-
Drehmoment-Werkzeug Die Erfindung betrifft ein selbstauslösendes Drehmoment-Werkzeug
z. B. zum Anziehen von Schrauben, für Schneidwerkzeuge, zum Einstellen und Prüfen
der Vorspannung von Drehfedern, die nur bis zu einem bestimmten Drehmoment angezogen
werden dürfen, um etwa die zulässige Streckgrenze nicht zu überschreiten oder um
vorbestimmte Kraftwirkungen (Druck) einstellen zu können.
-
Werkzeuge mit regelbarem Drehmoment sind bekannt sowohl mit Federn,
Kurven- und Nockenscheiben als auch mit Meßuhren. So gibt es z. B. einen Schraubenschlüssel;
bei dem die im Schlüsselgriff liegende Schraubenfeder über ein Druckstück auf eine
Kurvenscheibe oder einen mit einer Nase oder einem Nocken versehenen Ring einwirkt,
der als Mitnehmer für das Werkstück dient. Bei den bekannten Einrichtungen dieser
Art treten mehrere Mängel auf, da entweder die wünschenswerte Feineinstellung fehlt,
das Auslösen zu hart ist oder völlig unkontrollierbare Reibungen oder Klemmwirkungen
auftreten. Die Ursache dieser Mängel ist hauptsächlich in der Kraftflußrichtung
zu sehen. Bei den bekannten Ausführungen treten von dem sich drehenden Nocken her
Seitenkräfte auf. Hierbei kommt die eingestellte Spannung der Druckfeder erst beim
Überlaufen des Nockens zur Wirkung.
-
Die Erfindung besteht bei einem Drehmoment-ZVerkzeug, das ebenfalls
den bekannten Nocken und ein Druckstück verwendet, darin, daß der Kraftfluß vom
Schaltnocken 12 über eine zwischen Schalthocken
ündDruckfeder zwischengeschaltete,
gehäusefest gelagerte, schwenkbare Kraftbrücke 6 geleitet wird, die an einem Schneidenwiderlager
7 einen Teil der auf sie einwirkenden Widerstandskraft P mittels eines als Kuppelgelenk
wirkenden Druckstücks 4 auf eine in der Sollspannung befindliche Schraubenfeder
2 überträgt, um keine seitlichen Kräfte mit den Folgen einer Klemm- und Kippwirkung
auftreten zu lassen. Die am Werkstück aufzuwendende Kraft ist durch die gehäusefest
gelagerte, schwenkbare Kraftbrücke 6 vom Augenblick des Auslösens an fortlaufenden
Änderungen in Kraftflußrichtung und -große unterworfen und wird entsprechend dem
Schwenk-,vinkel.der Kraftbrücke 6 untersetzt.
-
Die Schraubenfeder 2 befindet sich im Gegensatz zu den bekannten Werkzeugen
von vornherein in ihrer Sollspannung und erfährt nur im Augenblick des Auslösens,
für den Bruchteil einer Sekunde, eine unerhebliche zusätzliche Belastung zur überwindung
des Reibungswiderstandes beim Einleiten des Auslösevorgangs. Der Reibungswiderstand
entspricht der Streuungstoleranz des Werkzeuges. Es wird hierdurch die bisher unvermeidliche
Streuungstoleranz des Einstellwertes, die bei der Bewegung bis zum Auslösen durch
unkontrollierbare Reibungswiderstände entsteht, vermieden, so daß ein wesentlich
genaueres Einstellen möglich wird.
-
In den Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise dargestellt.
-
Abb. i ist ein Längsschnitt durch das neue Drehmoment-Werkzeug; Abb.
2 ist ein Schnitt nach der Linie A-B der Abb. i ; Abb. 3 bis 5 zeigen drei verschiedene
Stellungen der gehäusefest gelagerten, schwenkbaren Kraftbrücke 6 zum Schaltnocken
12, vom kritischen Auslöseaugenblick bis zur völligen Auslösung.
-
In dem Handgriff i liegt, wie üblich, die Schraubenfeder 2, die durch
Stellschraube 3 auf den erforderlichen Betrag der Kraftbegrenzung eingestellt werden
kann. Statt der Stellschraube 3 kann eine entsprechend wirkende Mutter angeordnet
sein.
-
Die Schraubenfeder :2 sitzt mit ihrem vorderen Ende auf dem pendelnden
Druckstück ¢, dessen Schneide 5 in ein Schneidenwiderlager 7 einer Kraftbrücke 6
eingreift.
-
Die Kraftbrücke 6 besteht aus einem etwa dreieckigen Körper und ist
auf dem an der Platte 9 gehäusefesten Bolzen 8 in Kugellagern 16 schwenkbar gelagert.
-
Etwa an einer in einem Kraftdreieck 7-8-13 liegenden Ecke 13 ist eine
auf Kugeln oder Rollen z6 um die Achse 13 laufende Rolle 1o angeordnet, so daß das
Kraftdreieck 7-8-13 gebildet ist, dessen Seiten 8-7 und 8-13 mit dem von ihnen eingeschlossenen
Winkel die Untersetzung der in dem Schneidenlager 7 auftretenden Kraft bewirken.
-
Die Rolle 1o rollt auf einer Nockenscheibe oder einem Nockenring i
i ab.
-
Diese Nockenscheibe i i hat eine oder mehrere Nocken oder Nasen 12,
die mit je einer der Rolle 1o angepaßten Gegenform 12,11 versehen sind, und sie
sitzt auf dem in Kugellagern 14,umlaufendenZapfen 17: Die Kugellager 14 sind ebenfalls
in der mit dem Handgriff i fest verbundenen Platte 9 angeordnet. Der Zapfen oder
die Weile 17 ist als Werkstückmitnehmer ausgebildet.
-
Die Wirkungsweise der Kraftbrücke 6 vollzieht sich wie folgt: Die
Kraftbrücke 6 ruht bis zum Augenblick der Kraftauslösung in der Gegenform 12a des
sperrenden Schaltnockens 1.2. Bei Erreichen der der Sollspannung entsprechenden
Widerstandskraft P schwenkt die gehäusefest gelagerte Kraftbrücke 6 durch Aufrollen
der Rolle io auf den Kurvenbogen 12b des Schaltnockens 12 (Abb.3 bis 3), wodurch
die Kraftflußrichtung umgesteuert wird und die Kräfte verändert werden. Es folgt
also weder eine stoßartige Bewegung noch kann ein Erhöhen der von außen wirkenden
Kraft am Handgriff i entstehen. Das Auslösen der Kräfte aber erfolgt unmittelbar.
Im Augenblick des Auftretens der geringsten gegenseitigen Bewegung von Kraftbrücke
6 und Schaltnocken 12 infolge nur geringfügigen Überschreitens der eingestellten
Federbelastung P2 erfolgt also eine wesentliche Änderung der Kraftübersetzung durch
die schwenkbar angeordnete Kraftbrücke 6 wegen der fortlaufenden Veränderung des
Hebelarmes a = 8-18. Die in die Kraftbrücke 6 eingebaute Rolle 1o dient lediglich
zum Mindern der Reibung, hat jedoch auf die Funktion der Kraftbrücke 6 keinen Einfluß.
-
Der mechanische Vorgang ist folgender: Die Widerstandskraft P am Werkstück
entspricht der Sollspannung der Schraubenfeder 2.
-
Im labilen Gleichgewicht (Abb. 3) wirkt die Widerstandskraft P auf
der Linie 19-18, und zwar mit dem Hebelarm d = 8-18 um die Achse des Bolzens 8,
während die Gegenkraft P2 der Schraubenfeder 2 über das pendelnde Druckstück 4 im
Schneidenwiderlager 7 mit dem Hebelarm b = 8-7 entgegenwirkt. Da der größere
Teil der Widerstandskraft P praktisch vom gehäusefesten Bolzen 8 aufgenommen wird
(Abb. 3), ist die Federbelastung P2 mit dem großen Hebelarm b = 8-7 sehr klein.
Wächst nun die Widerstandskraft P am Schaltnocken 12, so wird das labile Gleichgewicht
aufgehoben, und die Rolle 1o fängt an, auf den Kurvenbogen 2b (Abb. 4) zu
rollen. Hierbei vergrößert sich der Hebelarm a bis zur Größe des Hebelarmes
b
(Abb. 4), da beide nunmehr sich von 8 bis 7 erstrecken. Sind aber die Hebelarme
8-18 und 8-7 gleich, so müssen in der Stellung der Rolle 1o nach Abb. .4 auch die
Kräfte P und P2 gleich sein, d. h. sie gleichen sich, in der gleichen Kraftlinie
19-7 liegend, aus (Abb.4) . Es hat sich also gleichzeitig die Kraftflußrichtung
geändert, indem sie von 19-18 (Abb. 3) nach 19-7 (Abb. 4) gewandert ist und somit
nahezu in die Achse der Schraubenfeder 2 fällt. In der Stellung nach Abb. 5 hat
die Rolle 1o den Höhepunkt 12c der Kurvenbahn erreicht, und der Kraftfluß geht zum
Mittelpunkt der Welle 17, wodurch die Widerstandskraft -P frei wird bzw. auf Null
herabsinkt, während die von der Schraubenfeder 2 hervorgerufene Gegenkraft P2 vom
Lagermittelpunkt 17 aufgefangen wird. Die Gegenkraft bzw,
die Federbelastung
P2 der Schraubenfeder 2 ist damit für die Widerstandskraft P wirkungslos geworden.
Bei dem ganzen Wirkungsweg der Rolle io, von der labilen Lage 12d (Abb.3) bis zum
völligen Auslösen beim Höhepunkt 12c der Kurvenbahn (Abb. 5), hat sich durch das
Schwenken der Kraftbrücke 6 die Kraftflußrichtung etwa um go° geändert, und zwar
unter fortwährender Änderung der Kräfte P, P1 und P2 sowie des Hebelarmes a. Die
Kräfteveränderung vollzieht sich also äußerst weich, obwohl das Auslösen beim Berühren
des Kurvenbogens 12b von der Rolle io augenblicklich erfolgt.