D-Wandler ausgeführten Wandle·· über einen Nullabgleich verbunden ist der eingangsseitig mit dem Mikroprozessor in Verbindung steht

2. Drehmomentschlüssel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgangsseitig an den Mikroprozessor angeschlossene Anzeigevorrichtung von einer Soll/Ist-Vergleichsvorrichtung gebildet ist mit der gleichzeitig die nach Maßgabe von in die Eingabetastatur als Grenzwerte gegebenen Anziehdrehmomentwerte und die von der Dehnmeßstreifenbrücke (4) während der Betätigung des Drehmomentschlüssels (1) ermittelten Drehmomentwerte in gewählten oder vom Mikroprozessor umgerechneten Maßeinheiten Jarstellbar sind.

3. Drehmomentschlüscel nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ".er Verstärker von dem Mikroprozessor so steuerbar ist, daß die Meßbereichseinstellung automatisch nach Eingabe der einzustellenden Anziehdrehmomentwerte und bei der fortlaufenden Ermittlung der Meßwerte während der Betätigung des Drehmomentschlüssels erfolgt.

4. Drehmomentschlüssel nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnmeßstreifenbrücke (4) mit einer Auswertereinrichtung mit einem Speicher verbunden ist, in dem die Abweichungswerte der Ist-Kennlinie von der Soll-Kennlinie gespeichert sind, die während des Meßvorgangs von der Auswertereinrichtung zur Korrektur der von der Dehnmeßstreifenbrücke (4) gewonnenen Werte herangezogen werden, wodurch eine automatische Kalibrierung des Drehmomentschlüssels (1) möglich ist.

5. Drchmomentschlüssel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Auswertereinrichtung ein Spitzenwertspeicher zugeordnet ist, der den höchsten während der Anziehdrehbewegung gemessenen Drehmomentwert speichert, wodurch die Streckgrenze einer Schraubenverbindung ermittelbar ist.

6. Drehmomentschlüssel nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß alle elektronischen und mikroelektronischen Bestandteile stoß- und schmutzgeschützt in einem ölbeständigen, wasserdichten sowie bruchfesten Gehäuse untergebracht sind, und daß als Eingabetastatur eine Folientastatur vorgesehen ist.

Die Erfindung betrifft einen Drehmcmentschlüssel mit einer Dehnmeßstreifenbrücke, die in unmittelbarer Nähe der Einspannung im Vierkantkopf angebracht und über ein Kabel mit einem Verstärker verbunden ist, und mit einem an einen Speicher gekoppelten Mikroprozessor, an den eingangsseitig eine Eingabetastatur sowie ein mit einem Wandler verbundener Vergleicher und ausgangsseitig eine Anzeigevorrichtung sowie eine optische und akustische Signalvorrichtung angeschlossen

ίο sind.

Derartige Drehmomentschlüssel dienen zum Anziehen von Schrauben, Muttern und dergleichen bei der Fertigung und Montage.

Bei einem bekannten derartigen Drehmomentschlüs- ;5 sei (DE-OS 32 21 658) wird der Brückenquerstrom einer bei der Torsion einer Welle entstehenden Meßbrückenverstimmung durch einen Differenzverstärker verstärkt Das vom Differenzverstärker gebildete Signal wird einem Komparator angeboten, dessen Ausgang mit dem Mikroprozessor verbunden ist Dieser liegt gleichzeitig über einen bipolaren Digital-Analogwandler auf dem zweiten Eingang des Komparators unter Bildung eines Feedback. Die von einer Gabellichtschranke, die eine Winkelkodierscheibe abtastet, erzeugten Impulse fallen an einem Synchron-Zähler digital an. Mit diesem bekannten Drehmomentschlüssel ist es nicht möglich, automatisch eine Meßbereichseinstellung vorzunehmen.
Bekannt ist (DE-OS 24 29 278), bei einem elektronisehen Drehmomentschlüssel die Dehnmeßstreifen am Hebelarm des Drehmomentschlüssels anzubringen.

Bekannt ist ferner, ein Drehmomentschlüssel mit mechanischer Meß- und Anzeigevorrichtung (US-PS 37 88 132), bei dem die Drehmomentwerte in unterschiedlichen Maßeinheiten darstellbar sind.

Nachteilig bei Drehmomentschlüsseln mit mechanischer Meß- und Anzeigevorrichtung sind die stark abnehmende Genauigkeit bei zunehmendem Meßbereich, was häufig den Einsatz von mehreren Werkzeugen mit unterschiedlichen Meßbereichen erforderlich macht. Nachteilig ist auch, daß die Meßtechnik einem Verschleiß unterliegt und dadurch die Meßgenauigkeit nach häufigem Gebrauch zusätzlich verschlechtert wird. Hinzu kommt die unzureichende Ablesbarkeit der Anzeige während der Handhabung und das umständliche sowie zeitraubende Justieren der Einstellmechanik auf das vorgegebene Anziehdrehmoment, bei dessen Erreichen ein Signal ausgelöst wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drehmomentschlüssel gemäß der eingangs erwähnten Art so zu gestalten, daß ein erheblich erweiterter Meßbereich bei über den gesamten Meßbereich konstant bleibender Meßgenauigkeit geschaffen wird, damit der Einsatz mehrerer Drehmomentschlüssel mit unterschiedlichen Meßbereichen überflüssig wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß die Dehnmeßstreifenbrücke am Hebelarm des Drehmomentschlüssels angebracht ist, und daß der Verstärker eingangsseitig mit dem ein festinstalliertes Programm aufweisenden Mikroprozessor verbunden und von diesem steuerbar ist sowie ausgangsseitig mit dem als A/D-Wandler ausgeführten Wandler über einen Nullabgleich verbunden ist, der eingangsseitig mit dem Mikroprozessor in Verbindung steht.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Drehmomentschlüssels ergeben sich aus den Unteransprüchen.
In unmittelbarer Nähe der Einspannung im Vierkant-