EP0198304A2 - Vorrichtung zum streckgrenzüberschreitenden Anziehen einer Schraubverbindung - Google Patents

Vorrichtung zum streckgrenzüberschreitenden Anziehen einer Schraubverbindung Download PDF

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EP0198304A2
EP0198304A2 EP86104361A EP86104361A EP0198304A2 EP 0198304 A2 EP0198304 A2 EP 0198304A2 EP 86104361 A EP86104361 A EP 86104361A EP 86104361 A EP86104361 A EP 86104361A EP 0198304 A2 EP0198304 A2 EP 0198304A2
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EP
European Patent Office
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torque
handle
housing
angle
rotation
Prior art date
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EP86104361A
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English (en)
French (fr)
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EP0198304A3 (en
EP0198304B1 (de
Inventor
Klaus Neuhaus
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Stahlwille Eduard Wille GmbH and Co KG
Original Assignee
Eduard Wille GmbH and Co KG
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Publication date
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Priority to AT86104361T priority patent/ATE39641T1/de
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Publication of EP0198304A3 publication Critical patent/EP0198304A3/de
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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

Definitions

  • a screwing tool of the type described in the opening paragraph having a disk with an angular scale arranged coaxially with the axis of rotation of the gripping of the tool and a display marking interacting with the angular scale, the disk having the angular scale and the Display markings can be rotated relative to each other coaxially to the axis of rotation of the socket and, on the one hand, are non-rotatably connected to the screwing tool and, on the other hand, are secured to the workpiece against rotation.
  • this known screwing tool has the advantage that only a single tool is required to tighten the screw connection beyond the yield point, it is first of all necessary to tighten it up to the stopping point, i.e.
  • the invention has for its object to tighten the screw connection up to the joining torque, i.e. to the starting point of the angle of rotation measurement, and to enable further tightening beyond the yield point by means of the angle of rotation control in a continuous tightening process.
  • the screw connection is first tightened until a predetermined torque corresponding to the joining torque is reached.
  • the angle indicator remains in its zero position due to the locking device.
  • An adjustment movement, which attempts to adjust the angle indicator from the device for measuring the angle of rotation, is taken up by the slip clutch.
  • the lock is released.
  • the angle indicator is rotated as the suit moves further. The angle indicator thus automatically shows the angle by which the screw connection has been turned even further after the joining torque has been reached.
  • the transmission can also contain a freewheel. In this way, the return movement during the follow-up is not transferred to the rotation angle indicator.
  • the device contains a housing tube 1 of preferably rectangular cross section.
  • An insertion tool 2 can be inserted into one end of the housing tube 1 and can be designed as a ratchet, square or ring or combination wrench tool. This results in a large variety of variations.
  • a handle 3 which is pivotably mounted in the housing tube 1.
  • the handle 3 is pivotably supported by parallel guidance, via two pairs of levers made of levers 4, 6, so that the levers 4 and 6 of each pair are mounted at the ends in the handle.
  • the other ends of the levers 4, 6 are articulated on a connecting body 7 which is fastened to the housing tube 1 on the latter.
  • the handle 3 is U-shaped in cross-section and, with the free U-legs 8, comprises the connecting body 7 and the associated end 9 of the housing tube 1.
  • the end 9 also has a U-shaped cross-section.
  • the height of the free vertical U-leg corresponds approximately to half the height of the housing tube 1.
  • a bending rod 11, preferably designed as a flat spring, is arranged within the handle 3. The bending rod 11 is fastened at one end to the upper bearing axis 12 of the swivel lever 4 and at the other end in an adjusting slide 13.
  • the adjusting slide 13 is guided in the handle 3 so as to be displaceable perpendicular to the longitudinal axis of the handle.
  • An adjusting screw 16 runs through a threaded bore 14 of the adjusting slide 13.
  • the adjusting screw 16 lies at one end on a contact surface 17 in the handle 3.
  • the adjusting screw 16 has a hexagon socket.
  • the stop 18 is formed by a screw bolt which is screwed into the connecting body 7. The distance between the screw bolt and the bending rod 11 is adjustable.
  • the stop 18 is preferably located in the region of the center of the bending rod 11 and runs parallel to the direction of displacement according to the arrow Y. The stop 18 is used to calibrate the torque setting device. After calibration, the following dependency results: The greater the distance of the bending rod 11 from the stop 18, the smaller the resistance to be overcome up to the end position of the handle 3.
  • the distance of the bending rod 11 from the stop 18 is due to the change in position of the bending rod 11 adjustable by means of the connecting body 7.
  • the resistance was smaller because the bending rod 11 is less bent.
  • the force required to overcome the respective resistance is applied to the handle 3 and generates a torque in the screw connection to be tightened via the housing tube 1 acting as a force arm.
  • a scale 15 for the magnitude of the tightening torque to be applied is attached to the setting slide 13 in the region of an opening 19 (see FIG. 4) in the end of the handle 3.
  • the required tightening torque or joining torque can be preset.
  • a rotation angle measuring device is triggered, which is described further below.
  • the trigger mechanism consists of a trigger lever 21 which is pivotally mounted in a bearing block 33 of the connecting body 7.
  • the release lever 21 assumes a position running approximately parallel to the longitudinal axis of the housing tube. This position corresponds to the starting position before actuation.
  • a trigger stop 24 is screwed into the handle 3 above the rear end of the trigger lever 21.
  • the distance of the trigger stop 24 from the trigger lever 21 is adjusted in the initial position of the handle so that after the handle reaches the end position, the trigger lever is pivoted into a trigger position. This triggers an angle indicator.
  • the setting slide 13 can also be rigid. Then the adjustment is made exclusively by adjusting the stop 18.
  • the magnitude of the torque in each of the adjustment variants described also essentially depends on the rigidity of the bending rod and the length of the housing tube 1.
  • a device for measuring the angle of rotation includes a head gear 26 which can be rotated about a vertical axis of rotation Z in the front end of the housing tube 1.
  • the vertical axis of rotation Z coincides with the axis of rotation of a screw connection to be tightened, which is not shown.
  • a square 27 can be inserted coaxially, to which a lever 28 is pivotally and rotatably attached.
  • a magnet 29 is rotatably attached about the axis of the angled end. This magnet 29 is used for the non-positive fixing of the lever arm 28, e.g. on a component that has the screw connection to be tightened. Instead of the positive connection, there can also be a positive connection.
  • the starting position for the rotation angle measurement is fixed at the same time, since the lever 28 is connected to the head gear 26 in a rotationally fixed manner via the square 27.
  • the rotation of the head gear relative to the housing tube 1 is a measure of the angle of rotation of the twist of the screw connection to be tightened.
  • a toothed belt 31 which is in engagement with the head gear 26, the relative rotation of the head gear 26 is transmitted in a ratio of 1: 1 to an angle display device, as described below.
  • the rotation of the head gear 26 about the axis of rotation Z of the screw connection to be tightened can be converted into a rotation about an axis perpendicular thereto, which runs in the longitudinal direction of the housing tube 1, with simple means. This results in an extremely space-saving construction.
  • the toothed belt 31 lies after the looping of the head gear 26 in a plane perpendicular to the axis of rotation of the gear. Both strands of the toothed belt are then guided over deflection rollers 32 to a deflection gear 33, the axis of rotation of which runs perpendicular to the axis of rotation of the head gear 26 in the direction of the longitudinal axis of the housing tube 1.
  • the deflection gear 33 and the deflection rollers 32 are mounted on a bearing body 34.
  • the bearing body 34 is guided displaceably in the housing tube 1, specifically against the pressure of a helical spring 35.
  • the connecting rod 36 is rotatably mounted with the deflection gear 33 and the angle indicator 37, but is displaceable in the longitudinal direction and can also compensate for slight inclinations. This can compensate for misalignments and assembly inaccuracies as well as twisting of the housing tube and thus avoid impairments.
  • the connecting rod 36 is formed at its ends as a flat edge which is guided in a slot 38.
  • the slots 38 are formed in extensions 39, 41 of the deflection gear 33 or the shaft 44 of the angle indicator 37. The flat edge ends are held in the slots of the extensions 39, 41 by means of compression springs 42.
  • the angle indicator 37 contains a shaft 44 which is mounted in a housing 45 and is secured on both sides of the bearing bore against displacement and which is coupled to the connecting rod 36 at the outer shaft end and thereby follows every rotary movement of the head gear 26.
  • a freewheel 46 in the form of a needle freewheel is mounted on the inner shaft end.
  • the freewheel 46 is pressed into a drive bush 47 enclosing this with its housing.
  • the freewheel 46 locks in the direction of rotation of the shaft 44 according to the arrow t.
  • the drive bushing 47 is made of steel and adheres with its end face provided with a circumferential shoulder 48 to the inside of a disc-shaped double-acting permanent magnet 49.
  • the permanent magnet 49 is inserted as the bottom in the scale drum 43 and is firmly connected to it.
  • the scale drum encloses the drive bushing 47 and is guided radially by its shoulder 48.
  • the permanent magnet 49 and the scale drum 43 are taken along as a result of the magnetic force and the frictional force that occurs.
  • a reset disk 52 is mounted in the housing 45 so that it cannot move by means of a one-piece bearing projection 53.
  • the permanent magnet 49 adheres with its outside to the end face of the reset disk 52. This end face is smaller than the end face of the drive bush 47. This results in a lower driving friction force caused by the magnetic force.
  • An attachment disk 58 is fastened on a pin of the reset disk 52 which projects out of the housing 45 to the rear.
  • the attachment disc By means of a compression spring 59 which is arranged all around in the attachment disc, the spring force of which acts in the direction of rotation 111 and is greater than the entraining friction force counteracting rotation, the attachment disc is held together with the reset disc against a fixed stop of the housing 45.
  • a rotary movement of the reset disk 52 of approximately 60 ° against the resistance of the compression spring 59 can be initiated by hand via an actuating pin 57 which is fixed radially in the attachment disk and projects through an opening in the housing tube 1.
  • the scale drum 51 In the area of the reset disk 52, the scale drum 51 has a cylindrical extension 54.
  • a locking lug 56 is formed, which cooperates with the release lever 21 of the torque device.
  • the device described works as follows. If the release lever 21 is in the starting position shown in FIG. 3, the sperm nose 56 of the scale drum 43 rests on its tip, so that rotation of the scale drum 43 and the permanent magnet 49 in the direction of rotation 1 is blocked. If the shaft 44 is now rotated during the tightening process due to the rotation of the head gear 26 in the direction of arrow I, the drive bushing 47 is taken along due to the freewheel lock of the freewheel 46 while overcoming the frictional force between the drive bushing 47 and the permanent magnet 49 locked with the scale drum 43. If the torque-responsive device is triggered by lifting the release lever 21 above the spermase, the spermase 56 is released and thereby the scale drum 43 is released with the permanent magnet 49.
  • the scale drum 43 remains in the position reached, so that the individual angular steps on the scale drum are added. This is possible due to the fact that when the shaft 44 rotates back in the direction II due to the now effective freewheel 46, there is no entrainment of the drive bush 47 and the scale drum 51 remains fixed with the permanent magnet 49 by the adhesive connection of both the drive bush 47 and the fixed reset disk 52. After the tightening process and release of the handle 3, the release lever 21 returns to its starting position and is ready to lock.
  • the device according to the invention is characterized in that it can be made very compact, so that it can be used without difficulty even in places which are difficult to access. It can also be used to carry out the tightening process that exceeds the yield point by means of rotation angle control in one tightening process without stopping or stopping.

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Abstract

Zum streckgrenzüberschreitenden Anziehen einer Schraubverbindung mittels einer Drehwinkelsteuerung ist ein Winkelanzeiger (37) durch eine Einrichtung zur Messung des Drehwinkels über eine Rutschkupplung (47,49) antreibbar. Der Winkelanzeiger (37) ist durch eine Arretiervorrichtung in einer Nullstellung arretierbar. Eine auf Drehmoment ansprechende Einrichtung (11,18,24) spricht auf das über Griff und Gehäuse (1) auf die Schraubverbindung ausgeübte Drehmoment an, wenn dieses Drehmoment einen vorgegebenen Wert überschreitet. Durch diese Einrichtung ist die Arretiervorrichtung auslösbar. Es wird so die Schraubverbindung bis zum Erreichen des Fügemoments angezogen. Das anschließende streckgrenzüberschreitende Anziehen geschieht nach dem Drehwinkel.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum streckgrenzüberschreitenden Anziehen einer Schraubverbindung um eine Achse mittels Drehwinkelsteuerung, enthaltend
    • (a) ein rohrförmiges Gehäuse,
    • (b) ein an einem Ende des rohrförmgen Gehäuses angeordnetes Kopfstück zur Verbindung mit der Schraubverbindung und
    • (c) einen Griff am entgegengesetzten Ende des Gehäuses,
    • (d) eine Einrichtung zur Messung des Drehwinkels beim Anziehen der Schraubverbindung mit einem Winkelanzeiger.
  • Aus der DE-OS 29 14 287 ist ein Schraubwerkzeug der eingangs beschriebenen Art bekannt, wobei das Schraubwerkzeug eine Scheibe mit einer gleichachsig zur Drehachse der Anfassung des Werkzeuges angeordneten Winkelskala und einer mit der Winkelskala zusammenwirkenden Anzeigemarkierung aufweist, wobei die die Winkelskala aufweisende Scheibe und die Anzeigemarkierung gleichachsig zur Drehachse der Anfassung gegeneinander verdrehbar und einerseits drehschlüssig mit dem Schraubwerkzeug verbunden und andererseits gegen Mitdrehen gesichert am Werkstück gehaltert sind. Dieses bekannte Schraubwerkzeug besitzt zwar den Vorteil, daß nur ein einziges Werkzeug zum Anziehen der Schraubverbindung über die Streckgrenze hinaus erforderlich ist, jedoch ist zunächst ein Anziehen nur bis zum Haltepunkt, d.h. bis zum Erreichen des Fügedrehmomentes möglich. Danach muß zunächst die Scheibe auf den gewünschten Drehwinkel eingestellt werden, und danach kann erst das weitere Anziehen erfolgen. Somit muß der Anziehvorgang für zusätzliche Manipulationen unterbrochen werden. Desgleichen muß beim Nachfassen während des Anziehvorganges, wie es aus Platzgründen oder wegen der Arbeitshaltung des Bedienenden notwendig sein kann und weshalb z.B. eine Knarre vorgesehen ist, der jeweils erreichte Teil-Drehwinkel vor dem Nachfassen abgelesen und die Scheibe vor dem Weiterziehen auf den Rest-Drehwinkel eingestellt werden. Dies erfordert besonders bei mehrmaligem Nachfassen einen erheblichen Zeitaufwand und kann zu Anziehfehlern führen. Darüber hinaus ist das Einstellen der Winkelscheibe an schwer zugänglichen Stellen schwierig und ebenfalls das Ablesen derselben. Darüber hinaus kann dieses Werkzeug nicht bei Schraubverbindungen eingesetzt werden, die schwer zugänglich sind und wo nur ein geringer Raum zum Anziehen vorhanden ist, da die Winkelscheibe einen erheblichen Platz erfordert und darüber hinaus auch noch Raum erforderlich ist, um mit der Hand jeweils die Winkelscheibe einstellen zu können.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Anziehen der Schraubverbindung bis zum Fügedrehmoment, d.h. bis zum Anfangspunkt der Drehwinkelmessung, und das weitere, die Streckgrenze überschreitende Anziehen mittels der Drehwinkelsteuerung in einem kontinuierlichen Anziehprozeß zu ermöglichen.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß
    • (e) der Winkelanzeiger durch die Einrichtung zur Messung des Drehwinkels über eine Rutschkupplung antreibbar ist,
    • (f) der Winkelanzeiger durch eine Arretiervorrichtung in einer Nullstellung arretierbar ist,
    • (g) eine auf Drehmoment ansprechende Einrichtung vorgesehen ist, die auf das über den Griff und das Gehäuse auf das Kopfstück und die Schraubverbindung ausgeübte Drehmoment anspricht, wenn dieses Drehmoment einen vorgegebenen Wert überschreitet, und
    • (h) die Arretiervorrichtung bei Ansprechen der auf Drehmoment ansprechenden Einrichtung auslösbar ist.
  • Es erfolgt so zunächst ein Anziehen der Schraubverbindung, bis ein vorgegebenes, dem Fügemoment entsprechendes Drehmoment erreicht wird. Der Winkelanzeiger bleibt dabei durch die Arretiervorrichtung in seiner Nullstellung. Eine Stellbewegung, welche von der Einrichtung zur Messung des Drehwinkels her den Winkelanzeiger zu verstellen sucht, wird von der Rutschkupplung aufgenommen. Wenn das Fügemoment erreicht ist, wird die Arretierung gelöst. Dadurch wird der Winkelanzeiger bei weiterer Anzugbewegung verdreht. Der Winkelanzeiger zeigt somit automatisch den Winkel an, um welchen die Schraubverbindung nach Erreichen des Fügemoments noch weiter verdreht worden ist.
  • Um sicherzustellen, daß ein mehrmaliges Nachfassen beim Anziehen keinen Einfluß auf die Anzeige des tatsächlichen Drehwinkels ausübt, kann das Getriebe weiterhin einen Freilauf enthalten. Auf diese Weise wird die Rückbewegung beim Nachfassen nicht auf den Drehwinkelanzeiger übertragen.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
  • Anhand des in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung nun näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1 eine Ansicht des vorderen Bereiches einer Vorrichtung zum streckgrenzüberschreitenden Anziehen einer Schraubverbindung und eines Einsteckwerkzeuges, zum Teil geschnitten,
    • Fig. 2 eine Ansicht des Griffbereiches der Vorrichtung, zum Teil geschnitten,
    • Fig. 3 eine Ansicht des Griffbereichs gemäß Fig. 2, zum Teil geschnitten, in einer um 90° gedrehten Stellung zu Fig. 2,
    • Fig. 4 eine Ansicht gemäß Pfeil IV in Fig. 3,
    • Fig. 5 einen Schnitt durch einen Winkelanzeiger in vergrößerter Darstellung.
  • Zunächst wird anhand der Figuren der Teil der Vorrichtung beschrieben, der das drtehmomentabhängige Anziehen der Schraubverbindung bis zum jeweiligen Fügepunkt ermöglicht. Die Vorrichtung enthält ein Gehäuserohr 1 von vorzusgweise rechteckigem Querschnitt. In das eine Ende des Gehäuserohrs 1 ist ein Einsteckwerkzeug 2 einsteckbar, das als Knarre, Vierkant oder Ring-oder Maulschlüsselwerkzeug ausgebildet sein kann. Damit ergibt sich eine große Variationsvielfalt. Am anderen Ende befindet sich ein im Gehäuserohr 1 - schwenkbar gelagerter Griff 3. Die schwenkbare Lagerung des Griffs 3 erfolgt durch Parallelführung .über zwei Hebelpaare aus Hebeln 4, 6, so daß im Griff die Hebel 4 bzw. 6 jedes Paares endseitig gelagert sind. Mit den anderen Enden sind die Hebel 4,6 an einem Verbindungskörper 7 angelenkt, der innerhalb des Gehäuserohrs 1 an diesem befestigt ist. Der Griff 3 ist im Querschnitt U-förmig ausgebildet und umfaßt mit den freien U-Schenkeln 8 den Verbindungskörper 7 sowie das zugeordnete Ende 9 des Gehäuserohrs 1. Das Ende 9 besitzt ebenfalls einen U-förmigen Querschnitt. Die Höhe der freien senkrechten U-Schenkel entspricht etwa der halben Höhe des Gehäuserohrs 1. Die beschriebene Anordnung erlaubt eine Parallelbewegung des Griffes 3. Diese Bewegung ist in der Ausgangsstellung durch die senkrechte Kante des Gehäuserohres 1 und in der Endstellung durch die waagerechten Kanten der U-Schenkel des Gehäuserohrendes 9 begrenzt. Innerhalb des Griffes 3 ist ein vorzugsweise als Flachfeder ausgebildeter Biegestab 11 angeordnet. Der Biegestab 11 ist mit einem Ende an der oberen Lagerachse 12 der Schwenkhebel 4 und mit dem anderen Ende in einem Einstellschieber 13 befestigt. Der Einstellschieber 13 ist im Griff 3 senkrecht zur Grifflängsachse verschiebbar geführt. Durch eine Gewindebohrung 14 des Einstellschiebers 13 verläuft eine Einstellschraube 16. Die Einstellschraube 16 liegt mit einem Ende an einer Anlagefläche 17 im Griff 3. Am gegenüberliegenden Ende weist die Einstellschraube 16 einen Innensechskant auf. Durch Verdrehen der Einstellschraube 16 erfolgt eine Verschiebung des Einstellschiebers 13 und damit eine entsprechende Verlagerung des im Einstellschieber 13 gelagerten Endes des Biegestabes 11. Diese Verschiebung ist durch den Doppelpfeil Y angezeigt. Beim Anziehen der Schraubverbindung wird der Biegestab 11 zusammen mit dem Griff 3 verschwenkt, bis der Griff in Endstellung an den U-Schenkeln des Gehäuserohrendes 9 anliegt. Im Verlauf dieser Schwenkbewegung kommt der Biegestab 11 an einem Anschlag 18 zur Anlage. Danach läßt sich der Griff 3 nur noch gegen den Widerstand des Biegestabes bis zur Endstellung verschwenken. Der Anschlag 18 wird von einem Schraubbolzen gebildet, der in dem Verbindungskörper 7 eingeschraubt ist. Der Abstand des Schraubbolzens von dem Biegestab 11 ist einstellbar. Vorzugsweise befindet sich der Anschlag 18 im Bereich der Mitte des Biegestabs 11 und verläuft parallel zur Verschieberichtung gemäß dem Pfeil Y. Mittels des Anschlags 18 erfolgt die Eichung der Drehmomenteinstelleinrichtung. Dabei ergibt sich nach der Eichung folgende Abhängigkeit Je größer der Abstand des Biegestabes 11 von dem Anschlag 18 ist, desto kleiner ist der zu überwindende Widerstand bis zur Endstellung des Griffes 3. Der Abstand des Biegestabes 11 vom Anschlag 18 ist durch die Lageveränderung des Biegestabes 11 mittels des Verbindungskörpers 7 einstellbar. Bei Vergrößerung des besagten Abstandes wird der Wider stand kleiner, weil der Biegestab 11 weniger durchgebogen wird. Dabei gilt weiterhin, daß, je kleiner der Abstand des Biegestabes 11 vom Anschlag 18 ist, desto größer der zu überwindende Widerstand wird, da eine große Durchbiegung des Biegestabes erfolgt. Die zur Überwindung des jeweiligen Widerstandes notwendige Kraft wird am Griff 3 aufgebracht und erzeugt über das als Kraftarm wirkende Gehäuserohr 1 in der anzuziehenden Schraubverbindung ein Drehmoment. Auf dem Einstellschleber 13 ist eine Skala 15 für die Größe des aufzubringenden Anzugsdrehmoments im Bereich einer Öffnung 19 (siehe Fig. 4) im Stimende des Griffs 3 angebracht. Dadurch kann das jeweils gewünschte Anzugsdrehmoment bzw. Fügedrehmoment voreingestellt werden. Beim Erreichen dieses voreingestellten Anzugsdrehmoments in Endstellung des Griffes 3 erfolgt die Auslösung einer Drehwinkelmeßvorrichtung, die weiter unten beschrieben wird. Durch eine im Verbindungskörper 7 gelagerte Druckfeder 25, die an dem Biegestab anliegt, erfolgt die Rückstellung des Griffes 3 in seine Ausgangsstellung, wenn der Griff 3 losgelassen wird. Der Auslösemechanismus besteht aus einem Auslösehebel 21, der in einem Lagerbock 33 des Verbindungskörpers 7 - schwenkbar gelagert ist. Gegen das hintere Hebelende drückt von unten eine Druckfeder 23, die zwischen dem Hebelende und dem Verbindungskörper 7 angeordnet ist. Dadurch nimmt der Auslösehebel 21 etwa eine parallel zur Längsachse des Gehäuserohres verlaufende Stellung ein. Diese Stellung entspricht der Ausgangsstellung vor der Betätigung. Oberhalb des hinteren Endes des Auslösehebels 21 ist im Griff 3 ein Auslöseanschlag 24 eingeschraubt. Der Abstand des Auslöseanschlags 24 vom Auslösehebel 21 ist in Ausgangsstellung des Griffes so justiert, daß nach Erreichen der Endstellung des Griffes hierdurch der Auslösehebel bis in eine Auslösestellung geschwenkt wird. Hierdurch wird ein Winkelanzeiger ausgelöst.
  • Der Einstellschieber 13 kann auch starr ausgebildet sein. Dann erfolgt die Einstellung ausschließlich durch Verstellung des Anschlages 18. Die Größe des Drehmoments hängt bei jeder der beschriebenen Einstellvarianten im wesentlichen auch von der Steifigkeit des Biegestabes und der Länge des Gehäuserohres 1 ab.
  • Eine Einrichtung zur Messung des Drehwinkels enthält ein im vorderen Ende des Gehäuserohres 1 um eine vertikale Drehachse Z drehbares Kopfzahnrad 26. Die vertikale Drehachse Z stimmt mit der Drehachse einer anzuziehenden Schraubverbindung, die nicht dargestellt ist, überein. In das Kopfzahnrad 26 ist ein Vierkant 27 gleichachsig einsetzbar, an dem ein Hebel 28 schwenk-und drehbar befestigt ist. An einem abgewinkelten Ende des Hebels 28 ist ein Magnet 29 um die Achse des abgewinkelten Endes drehbar befestigt. Dieser Magnet 29 dient zur kraftschlüssigen Festlegung des Hebelarms 28, z.B. an einem Bauteil, das die anzuziehende Schraubverbindung aufweist. Statt der kraftschlüssigen Verbindung kann auch eine formschlüssige Verbindung vorhanden sein. Dadurch wird gleichzeitig die Ausgangsstellung für die Drehwinkelmessung fixiert, da der Hebel 28 über den Vierkant 27 drehfest mit dem Kopfzahnrad 26 verbunden ist. Bei Verschwenkung des Gehäuserohres 1 um die Drehachse Z, die ebenfalls die Mittel-und Drehachse des Einsteckwerkzeuges 2 bildet, ist somit die Drehung des Kopf zahnrades relativ zum Gehäuserohr 1 ein Maß für den Drehwinkel der Verdrehung der anzuziehenden Schraubverbindung. Mittels eines Zahnriemens 31, der mit dem Kopfzahnrad 26 im Eingriff ist, wird die relative Drehung des Kopfzahnrades 26 im Verhältnis 1:1 auf eine Winkelanzeigevorrichtung übertragen, wie nachfolgend beschrieben. Durch die Verwendung des Zahnriemens 31 kann mit einfachen Mitteln die Drehung des Kopfzahnrades 26 um die Drehachse Z der anzuziehenden Schraubverbindung in eine Drehung um hierzu senkrechte Achse umgesetzt werden, die in Längsrichtung des Gehäuserohres 1 verläuft. Dabei ergibt sich eine äußerst raumsparende Konstruktion. Der Zahnriemen 31 liegt nach der Umschlingung des Kopfzahnrades 26 in einer zur Drehachse des Zahnrades senkrechten Ebene. Beide Trumme des Zahnriemens weden dann über Umlenkrollen 32 auf ein Umlenkzahnrad 33 geführt, dessen Drehachse senkrecht zur Drehachse des Kopfzahnrades 26 in Richtung der Längsachse des Gehäuserohres 1 verläuft. Das Umlenkzahnrad 33 und die Umlenkrollen 32 sind an einem Lagerkörper 34 gelagert. Der Lagerkörper 34 ist im Gehäuserohr 1 verschiebbar geführt, und zwar gegen den Druck einer Schraubenfeder 35. Dadurch ist der' Zahnriemen stets gleichmäßig gespannt. Über eine Verbindungsstange 36 wird jede Drehbewegung des Kopfzahnrades nun auf die Welle 44 eines Winkelanzeigers 37 übertragen. Die Verbindungsstange 36 ist mit dem Umlenkzahnrad 33 und dem Winkelanzeiger 37 jeweils drehschlüssig, jedoch in Längsrichtung verschiebbar gelagert und kann auch geringe Schrägstellungen ausgleichen. Dadurch können Versätze und Montageungenauigkeiten wie auch Verwindungen des Gehäuserohres ausgeglichen und somit Beeinträchtigungen vermieden werden. Die Verbindungsstange 36 ist an ihren Enden als Flachkant ausgebildet, der in einem Schlitz 38 geführt ist. Die Schlitze 38 sind in Fortsätzen 39,41 des Umlenkzahnrades 33 bzw. der Welle 44 des Winkelanzeigers 37 gebildet. Die Flachkant-Enden sind in den Schlitzen der Fortsätze 39,41 durch Druckfedern 42 drehschlüssig gehalten.
  • Der Winkelanzeiger 37 erfüllt folgende Forderungen:
    • 1. Sperrbarkeit einer Skalentrommel 43 in Nullstellung, z.B. mittels Auslösehebel 21 bei Verschwenkung des Gehäuserohres in Anziehrictung und entsprechender Drehung des Kopfzahnrades 26;
    • 2. sofortige Mitnahme und Drehung der Skalentrommel nach Auslösung bei Überschreitung eines eingestellten Drehmomentes während jeder Verschwenkung des Gehäuserohres in Anziehrichtung und entsprechender Drehung des Kopfzahnrades;
    • 3. Festhalten der Skalentrommel bei Verschwenkung des Gehäuserohres entgegen der Anzeihrichtung, trotz Drehung des Kopfzahnrades;
    • 4. Einstellbarkeit der Nullstellung der Skalentrommel bei stillstehendem Kopfzahnrad.
  • Der Winkelanzeiger 37 enthält eine Welle 44, die in einem Gehäuse 45 gelagert und beiderseits der Lagerbohrung gegen Verschiebung gesichert ist und die am außenliegenden Wellenende mit der Verbindungsstange 36 gekoppelt ist und hierdurch jede Drehbewegung des Kopfzahnrades 26 mitmacht. Auf dem innenliegenden Wellenende ist ein Freilauf 46 in Form eines Nadelfreilaufs gelagert. Der Freilauf 46 ist in eine diesen umschließende Antriebsbuchse 47 mit seinem Gehäuse eingepreßt Der Freilauf 46 sperrt in Drehrichtung der Welle 44 gemäß dem Pfeil t. Die Antriebsbuchse 47 besteht aus Stahl und haftet mit ihrer, mit einem umlaufenden Absatz 48 versehenen Stirnfläche an der Innenseite eines scheibenförmigen doppelseitig wirkenden Dauermagneten 49. Der Dauermagnet 49 ist als Boden in die Skalentrommel 43 eingesetzt und fest mit dieser verbunden. Die Skalentrommel umschließt die Antriebsbuchse 47 und wird von deren Absatz 48 radial geführt. Bei Drehung der Antriebsbuchse 47 werden infolge der Magnetkraft und der dabei auftretenden Reibungskraft der Dauermagnet 49 und die Skalentrommel 43 mitgenommen. Auf der der Welle 44 gegenüberliegenden Seite ist im Gehäuse 45 eine Rückstellscheibe 52 mittels eines einstückigen Lageransatzes 53 verschiebesicher gelagert. Der Dauermagnet 49 haftet mit seiner Außenseite an der Stirnfläche der Rückstellscheibe 52. Diese Stirnfläche ist kleiner als die Stirnfläche der Antriebsbuchse 47. Dadurch ergibt sich hier eine geringere, durch die Magnetkraft bewirkte Mitnahme-Reibkraft. Auf einem nach hinten aus dem Gehäuse 45 ragenden Zapfen der Rückstellscheibe 52 ist eine Aufsatzscheibe 58 befestigt. Durch eine in der Aufsatzscheibe umlaufend angeordnete Druckfeder 59, deren Federkraft in Drehrichtung 111 wirkt und größer ist als die bei Drehung gegenwirkende Mitnahme-Reibkraft, wird die Aufsatzscheibe zusammen mit der Rückstellscheibe gegen einen Festanschlag des Gehäuses 45 gehalten. Über einen in der Aufsatzscheibe radial befestigten, durch eine Öffnung des Gehäuserohres 1 nach außen ragenden Betätigungsstift 57 kann von Hand eine Drehbewegung der Rückstellscheibe 52 von ca. 60° gegen den Widerstand der Druckfeder 59 eingeleitet werden. Im Bereich der Rückstellscheibe 52 weist die Skalentrommel 51 einen zylinderförmigen Ansatz 54 auf. Am Umfang dieses Ansatzes ist eine Sperrnase 56 gebildet, die mit dem Auslösehebel 21 der Drehmomenteinrichtung zusammenwirkt.
  • Die beschriebene Einrichtung arbeitet wie folgt Befindet sich der Auslösehebel 21 in der in Fig. 3 gezeigten Ausgangsstellung, dann liegt die Spermase 56 der Skalentrommel 43 an seiner Spitze an, so daß eine Drehung der Skalentrommel 43 und des Dauermagneten 49 in Drehrichtung 1 gesperrt ist. Wird nun die Welle 44 beim Anziehvorgang aufgrund der Drehung des Kopfzahnrades 26 in Richtung des Pfeils I gedreht, wird die Antriebsbuchse 47 aufgrund der Freilaufsperre des Freilaufs 46 unter Überwindung der Reibungskraft zwischen der Antriebsbuchse 47 und dem mit der Skalentrommel 43 gesperrten Dauermagneten 49 mitgenommen. Löst nun die auf Drehmoment ansprechende Einrichtung aus, indem der Auslösehebel 21 über die Spermase angehoben wird, erfolgt eine Freigabe der Spermase 56 und dadurch eine Freigabe der Skalentrommel 43 mit dem Dauermagneten 49. Die Skalentrommel 43 und der Dauermagnet 49 weden jetzt von der Antriebsbuchse 47 infolge der Reibkraft mitgenommen werden. Die geringere Reibkraft zur federfixierten Rückstellscheibe wird dabei überwunden. Da die Drehung des Kopfzahnrades 26 auf die Skalentrommel im Verhältnis 1:1 übertragen wird, kann durch Auftragen einer entsprechenden Gradskala am Umfang der Skalentrommel auf dieser der jeweilige Anzugswinkel nach Erreichen des Auslösemoments abgelesen werden. Hierzu ist oberhalb der Skalentrommel 43 im Gehäuserohr 1 ein Fenster 61 mit Nullpunktmarkierung angeordnet. Bei einer Rückdrehung des Gehäuserohrs 1 entgegen der Anziehrichtung, z.B. bei Verwendung eines Knarreneinsatzes 2, der ein mehrmaliges Anziehen in kleinen Winkelschritten ermöglicht, erfolgt keine Rückdrehung der Skalentrommel 43. Vielmehr verbleibt die Skalentrommel 43 jeweils in der erreichten Stellung, so daß die einzelnen Winkelschritte auf der Skalentrommel addiert werden. Dies ist dadurch möglich, daß bei einer Rückdrehung der Welle 44 in Richtung II aufgrund des nun wirksamen Freilaufes 46 keine Mitnahme der Antriebsbuchse 47 erfolgt und die Skalentrommel 51 durch die Haftverbindung sowohl Antriebsbuchse 47 als auch der fixierten Rückstellscheibe 52 mit dem Dauermagneten 49 fixiert bleibt. Nach Beendigung des Anziehvorgangs und Loslassen des Griffes 3 kehrt der Auslösehebel 21 wieder in seine Ausgangsstellung zurück und ist sperrbereit.
  • Um die Skalentrommel für den nächsten Anziehvorgang aus ihrer erreichten Anzeigestellung wieder in die Nullstellung, d.h. zur Anlage der Sperrnase 56 an die Spitze des Auslösehebels 21 zu bringen, werden mit dem von der angezogenen Schraubenverbindung abgehobenen Schlüssel bei festgelegtem Hebelarm 28 einige Schwenkbewegungen um die Achse Z des Kopfzahnrades 26 ausgeführt werden. Hierzu kann auch das Eindrehen der nächsten anzuziehenden Schraubenverbindung benutzt werden. Außerdem kann die Null punkteinstellung dadurch erfolgen, daß zunächst die Rückstellscheibe 52 über den Betätigungsstift 57 von Hand in Richtung IV gegen die Federkraft der Druckfeder 59 verschwenkt wird. Dabei erfolgt keine Mitnahme der Skalentrommel 43, sondern es wird die Reibkraft zwischen der Rückstellscheibe 52 und dem Dauermagneten 49 überwunden, da sowohl die Sperre des Freilaufs 46 als auch die Reibkraft zwischen dem Dauermagneten und der Antriebsbuchse 47 einen größeren Widerstand bieten als die Reibkraft zwischen Rückstellscheibe 52 und Dauermagneten 49. Nach dem Loslassen des Betätigungsstiftes wird die Rückstellscheibe 52 durch die Federkraft der Druckfeder 59 in Richtung 111 zurückgedrückt. Dabei werden sowohl der Dauermagnet 49 mit der Skalentrommel 43 durch die Rückstellscheibe 52 als auch die Antriebsbuchse 47 durch den Dauermagneten 49 in Freilaufrichtung mitgenommen werden. Auch hier kann die Rückstellung in mehreren Schritten erfolgen, bis die Sperrnase 56 wieder an dem Auslösehebel 21 anliegt.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß sie sehr kompakt ausgeführt werden kann, so daß sie auch an schwer zugänglichen Stellen ohne weiteres eingesetzt werden kann. Weiterhin kann mit ihr das streckgrenzüberschreitende Anziehverfahren mittels Drehwinkelsteuerung in einem Anziehvorgang ohne Absetzen oder Anhalten durchgeführt werden.

Claims (11)

1. Vorrichtung zum streckgrenzüberschreitenden Anziehen einer Schraubverbindung um eine Achse (Z) mittels Drehwinkelsteuerung, enthaltend
(a) ein rohrförmiges Gehäuse (1),
(b) ein an einem Ende des rohrförmigen Gehäuses (1) angeordnetes Kopfstück zur Verbindung mit der Schraubverbindung,
(c) einen Griff (3) am entgegengesetzten Ende des Gehäuses (1) und
(d) eine Einrichtung zur Messung des Drehwinkels beim Anziehen der Schraubverbindung mit einem Winkelanzeiger (37).
dadurch gekennzeichnet, daß
(e) der Winkelanzeiger (37) durch die Einrichtung zur Messung des Drehwinkels über eine Rutschkupplung (47,49) antreibbar ist,
(f) der Winkelanzeiger (37) durch eine Arretiervorrichtung (21,56) in einer Nullstellung arretierbar ist.
(g) eine auf Drehmoment ansprechende Einrich tung (11,18,24) vorgesehen ist, die auf das über den Griff (3) und das Gehäuse (1) auf das Kopfstück und die Schraubverbindung ausgeübte Drehmoment anspricht, wenn dieses Drehmoment einen vorgegebenen Wert überschreitet, und
(h) die Arretiervorrichtung (21,51) bei Ansprechen der auf Drehmoment ansprechenden Einrichtung - (11,18,24) auslösbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe weiterhin einen Freilauf (46) enthält.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
(a) der Winkelanzeiger (37) eine drehbar gelagerte Skalentrommel (43) aufweist,
(b) die Rutschkupplung einen in der Skalentrommel (43) befestigten, scheibenförmigen Dauermagneten (49) und eine von der Welle - (44) antreibbare, innerhalb der Skalentrommel (43) angeordnete Antriebsbuchse (47) aufweist, wobei die Antriebsbuchse (47) mit ihrer Stirnfläche durch die Magnetkraft reibend an eine erste Stirnfläche des Dauermagneten - (49) angezogen wird.
4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Freilauf (46) zwischen der Welle (44) und der Antriebsbuchse (47) vorgesehen ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
(a) auf der der Antriebsbuchse (47) entgegengesetzten Seite des Dauermagneten (49) an dessen zweiter Stirnfläche einer Rückstellscheibe (52) anliegt und
(b) die Fläche der Stirnfläche der Rückstellscheibe (52) kleiner ist als die Fläche der Stirnfläche der Antriebsbuchse (47).
6. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß
(a) die Rückstellscheibe (52) gleichachsig zu der Welle (47) und der Skalentrommel (43) drehbar gelagert ist,
(b) die Rückstellscheibe (52) durch eine Feder (59) in Anlage an einem gehäusefesten Anschlag gehalten ist und
(c) die Rückstellscheibe (52) durch einen daran angebrachten, aus dem Gehäuse (1) herausragenden Betätigungsstift (57) gegen die Wirkung der Feder (59) verdrehbar ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Aretiervorrichtung eine am Umfang der Skalentrommel (43) vorgesehene Sperrnase (56) und einen Auslösehebel (21) aufweist, der in seiner Ausgangsstellung mit einem freien Ende an der Spermase (56) anliegt und die Skalentrommel (43) gegen Verdrehung sichert und der durch die auf Drehmoment ansprechende Einrichtung in eine Stellung außer Eingriff mit der Sperrnase (56) verschwenkbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der auf Drehmoment ansprechende Einrichtung
(a) der Griff (3) mittels einer Parallellenkerführung (4,6) am Gehäuse (1) gelagert ist,
(b) in dem Griff (3) ein Biegestab (11) gehaltert ist und
(c) am Gehäuse (1) ein Anschlag (18) vorgesehen ist, an welchem der Biegestab (11) bei Ausübung eines Drehmoments - zur Anlage kommt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
(a) der Biegestab (11) auf einer Seite auf der griffseitigen Lagerachse (12) eines Lenkers - (4) der Parallellenkerführung (4,6) gelagert ist und
(b) der Biegestab (11) auf der anderen Seite in einem im Griff (3) verschiebbar gelagerten Enstellschieber (13) gelagert ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
(a) die Arretiervorrichtung einen zweiarmigen Auslösehebel (21) aufweist, der unter dem Einfluß einer Feder (23) in eine Arretierstellung geschwenkt wird und
(b) an dem Griff (3) ein Auslöseanschlag (24) vorgesehen ist, der über einen Hebelarm des Auslösehebels (24) greift und der an dem Auslösehebel (24) angreift und durch den der Auslösehebel (24) gegen die Wirkung der Feder (23) verschwenkbar ist, wenn bei Aufbringung eines Drehmoments über den Griff (3) der Biegestab (11) um ein vorgegebenes Maß durchgebogen und der Griff (3) entsprechend gegenüber dem Gehäuse (1) verlagert wird.
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