DE3832080A1

DE3832080A1 - Torque wrench with determination of the angle of rotation of the workpiece

Info

Publication number: DE3832080A1
Application number: DE19883832080
Authority: DE
Inventors: Rolf Dipl Ing Hamann; Bernd Kopitz
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1987-10-02
Filing date: 1988-09-21
Publication date: 1989-04-13

Abstract

In order to avoid means for determining the tightening angle of a screwed connection which are geared to a specific use, a device for determining the tightening angle is built into the handle (1) of a torque wrench, the device comprising as essential component a driven gyroscope (7) in a cardanic suspension (8) with a cardan shaft (9) parallel to the axis of rotation (4) of the workpiece, the angle of rotation of the suspension (8) about the cardan shaft (9) being metrologically determined (Fig. 2). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Drehmomentschlüssel gemäß dem Oberbe griff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a torque wrench according to the Oberbe handle of claim 1.

Bei der Herstellung von Schraubverbindungen, beispielsweise in der Automobilproduktion, geht der Trend mehr und mehr dahin, den Schraubvorgang nach einem vorgegebenen Programm unter Erfassung der Anzugsmomente und der Drehwinkel der das Gewinde tragenden Werkstücke vorzunehmen. Die Erfassung der Drehwinkel ist dann einfach, wenn zur Drehmomenterzeugung ein Werkzeug nach Art eines Schraubers Einsatz findet, dessen Drehachse mit der Drehachse des Werkstücks zusammenfällt. In diesem Falle läßt sich der Drehwin kel leicht an dem Werkzeug bzw. einem diesem zugeordneten Getriebe erfassen.In the manufacture of screw connections, for example in automotive production, the trend is more and more Tightening process according to a specified program under detection the tightening torques and the angle of rotation of the thread bearing To carry out workpieces. The detection of the angle of rotation is then simple if a tool like a Screwdriver is used, its axis of rotation with the axis of rotation of the workpiece collapses. In this case, the spin light on the tool or a gear assigned to it to capture.

Schwierigkeiten bereitet demgegenüber die Erfassung des Drehwinkels des Werkstücks bei Aufbringung des Drehmoments mittels eines Schlüs sels. Es ist bekannt, hierzu Winkelanschläge im Bereich der Werk stückaufnahme (Maul) des Schlüssels vorzusehen, jedoch haben diese den grundlegenden Nachteil, daß sie jedem Schraubfall individuell angepaßt werden müssen. Demgemäß erfordert die Fertigung eines Bauteils mit mehreren unterschiedlichen Verschraubungen eine relativ große Lagerhaltung an Drehmomentschlüsseln mit unterschiedlichen Winkelanschlägen.In contrast, the detection of the angle of rotation presents difficulties the workpiece when applying the torque by means of a key sels. It is known to do this angle stops in the field piece (mouth) of the key must be provided, however, these the fundamental disadvantage that they are individual for each screwdriving case have to be adjusted. Accordingly, the manufacture requires one Component with several different screw connections a relative large stock of torque wrenches with different Angle stops.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Drehmomentschlüssel gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, der eine Erfassung des Drehwinkels ohne Beschränkung auf den jeweiligen Einsatzfall ermöglicht. Dies wiederum bedeutet, daß mittels ein und desselben Drehmomentschlüssels alle oder zumindest eine große Anzahl der zur Herstellung eines Bauteils erforderlichen Schraubvor gänge vorgenommen werden können (Werkzeug- und Fertigungszeiterspar nis).The invention has for its object a torque wrench according to the preamble of claim 1 to create a Detection of the angle of rotation without restriction to the respective Application. This in turn means that by means of a and the same torque wrench all or at least one large one Number of screwdrivers required to manufacture a component gears can be carried out (tool and manufacturing time savings nis).

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeich nenden Merkmalen des Patentanspruchs 1, vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.The inventive solution to this problem consists in the character nenden features of claim 1, advantageous training the invention describe the subclaims.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht in der Integration der Einrichtung zur Erfassung des Drehwinkels in den Griff oder die Werkstückaufnahme des Drehmomentschlüssels. Die Erfindung erfordert keine Bezugnahme auf die individuellen Verhältnisse bei der jeweiligen Schraubverbindung, da, wie in den Unteransprüchen zum Ausdruck gebracht, der jeweilige Winkelwert digital durch eine Anzahl von Einzelsignalen (z. B. Markierungsstrichen) wiedergege ben werden kann, die in an sich bekannter und daher nicht zu be schreibender Weise elektronisch ausgewertet werden.An essential advantage of the invention is the integration the device for detecting the angle of rotation in the handle or the workpiece holder of the torque wrench. The invention does not require reference to individual circumstances for the respective screw connection, as in the subclaims expressed, the respective angle value digitally reproduce a number of individual signals (e.g. marking lines) ben can be known in itself and therefore not to be be electronically evaluated in writing.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigtAn embodiment of the invention is described below the drawing explained. It shows

Fig. 1 eine Seitenansicht des gesamten Dreh momentschlüssels, teilweise im Schnitt, Fig. Torque wrench 1 is a side view of the whole rotation, partly in section,

Fig. 2 vergrößert in derselben Blickrichtung einen Axialschnitt durch den hier inte ressierenden Bereich des Schlüssels und Fig. 2 enlarged in the same direction of view an axial section through the region of the key inte and here

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Winkelmeßein richtung. Fig. 3 is a plan view of the Winkelmeßein direction.

Betrachtet man zunächst Fig. 1, so enthält der Drehmomentschlüssel den Griff 1, der über einen der Drehmomenterfassung beispielsweise über Dehnungsmeßstreifen dienenden Biegebalken 2 in kraftübertra gender Verbindung mit der Werkstückaufnahme 3 steht. Im vorliegenden Falle ist angenommen, daß der Drehmomentschlüssel zum Anziehen einer Sechskantschraube oder Sechskantmutter dient; grundsätzlich könnte man auch daran denken, anstelle der Hülse 3 einen normalen Schraubenzieher vorzusehen. Wie auch immer der Drehmomentschlüssel in diesem Bereich ausgebildet ist, definiert er stets eine Dreh achse 4 für das Werkstück, und es wird der Schwenkwinkel des Werk stücks bezüglich dieser Achse 4 erfaßt.Looking first at FIG. 1, the torque wrench contains the handle 1 , which is connected to the workpiece holder 3 via a bending beam 2 , which is used, for example, to measure the torque, using strain gauges. In the present case, it is assumed that the torque wrench is used to tighten a hexagon screw or nut; in principle, you could also think of providing a normal screwdriver instead of the sleeve 3 . However the torque wrench is designed in this area, it always defines an axis of rotation 4 for the workpiece, and the pivoting angle of the workpiece with respect to this axis 4 is detected.

Hierzu dient die in den Griff 1 des Schlüssels eingesetzte Einrich tung 5, die als wesentlicher Bestandteil den im Sinne des Pfeils, d. h. um die zur Achse 4 senkrechte Drehachse 6, rotierenden Kreisel 7 enthält. Der Kreisel wird mittels eines nicht dargestellten, an sich bekannten elektrischen Antriebs mit konstanter Drehzahl ange trieben.This is used in the handle 1 of the key Einrich device 5 , which contains as an essential part in the sense of the arrow, ie about the axis 4 perpendicular to the axis of rotation 6 , rotating gyroscope 7 . The gyro is driven by a not shown, known electric drive at a constant speed.

Diese Einrichtung zur Erfassung des Drehwinkels ist in den Fig. 2 und 3 vergrößert dargestellt: Der rotierende Kreisel 7 ist mit seiner Achse 6 in der kardanartigen Aufhängung 8 gelagert, die ihrerseits über die Kardanachse 9 in Lagerausnehmungen 10 des Gehäuses 1 so gelagert ist, daß die Kardanachse 9 parallel zur Drehachse 4 verläuft. Infolge der bekannten Eigenschaften eines rotierenden Kreisels sorgt der Kreisel 7 dafür, daß bei allen Schwenkbewegungen des Drehmomentschlüssels um die Drehachse 4 die Ausrichtung der Aufhängung 8 bezüglich der Kardanachse 9 erhalten bleibt. Das bedeutet, daß der mit der Aufhängung 8 fest verbundene ebene Markierungsträger 11, der in diesem Ausführungsbeispiel die Strichmarkierung 12 trägt, seine Ausrichtung zum Raum beibehält, aber seine Lage relativ zu der durch die Linie 13 angegebenen Ausrich tung von Sender 14 und Empfänger 15 beiderseits des Spalts 16 ändert. Die Zahl der Markierungsstriche 12, die bei einer Schwenk bewegung des Drehmomentschlüssels um die Werkstückdrehachse 4 die Linie 13 passiert, ist demgemäß ein Maß für die Größe des Anzugswinkels der Schraubverbindung.This device for detecting the angle of rotation is shown enlarged in FIGS . 2 and 3: The rotating gyroscope 7 is mounted with its axis 6 in the gimbal-like suspension 8 , which in turn is mounted in the bearing recesses 10 of the housing 1 via the gimbal axis 9 in such a way that the cardan axis 9 runs parallel to the axis of rotation 4 . As a result of the known properties of a rotating gyroscope, the gyroscope 7 ensures that the alignment of the suspension 8 with respect to the gimbal axis 9 is maintained with all pivoting movements of the torque wrench about the axis of rotation 4 . This means that the fixed to the suspension 8 flat marking carrier 11 , which bears the line marking 12 in this embodiment, maintains its orientation to the room, but its position relative to the direction indicated by the line 13 direction of transmitter 14 and receiver 15 on both sides of the gap 16 changes. The number of marking lines 12 , which passes the line 13 during a pivoting movement of the torque wrench about the workpiece axis of rotation 4 , is accordingly a measure of the size of the tightening angle of the screw connection.

Mit der Erfindung ist demgemäß ein Drehmomentschlüssel mit einer Einrichtung zur Erfassung des jeweiligen Anzugswinkels einer Schraub verbindung geschaffen, die unabhängig von dem jeweiligen individuel len Schraubfall ein Drehwinkelsignal erzeugt, das zur Anzeige und/oder Beeinflussung des Schraubvorgangs ausgenutzt werden kann.The invention accordingly provides a torque wrench with a Device for recording the respective tightening angle of a screw connection created that is independent of the individual len screwdriving generates a rotation angle signal that is used for display and / or influencing the screwing process can be exploited.

Claims

1. Torque wrench with a handle in connection with a workpiece holder and a device for capturing the angle of rotation of the workpiece generated by the key, characterized in that the device contains an arranged driven gyro ( 7 ), the axis of rotation ( 6 ) of which is perpendicular to that ( 4 ) of the workpiece.

2. Torque wrench according to claim 1, characterized in that the gyroscope ( 7 ) is held in a suspension ( 8 ) which in turn in the handle ( 1 ) or in the workpiece holder ( 3 ) via a parallel to the axis of rotation ( 4 ) of the workpiece Cardan shaft ( 9 ) is held, and that means ( 11, 12, 13, 14, 15 ) for detecting the angle of rotation of the suspension ( 8 ) around the cardan shaft ( 9 ) are provided.

3. Torque wrench according to claim 2, characterized in that the suspension ( 8 ) carries a marker carrier ( 11 ) in a plane perpendicular to the gimbal axis ( 9 ) which moves in front of the sensor input of a receptacle or handle ( 15 ).