EP0133557B1 - Ratchet wrench for driving screws - Google Patents
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- EP0133557B1 EP0133557B1 EP84109231A EP84109231A EP0133557B1 EP 0133557 B1 EP0133557 B1 EP 0133557B1 EP 84109231 A EP84109231 A EP 84109231A EP 84109231 A EP84109231 A EP 84109231A EP 0133557 B1 EP0133557 B1 EP 0133557B1
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- EP
- European Patent Office
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- wrench
- head
- wrench head
- angle
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- Prior art date
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- Expired
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
- B25B23/00—Details of, or accessories for, spanners, wrenches, screwdrivers
- B25B23/14—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers
- B25B23/142—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for hand operated wrenches or screwdrivers
- B25B23/1422—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for hand operated wrenches or screwdrivers torque indicators or adjustable torque limiters
- B25B23/1425—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for hand operated wrenches or screwdrivers torque indicators or adjustable torque limiters by electrical means
Definitions
- the invention relates to a ratchet hand wrench for tightening screws, with a key head, from the underside of which an output shaft protrudes, a first sensor for the tightening torque, a second sensor for the angle of rotation, an optical detector connected to the key head and one with optically recognizable markings Impulse wheel, an evaluation electronics coupled to the first and the second transducer, which triggers an optical and / or acoustic signal when the tightening values defined for the screw to be tightened are reached, and an angle transmitter arm that can be rotated relative to the key head and is provided with a support foot that is used to fix the Angle of rotation reference size can be fixed via the support foot.
- Such a ratchet hand wrench is known from DE-A 2932044.
- This hand key has a key head with an output shaft which protrudes from the underside of the key head.
- a first sensor for the angle of rotation is located on the hand wrench.
- the transducers are connected to evaluation electronics, which trigger an optical signal when the measured values for the angle of rotation and the torque match the preset target values.
- the angle of rotation sensor is located above the key head and consists of a rotary potentiometer, the resistance part of which is non-rotatably connected to the key head.
- the tap arm of the rotary potentiometer is connected to an angle encoder arm which is designed as a relatively rigid cable.
- the free end of the cable is attached to a fixed reference part, so that it does not change its position when the key is turned and thus the tap arm of the potentiometer is also held in a fixed position.
- the angle of rotation is determined on the basis of the change in resistance due to the relative movement between the tapping arm and the resistance body.
- the extent to which the resistance part of the potentiometer can move relative to the fixed tapping arm when the key is turned is determined and predetermined by the length of the resistance part. Therefore, the hand wrench cannot be turned over any area. Since the angle encoder arm acts on the tap arm above the key head, a tilting movement of the key head causes a change in the position of the angle encoder arm and key head. This also changes the position of the tap arm relative to the resistance part of the potentiometer, so that a misalignment is measured.
- the rotary potentiometer instead of the rotary potentiometer, it is also possible to use a measurement sensor which has an optical detector connected to the key head and a pulse wheel provided with optically recognizable markings.
- the position of the impulse wheel must not change when the key is turned.
- the impulse wheel is designed as a disk with high inertia, which is mounted on the key head with low friction.
- the invention has for its object to provide a ratchet hand wrench in which the angle of rotation is measured exactly and which is easy to use by hand.
- the angle transmitter arm is arranged below the key head, that the detector is arranged on the underside of the key head and the pulse wheel is rotatably coupled to the angle transmitter arm, that the evaluation electronics consist of a freely programmable microprocessor, in which a keyboard is used Numerical values and / or instructions can be entered and are assigned to the memory for the input and the respective screw connection values as well as a display for the inputs and / or missing entries, the display showing the user the respective screw connection state while tightening the screw, and that in the extension of the output shaft above the key head, a support head for gripping by hand is rotatably mounted.
- a freely programmable microprocessor in which a keyboard is used Numerical values and / or instructions can be entered and are assigned to the memory for the input and the respective screw connection values as well as a display for the inputs and / or missing entries, the display showing the user the respective screw connection state while tightening the screw, and that in the extension of the output shaft above the key head, a support head for
- the angle transmitter arm is arranged below the key head and is coupled to the impulse wheel in a rotationally fixed manner.
- the detector which turns when the hand key is rotated relative to the pulse wheel, which is fixed in place due to the angle encoder arm fixed to a reference part. In this way, the angle of rotation can be detected exactly.
- the angle transmitter arm When tightening a screw with the hand wrench according to the invention, the angle transmitter arm is due to its arrangement below the key head, approximately at the level of the head of the screw to be tightened.
- the lateral tilting of the key head around the screw head (pendulum movements) that may occur during screwing cannot therefore affect the position of the angle encoder arm, so that angle measurement errors are largely excluded.
- a holding force can be applied to the key head when a screw is tightened via the ball-bearing support head. This prevents the key head from tilting when tightening, so that the tightening force is almost completely converted into a tightening torque. Because of the ball bearings, there are no additional moments when the support head is supported by hand and therefore no measurement errors due to the additional moments.
- the handheld key according to the invention is characterized by simple operation, even without operating instructions, since the built-in microprocessor on the display indicates the missing entries in response to a keyword.
- an objective quality assessment of the screw connection which is displayed to the user and can be documented, is guaranteed by entering setpoints and tolerance limits in the microprocessor via the keyboard and by storing these values.
- a reflex probe 4 is attached to the underside of the head 1 of the ratchet hand wrench 3 provided with an actuating arm 2, which is embodied in the exemplary embodiment by a small semiconductor light-emitting diode 4 '(as a transmitter) and a photo transistor 4 "as a receiver having a reflective light barrier (See Fig. 3)
- a pulse wheel 6 is attached to the base 5 of the key 3, which is rotatable relative to the output.
- the radiation plane of the reflex probe is axially parallel to the longitudinal axis of the flats 7 having the key output surface 8. Accordingly, the pulse wheel 6 assigned to the reflex probe 4 is cylindrical in shape and provided with an axially parallel line division 9.
- a support head 11 is rotatably mounted on the end of the output shaft 8 projecting upward above the ratchet head 1 by means of a ball bearing 12.
- the support head is expediently latched by known means for the slight tightening of the screw with the output shaft.
- the support button 11 can be removed in cramped conditions or placed on an extension. The lateral force applied via the support button in response to the tensile force on the handle largely ensures that the force is applied centrally, so that measurement errors due to additional moments are eliminated.
- the rotation angle measuring device works as follows:
- the ratchet 13 is fixed when the screw, not shown here, is tightened. Therefore, the reflex probe 4 rotates with the actuating arm 2 of the key and the output shaft 8 by the same angle as the screw.
- Base 5 and impulse wheel 6 stand still. This creates a relative movement between the reflex probe 4 and the pulse wheel 6, with the result of a pulse generation for the rotation angle measurement.
- the pulses obtained are fed to a microprocessor via a suitable pulse shaper.
- This counter visor also prevents a possible flexibility of the ratchet in the measurement result.
- the generation of angular pulses during the catch-up process can be suppressed and the angle of rotation of the output shaft based on the base can be measured directly.
- the device for torque measurement which preferably consists of a strain gauge bridge (DMS bridge) 15 and an A / D converter 16, is arranged in the hand wrench (see FIG. 3).
- DMS bridge strain gauge bridge
- a / D converter 16 A / D converter
- the base 5 can be laid down using an extension sleeve 18.
- the extension sleeve 18 is firmly connected to the base 5.
- the extension sleeve 18 is provided with a second base 5 ′ which is engaged by the second holding fork 10 ′, which is connected to the support reference point 19 via a shaft.
- the light beam emitted by the semiconductor diode 4 ' for example in the form of a GaAs diode, reaches the impulse wheel 6 via the counter diaphragm 14 and from there, according to the line division, to a photo, for example transistor-designed receiver 4 "is thrown back.
- a photo for example transistor-designed receiver 4 "is thrown back.
- the torque values determined with the aid of the strain gauge measuring bridge 15 are converted to the A / D converter 16 Microprocessor fed.
- the microprocessor is equipped with a keyboard 23, by means of which the desired data (setpoints, limit values, tightening method, etc.) can be entered; (Default values).
- a corresponding quartz clock 25 is assigned to the microprocessor.
- the stored values can be called up at any time, for example when all screw connections on a vehicle have been completed.
- a data memory 26 is also connected to the microprocessor. The data including a previously entered code for the operator and the customer order can be called up if necessary, for example during the times when the hand key is not required and is in a storage position (breaks in operation).
- the data entry can directly result in a control strip print or be saved in general data processing systems in order to be documented on the accompanying documents of the product.
- a printer is designated 27 in FIG. 3.
- An alpha-numerical display 29 is assigned to the microprocessor 22 built into the hand key, on which the microprocessor uses a keyword to indicate the next entries that are still missing. This ensures safe operation even without instructions for use.
- the display can be made by a bar, the length of which corresponds to the current tightening phase. Another possibility is to assign certain colored light signals to the individual tightening phases. For example, phase 1 can be made visible by a lamp 30 emitting permanent yellow light and the second phase by the same lamp in flashing mode. To identify the third phase, a further lamp 31 is provided, which flashes green alternately with lamp 30, so that yellow flashes alternately with green.
- the fourth phase is assigned the lamp 31 with continuous green light.
- a lamp 32 with a permanent red light is recommended.
- microprocessor 22 can also work on an acoustic signal generator 33, which makes the individual phases recognizable by signals through different frequencies and repetition times.
- the support surface of the hand key is designed so that the key, while it is stored, enables various additional functions to be carried out.
- the batteries installed in the key can be charged via a line leading to the charger. However, it is also possible to charge the batteries inductively.
- the data stored in the microprocessor can be queried or printed out and new data can be entered into the microprocessor or into the memory or memories.
- the actuating arm 2 or the handle tube can be made telescopically extendable.
- the default values are theoretically derived mathematically from the entered nominal or limit values for torque and angle, so that no additional operation is required.
- the hand key contains a socket 35 in the handle part 2 ', into which a plug 37 connected to a lead 36 can be inserted for charging the batteries in the key.
Description
Die Erfindung betrifft einen Ratschenhandschlüssel zum Anziehen von Schrauben, mit einem Schlüsselkopf, aus dessen Unterseite eine Abtriebswelle herausragt, einem ersten Messwertaufnehmer für das Anziehdrehmoment, einem zweiten Messwertaufnehmer für den Drehwinkel, der einen mit dem Schlüsselkopf verbundenen optischen Detektor und ein mit optisch erkennbaren Markierungen versehenes lmpulsrad aufweist, einer mit dem ersten und dem zweiten Messwertaufnehmer gekoppelten Auswerteelektronik, die bei Erreichen der für die anzuziehenden Schraube definierten Anziehwerte ein optisches und/oder akustisches Signal auslöst, und einem relativ zum Schlüsselkopf drehbaren, mit einem Stützfuss versehenen Winkelgeberarm, der zur Festlegung der Drehwinkelbezugsgrösse über den Stützfuss fixierbar ist.The invention relates to a ratchet hand wrench for tightening screws, with a key head, from the underside of which an output shaft protrudes, a first sensor for the tightening torque, a second sensor for the angle of rotation, an optical detector connected to the key head and one with optically recognizable markings Impulse wheel, an evaluation electronics coupled to the first and the second transducer, which triggers an optical and / or acoustic signal when the tightening values defined for the screw to be tightened are reached, and an angle transmitter arm that can be rotated relative to the key head and is provided with a support foot that is used to fix the Angle of rotation reference size can be fixed via the support foot.
Ein derartiger Ratschenhandschlüssel ist aus DE-A 2932044 bekannt. Dieser Handschlüssel weist einen Schlüsselkopf mit einer Abtriebswelle auf, die aus der Unterseite des Schlüsselkopfes herausragt. An dem Handschlüssel befindet sich ein erster Messwertaufnehmer für den Drehwinkel. Die Messwertaufnehmer sind mit einer Auswerteelektronik verbunden, die ein optisches Signal auslöst, wenn die gemessenen Werte für den Drehwinkel und das Drehmoment mit voreingestellten Sollwerten übereinstimmen. Der Drehwinkel-Messwertaufnehmer ist oberhalb des Schlüsselkopfes angeordnet und besteht aus einem Drehpotentiometer, dessen Widerstandsteil drehfest mit dem Schlüsselkopf verbunden ist. Der Abgriffarm des Drehpotentiometers ist mit einem Winkelgeberarm der als relativ biegesteifes Kabel ausgebildet ist, verbunden. Das freie Ende des Kabels wird an einem festen Bezugsteil befestigt, so dass es bei Drehung des Schlüssels seine Lage nicht verändert und damit auch der Abgriffarm des Potentiometers in einer festen Stellung gehalten wird. Der Drehwinkel wird anhand der Widerstandsänderung aufgrund der Relativbewegung zwischen Abgriffarm und Widerstandskörper ermittelt. Das Mass, um das sich der Widerstandsteil des Potentiometers relativ zum feststehenden Abgriffarm bei Drehung des Schlüssels bewegen kann, ist bestimmt und vorgegeben durch die Länge des Widerstandsteils. Daher kann der Handschlüssel nicht über einen beliebigen Bereich gedreht werden. Da der Winkelgeberarm oberhalb des Schlüsselkopfes an dem Abgriffarm angreift, bewirkt eine Kippbewegung des Schlüsselkopfes eine Veränderung der Lage von Winkelgeberarm und Schlüsselkopf. Damit verändert sich auch die Position des Abgriffarms relativ zum Widerstandsteil des Potentiometers, so dass ein Fehlwinkel gemessen wird.Such a ratchet hand wrench is known from DE-A 2932044. This hand key has a key head with an output shaft which protrudes from the underside of the key head. A first sensor for the angle of rotation is located on the hand wrench. The transducers are connected to evaluation electronics, which trigger an optical signal when the measured values for the angle of rotation and the torque match the preset target values. The angle of rotation sensor is located above the key head and consists of a rotary potentiometer, the resistance part of which is non-rotatably connected to the key head. The tap arm of the rotary potentiometer is connected to an angle encoder arm which is designed as a relatively rigid cable. The free end of the cable is attached to a fixed reference part, so that it does not change its position when the key is turned and thus the tap arm of the potentiometer is also held in a fixed position. The angle of rotation is determined on the basis of the change in resistance due to the relative movement between the tapping arm and the resistance body. The extent to which the resistance part of the potentiometer can move relative to the fixed tapping arm when the key is turned is determined and predetermined by the length of the resistance part. Therefore, the hand wrench cannot be turned over any area. Since the angle encoder arm acts on the tap arm above the key head, a tilting movement of the key head causes a change in the position of the angle encoder arm and key head. This also changes the position of the tap arm relative to the resistance part of the potentiometer, so that a misalignment is measured.
Bei dem bekannten Handschlüssel kann anstelle des Drehpotentiometers auch ein Messwertaufnehmer verwendet werden, der einen mit dem Schlüsselkopf verbundenen optischen Detektor und ein mit optisch erkennbaren Markierungen versehenes Impulsrad aufweist. Zur korrekten Messung des Drehwinkels darf sich die Lage des Impulsrades bei Drehung des Schlüssels nicht ändern. Das Impulsrad ist hierzu als Scheibe hoher Trägheit ausgebildet, die reibungsarm am Schlüsselkopf gelagert ist. Mit dieser Messeinrichtung kann der Drehwinkel jedoch nicht exakt gemessen werden, da die Scheibe ihre Lage beim Betätigen des Handschlüssels nicht exakt beibehält.In the case of the known hand-held key, instead of the rotary potentiometer, it is also possible to use a measurement sensor which has an optical detector connected to the key head and a pulse wheel provided with optically recognizable markings. For correct measurement of the angle of rotation, the position of the impulse wheel must not change when the key is turned. For this purpose, the impulse wheel is designed as a disk with high inertia, which is mounted on the key head with low friction. With this measuring device, however, the angle of rotation cannot be measured exactly, since the disk does not exactly maintain its position when the hand key is actuated.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ratschenhandschlüssel zu schaffen, bei dem der Drehwinkel exakt gemessen wird und der einfach mit der Hand zu führen ist.The invention has for its object to provide a ratchet hand wrench in which the angle of rotation is measured exactly and which is easy to use by hand.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäss vorgesehen, dass der Winkelgeberarm unterhalb des Schlüsselkopfes angeordnet ist, dass der Detektor an der Unterseite des Schlüsselkopfes angeordnet und das Impulsrad drehfest mit dem Winkelgeberarm gekoppelt ist, dass die Auswerteelektronik aus einem freiprogrammierbaren Mikroprozessor besteht, in den über eine Tastatur Zahlenwerte und/oder Anweisungen eingebbar sind und dem Speicher für die Eingabe- und die jeweiligen Verschraubungswerte sowie eine Anzeige für die Eingaben und/oder noch fehlenden Eingaben zugeordnet sind, wobei die Anzeige dem Benutzer während des Anziehens der Schraube den jeweiligen Verschraubungszustand anzeigt, und dass in der Verlängerung der Abtriebswelle über dem Schlüsselkopf ein Abstützkopf zum Angreifen mit der Hand drehbar gelagert ist.To achieve this object, it is provided according to the invention that the angle transmitter arm is arranged below the key head, that the detector is arranged on the underside of the key head and the pulse wheel is rotatably coupled to the angle transmitter arm, that the evaluation electronics consist of a freely programmable microprocessor, in which a keyboard is used Numerical values and / or instructions can be entered and are assigned to the memory for the input and the respective screw connection values as well as a display for the inputs and / or missing entries, the display showing the user the respective screw connection state while tightening the screw, and that in the extension of the output shaft above the key head, a support head for gripping by hand is rotatably mounted.
Bei dem erfindungsgemässen Handschlüssel ist der Winkelgeberarm unterhalb des Schlüsselkopfes angeordnet und drehfest mit dem Impulsrad gekoppelt. Unterhalb des Schlüsselkopfes befindet sich der Detektor, der sich bei Drehung des Handschlüssels relativ zu dem Impulsrad dreht, das aufgrund des an einem Bezugsteil fixierten Winkelgeberarms ortfest ist. Auf diese Weise kann der Drehwinkel exakt erfasst werden.In the hand wrench according to the invention, the angle transmitter arm is arranged below the key head and is coupled to the impulse wheel in a rotationally fixed manner. Below the key head is the detector, which turns when the hand key is rotated relative to the pulse wheel, which is fixed in place due to the angle encoder arm fixed to a reference part. In this way, the angle of rotation can be detected exactly.
Beim Anziehen einer Schraube mit dem erfindungsgemässen Handschlüssel befindet sich der Winkelgeberarm aufgrund seiner Anordnung unterhalb des Schlüsselkopfes, ungefähr in Höhe des Kopfes der festzuziehenden Schraube. Die beim Verschrauben möglicherweise entstehenden seitlichen Kippvorgänge des Schlüsselkopfes um den Schraubenkopf (Pendelbewegungen) können sich daher auf die Lage des Winkelgeberarms nicht auswirken, so dass Winkelmessfehler weitestgehend ausgeschlossen sind.When tightening a screw with the hand wrench according to the invention, the angle transmitter arm is due to its arrangement below the key head, approximately at the level of the head of the screw to be tightened. The lateral tilting of the key head around the screw head (pendulum movements) that may occur during screwing cannot therefore affect the position of the angle encoder arm, so that angle measurement errors are largely excluded.
Bei dem erfindungsgemässen Handschlüssel kann beim Festziehen einer Schraube über den kugelgelagerten Abstützkopf eine Haltekraft auf den Schlüsselkopf aufgebracht werden. Dadurch kann ein Kippen des Schlüsselkopfes beim Festschrauben verhindert werden, so dass die Anziehkraft fast vollständig in ein Anziehdrehmoment umgesetzt wird. Wegen der Kugellagerung entstehen beim Abstützen des Abstützkopfes mit der Hand keine Zusatzmomente und damit auch keine auf die Zusatzmomente zurückzuführenden Messfehler.With the hand wrench according to the invention, a holding force can be applied to the key head when a screw is tightened via the ball-bearing support head. This prevents the key head from tilting when tightening, so that the tightening force is almost completely converted into a tightening torque. Because of the ball bearings, there are no additional moments when the support head is supported by hand and therefore no measurement errors due to the additional moments.
Der erfindungsgemässe Handschlüssel zeichnet sich durch eine einfache Bedienung, auch ohne Bedienungsanleitung, aus, da der eingebaute Mikroprozessor auf der Anzeige auf ein Stichwort hin die jeweils noch fehlenden Eingaben anzeigt. Ausserdem ist eine objektive Qualitätsbeurteilung der Verschraubung, die dem Benutzer angezeigt wird und dokumentierbar ist, durch die Eingabe von Sollwerten und Toleranzgrenzen in den Mikroprozessor über die Tastatur und durch die Speicherung dieser Werte gewährleistet.The handheld key according to the invention is characterized by simple operation, even without operating instructions, since the built-in microprocessor on the display indicates the missing entries in response to a keyword. In addition, an objective quality assessment of the screw connection, which is displayed to the user and can be documented, is guaranteed by entering setpoints and tolerance limits in the microprocessor via the keyboard and by storing these values.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 10.Further advantageous refinements of the invention result from
Nachfolgend wird anhand der Figuren ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.An exemplary embodiment of the invention is explained in more detail below with reference to the figures.
Es zeigen:
- Fig. einen Teilschnitt durch den Kopf einer beispielsweisen Ausführungsform des Ratschenhandschlüssels,
- Fig. 2 die mittels einer Hülse nach unten verlegte Basis mit einem ihr zugeordneten in Achsrichtung verstellbaren Abstützbezugspunkt für den Winkelgeberarm,
- Fig. ein Blockschaltbild der Auswerteeinheit einschliesslich der Messwertaufnehmer für das Anziehdrehmoment und den Drehwinkel,
- Fig. 4 einen Ratschenhandschlüssel in perspektivischer Darstellung.
- 1 shows a partial section through the head of an exemplary embodiment of the ratchet hand wrench,
- 2 shows the base, which is laid down by means of a sleeve, with a support reference point for the angle transmitter arm which is adjustable in the axial direction,
- 1 shows a block diagram of the evaluation unit including the measuring sensors for the tightening torque and the angle of rotation,
- Fig. 4 shows a ratchet hand wrench in perspective.
Wie die Fig. zeigt, ist an der Unterseite des Kopfes 1 des mit einem Betätigungsarm 2 versehenen Ratschenhandschlüssels 3 eine Reflexsonde 4 angebracht, die beim Ausführungsbeispiel durch eine kleine Halbleiterleichtdiode 4' (als Sender) und einem Fototransistor 4" als Empfänger aufweisende Reflexlichtschranke verkörpert ist (vergl. hierzu Fig. 3). An der relativ zum Abtrieb drehbaren Basis 5 des Schlüssels 3 ist ein Impulsrad 6 befestigt. Die Strahlungsebene der Reflexsonde liegt achsparallel zur Längsachse der Abflachungen 7 aufweisenden Schlüsselabtriebsfläche 8. Dementsprechend ist das der Reflexsonde 4 zugeordnete Impulsrad 6 zylindrisch ausgebildet und mit einer achsparallelen Strichteilung 9 versehen. Eine solche Anordnung der Reflexsonde und des Impulsrades erlaubt ein relativ grosses Axialspiel und verhältnismässig grosse Montagetoleranzen. Die in gleicher Richtung wie die Abtriebswelle 8 liegende Basis 5, mit der eine Haltegabel 10 beispielsweise durch Schraubung mechanisch verbunden ist, erlaubt eine Drehung des Handschlüssels auch über 360°, so dass auch in diesen Bereichen Anziehvorgänge durchführbar sind.As shown in the figure, a
Auf dem über den Ratschenkopf 1 nach oben überstehenden Ende der Abtriebswelle 8 ist ein Abstützkopf 11 mittels eines Kugellagers 12 drehbar gelagert. Der Abstützkopf ist für das leichte Voranziehen der Schraube mit der Abtriebswelle zweckmässigerweise durch bekannte Mittel verrastbar. Zum Eindrehen der Schraube bis zu deren Anlage am Werkstück kann am Abstützknopf gedreht oder im Bedarfsfall auch getrennt werden. Das letztere dann, wenn ein Durchlauf der Schraube beim «Ratschen» verhindert werden soll. Der Abstützknopf 11 kann bei beengten Verhältnissen abgenommen oder auch auf eine Verlängerung aufgesetzt werden. Durch die über den Abstützknopf aufgebrachte Querkraft als Reaktion auf die Zugkraft am Handgriff ist eine zentrische Krafteinleitung weitestgehend gewährleistet, so dass auf Zusatzmomente zurückzuführende Messfehler ausgeschaltet sind.A
Die Funktionsweise der Drehwinkelmesseinrichtung ist wie folgt:The rotation angle measuring device works as follows:
Während des Anziehens der hier nichtgezeichneten Schraube ist die Ratsche 13 fest. Daher dreht sich die Reflexsonde 4 mit dem Betätigungsarm 2 des Schlüssels und der Abtriebswelle 8 um den gleichen Winkel wie die Schraube.The
Basis 5 und Impulsrad 6 stehen still. Damit entsteht eine Relativbewegung zwischen der Reflexsonde 4 und dem Impulsrad 6 mit der Folge einer Impulserzeugung für die Drehwinkelmessung. Die erhaltenen Impulse werden über einen geeigneten Impulsformer einem Mikroprozessor zugeführt.
Zur Verbesserung der Auflösung wird zwischen der Reflexsonde 4 und dem Impulsrad 6 eine fest mit der Abtriebswelle 8 verbundene Gegenblende 14 mit der gleichen Teilung wie das Impulsrad eingefügt.To improve the resolution between the
Diese Gegenblende verhindert zugleich, dass eine eventuelle Nachgiebigkeit der Ratsche in das Messergebnis eingeht. Ausserdem kann mit einer solchen Gegenblende die Erzeugung von Winkelimpulsen während des Nachholvorganges unterdrückt und der Drehwinkel der Abtriebswelle bezogen auf die Basis direkt gemessen werden.This counter visor also prevents a possible flexibility of the ratchet in the measurement result. In addition, with such a counter screen, the generation of angular pulses during the catch-up process can be suppressed and the angle of rotation of the output shaft based on the base can be measured directly.
Die vorzugsweise aus einer Dehnungsmessstreifen-Brücke (DMS-Brücke) 15 und einem A/D Wandler 16 bestehende Einrichtung zur Drehmomentmessung ist in dem Handschlüssel angeordnet (siehe Fig. 3).The device for torque measurement, which preferably consists of a strain gauge bridge (DMS bridge) 15 and an A /
Wie in Fig. 2 veranschaulicht ist, kann die Basis 5 mit Hilfe einer Verlängerungshülse 18 nach unten verlegt werden. Damit kann der Abstütz-Bezugs-Punkt 19 (Magnet) auch bei Verlängerungen in der Nähe der Schraube angebracht werden. Dadurch können auf Pendelbewegungen der Bedienungsperson zurückzuführende Winkelfelder sehr klein gehalten werden. Die Verlängerungshülse 18 wird mit der Basis 5 fest verbunden. Durch sie erstreckt sich koaxial ein Verlängerungsschaft 8', der auf den Vierkant 20 aufgesteckt ist und am anderen Ende einen Vierkant 20' aufweist. Die Verlängerungshülse 18 ist mit einer zweiten Basis 5' versehen, an der die zweite Haltegabel 10' angreift, die mit dem Abstütz-Bezugspunkt 19 über einen Schaft verbunden ist.As illustrated in FIG. 2, the
Aus dem Blockschaltbild gemäss Fig. 3 ist ersichtlich, dass der von der Halbleiterdiode 4' beispielsweise in Form einer GaAs-Diode emittierte Lichtstrahl über die Gegenblende 14 zum Impulsrad 6 gelangt und von diesem entsprechend der Strichteilung auf einen beispielsweise als Fototransistor ausgebildeten Empfänger 4" zurückgeworfen wird. Nach geeigneter Umformung der im Empfänger ankommenden Lichtimpulse in einem Impulsformer 21, gelangen diese in den Mikroprozessor 22. Dementsprechend werden auch die mit Hilfe der DMS-Messbrücke 15 ermittelten Drehmomentwerte nach Umwandlung im A/D Wandler 16 dem Mikroprozessor zugeführt.3 shows that the light beam emitted by the semiconductor diode 4 ', for example in the form of a GaAs diode, reaches the
Der Mikroprozessor ist mit einer Tastatur 23 ausgerüstet, mittels derer die jeweils gewünschten Daten (Sollwerte, Grenzwerte, Anziehverfahren, etc.) eingebbar sind; (Vorgabewerte).The microprocessor is equipped with a
Dabei besteht die Möglichkeit, die Daten bzw. Einstellungen für eine Vielzahl unterschiedlicher Schraubfälle einzugeben und in nummerierten Speichern 24 festzuhalten, so dass die Daten bei späterem Bedarf oder Wiedergebrauch einfach abrufbar sind.It is possible to enter the data or settings for a large number of different screwing cases and to store them in numbered
Die während einer Vielzahl von Verschraubungsvorgängen erreichten Endwerte können jeweils mit Daten und Uhrzeit gespeichert werden.The end values reached during a large number of screwing operations can be saved with data and time.
Zu diesem Zweck ist dem Mikroprozessor eine entsprechende Quarzuhr 25 zugeordnet.For this purpose, a corresponding
Zu irgendeinem beliebigen Zeitpunkt, beispielsweise dann, wenn alle Verschraubungen an einem Fahrzeug beendet sind, können die gespeicherten Werte abgerufen werden. An dem Mikroprozessor ist des weiteren ein Datenspeicher 26 angeschlossen. Die Daten einschliesslich eines vorher eingegebenen Codes für den Bediener und den Kundenauftrag können im Bedarfsfall abgerufen werden, beispielsweise während der Zeiten, in welchen der Handschlüssel nicht benötigt wird und sich in einer Ablageposition befindet (Betriebspausen).The stored values can be called up at any time, for example when all screw connections on a vehicle have been completed. A
Die Dateneingabe kann unmittelbar einen Kontrollstreifendruck bewirken oder in allgemeinen Systemen der Datenverarbeitung gespeichert werden, um auf den Begleitpapieren des Produktes dokumentiert zu werden. Ein derartiger Drukker ist in Fig. 3 mit 27 bezeichnet.The data entry can directly result in a control strip print or be saved in general data processing systems in order to be documented on the accompanying documents of the product. Such a printer is designated 27 in FIG. 3.
Dem in den Handschlüssel eingebauten Mikroprozessor 22 ist eine alpha-numerische Anzeige 29 zugeordnet, auf welcher der Mikroprozessor durch ein Stichwort die jeweils nächsten noch fehlenden Eingaben angibt. Damit ist eine sichere Bedienung auch ohne Gebrauchsanweisung gewährleistet.An alpha-
Der Benutzer des Schlüssels wird während des Anziehens der betreffenden Schraube in verschiedenen Phasen geführt. Diese können beispielsweise wie folgt aufgegliedert sein:
- Phase 1: Die Schraube liegt an, die Wnikelzählung beginnt.
- Phase 2: Die Schraube ist etwa zu 50% angezogen.
- Phase 3: Die Schraube ist etwa zu 90% angezogen.
- Phase4: Die Schraubverbindung ist fest, die Anziehwerte der Schraube liegen im Toleranzbereich.
- Phase 5: Die Schraube ist zu stark angezogen.
- Phase 1: The screw is in contact, the particle counting begins.
- Phase 2: The screw is about 50% tightened.
- Phase 3: The screw is about 90% tightened.
- Phase4: The screw connection is firm, the tightening values of the screw are within the tolerance range.
- Phase 5: The screw is tightened too much.
Die Anzeige kann durch einen Balken, dessen Länge der momentanen Anzugsphase entspricht, erfolgen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, den einzelnen Anziehphasen bestimmte Farblichtsignale zuzuordnen. So kann die Phase 1 durch eine Dauer-Gelblicht abstrahlende Lampe 30 und die zweite Phase durch dieselbe Lampe in Blinkbetrieb sichtbar gemacht sein. Zur Kenntlichmachung der dritten Phase ist eine weitere Lampe 31 vorgesehen, die im Wechsel mit der Lampe 30 grün blinkt, so dass gelb im Wechsel mit grün blinkt.The display can be made by a bar, the length of which corresponds to the current tightening phase. Another possibility is to assign certain colored light signals to the individual tightening phases. For example,
Der vierten Phase ist die Lampe 31 mit Dauer-Grünlicht zugeordnet. Im Fehlschraubfall, dem die Phase 5 entspricht, empfiehlt sich eine Lampe 32 mit Dauer-Rotlicht.The fourth phase is assigned the
Es besteht alternativ oder zugleich die Möglichkeit, die Farblichtsignale mittels entsprechender Leuchtringe am Handgriff des Schlüssels zur Wirkung zu bringen, so dass sie von allen Seiten und Lagen leicht erkennbar sind.Alternatively or at the same time, there is the possibility of using colored light signals on the handle of the key to activate the colored light signals so that they can be easily recognized from all sides and positions.
Zusätzlich oder alternativ kann der Mikroprozessor 22 auch auf einen akustischen Signalgeber 33 arbeiten, welcher die einzelnen Phasen durch Signale durch unterschiedliche Frequenzen und Wiederholzeiten erkennbar macht.Additionally or alternatively, the
Die Grenzen zwischen den Anziehphasen 1, 2 und 3 werden nicht eingegeben, sondern automatisch errechnet. Dies bedeutet eine Vereinfachung der Bedienung.The limits between tightening
Die Auflagefläche des Handschlüssels ist so gestaltet, dass der Schlüssel, während er abgelegt ist, die Durchführung verschiedener Zusatzfunktionen ermöglicht. So können die im Schlüssel eingebauten Batterien über eine zum Ladegerät führende Leitung aufgeladen werden. Es ist indessen auch möglich, die Batterien induktiv aufzuladen. Des weiteren können die im Mikroprozessor gespeicherten Daten abgefragt bzw. ausgedruckt und neue Daten in den Mikroprozessor bzw. in den oder die Speicher eingegeben werden.The support surface of the hand key is designed so that the key, while it is stored, enables various additional functions to be carried out. The batteries installed in the key can be charged via a line leading to the charger. However, it is also possible to charge the batteries inductively. Furthermore, the data stored in the microprocessor can be queried or printed out and new data can be entered into the microprocessor or into the memory or memories.
Es besteht die Möglichkeit, den Drucker 27 als Einheit mit dem Batterieladegerät 34 in die Werkzeugablage einzugliedern.There is the possibility of integrating the
Zur Erweiterung des Arbeitsbereiches eines Handschlüssels nach der Erfindung kann der Betätigungsarm 2 bzw. das Griffrohr teleskopartig verlängerbar ausgebildet sein. Für streckgrenzgesteuerte Anziehverfahren werden die Vorgabewerte aus den eingegebenen Nenn- oder Grenzwerten für Drehmoment und -Winkel theoretisch mathematisch abgeleitet, so dass keine zusätzliche Bedienung erforderlich ist.In order to expand the working range of a hand key according to the invention, the
Durch geeignete Programmierung können auch Verfahren zur Qualitätsbeurteilung verwendet werden, die bisher wegen komplizierter Auswertemechanismen in der Praxis nicht einsetzbar waren.Appropriate programming can also be used for quality assessment procedures that could not previously be used in practice due to complicated evaluation mechanisms.
Wie in Fig. 4 angedeutet ist, enthält der Handschlüssel im Handgriffteil 2' eine Steckbuchse 35, in welche zum Laden der im Schlüssel befindlichen Batterien ein mit einer Zuleitung 36 verbundener Stecker 37 einsetzbar ist.As indicated in FIG. 4, the hand key contains a
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