EP0360893A1 - Selbstauslösender Drehmomentschraubenschlüssel - Google Patents

Abstract

Selbstauslösender Drehmomentschraubenschlüssel, bei dem ein im Schlüsselarm (10) angeordnetes und unter der verstellbaren Kraft eines mit einer veränderbaren Vorspannung belasteten Kraftspeichers (19) stehendes Druckstück (18) gegen ein ebenfalls im Schlüsselarm (10) gelagertes, als Werkzeugträger dienendes Glied (12) anliegt und sich bei Überschreiten eines von der eingestellten Vorspannung des Kraftspeichers (19) bestimmtes Drehmoment an dem Werkzeugträgerglied (12) fühlbar verlagert und ein begrenztes Leerdrehen des Schlüsselarmes (10) gegenüber dem Werkzeugträgerglied (12) bewirkt, wobei der bei Überschreiten eines durch die Vorspannung des Kraftspeichers (19) vorbestimmten Drehmomentes für den Benutzer spürbar sich selbstauslösenden Drehmomentschraubenschlüssels zusätzlich eine Meßeinrichtung (29) zum Messen und Anzeigen des jeweils gerade bewirkten Drehmomentes aufweist, um insbesondere auch nach dem Ausklinken auftretende Drehmomente zu erfassen.

Description

• Die Erfindung betrifft einen selbstauslösenden Drehmoment­schraubenschlüssel, bei dem ein im Schlüsselarm angeordnetes und unter der verstellbaren Kraft eines mit einer veränder­baren Vorspannung belasteten Kraftspeichers stehendes Druck­stück gegen ein ebenfalls im Schlüsselarm gelagertes, als Werkzeugträger dienendes Glied anliegt und sich bei Über­schreiten eines von der eingestellten Vorspannung des Kraft­speichers bestimmtes Drehmoment an dem Werkzeugträgerglied fühlbar verlagert und ein begrenztes Leerdrehen des Schlüs­selarmes gegenüber dem Werkzeugträgerglied bewirkt.
• Diese bekannten selbstauslösenden Drehmomentschraubenschlüs­sel sind in der Praxis weit verbreitet, wenn Schrauben, ins­besondere Spannschrauben, mit einem vorbestimmten Drehmoment angezogen werden sollen. Vom Benutzer wird am Drehmoment­schraubenschlüssel das gewünschte Drehmoment eingestellt und die Schraube dann solange angezogen, bis der selbstauslösen­ de Drehmomentschraubenschlüssel ein Knackgeräusch von sich gibt, wobei das vorbelastete Druckstück sich gegenüber dem im Schlüsselarm gelagerten Werkzeugträgerglied fühlbar ver­lagert und ein begrenztes Leerdrehen des Schlüsselarmes ge­genüber dem Werkzeugträgerglied durchführt. Selbst für unge­übte Benutzer wird somit in einfacher Weise das Erreichen des gewünschten Drehmomentes angezeigt. Bei einem schwung­vollen Arbeiten mit dem selbstauslösenden Drehmomentschrau­benschlüssel kann es jedoch vorkommen, daß das gesamte be­grenzte Leerdrehen des Schlüsselarmes gegenüber dem Werk­zeugträgerglied durchgeführt wird, bevor der Benutzer seine Anziehbewegung stoppen kann, so daß dann noch ein weiteres Anziehen erfolgt mit einem Drehmoment, welches über dem ge­wünschten Drehmoment liegt. Eine Kontrolle, ob die Schraube mit einem zu großen Drehmoment angezogen wurde, ist dabei nicht möglich. Weiterhin ist auch das Einstellen des ge­wünschten Drehmoment es an selbstauslösenden Drehmoment­schraubenschlüssel problematisch, da zum Verändern der Vor­spannung des auf das Druckstück wirkende Kraftspeichers ein mit einer Skala versehene Schraubglied vorgesehen ist. Bei einem Setzen des Kraftspeichers entspricht somit die auf das Druckstück wirkende Vorspannung nicht mehr dem auf der Skala angegebenen Drehmoment.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen selbstauslö­senden Drehmomentschraubenschlüssel der eingangs erläuterten Art weiter zu verbessern, damit in zuverlässiger Weise das gewünschte Drehmoment auf die Schraube aufgebracht werden kann, wobei gleichzeitig in einfacher und zuverlässiger Wei­se eine Kontrolle des aufgebrachten Drehmomentes möglich ist.
• Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der bei Überschreiten eines durch die Vorspannung des Kraftspei­ chers vorbestimmten Drehmomentes für den Benutzer spürbar sich selbstauslösende Drehmomentschraubenschlüssel zusätz­lich eine Meßeinrichtung zum Messen und Anzeigen des jeweils gerade bewirkten Drehmomentes aufweist, um insbesondere auch nach dem Ausklinken auftretende Drehmomente zu erfassen. Zu­sätzlich zum vorher bestimmbaren Einstellen des gewünschten Drehmomentes weist somit der selbstauslösende Drehmoment­schraubenschlüssel eine Meßeinrichtung zum Messen und Anzei­gen des jeweils gerade bewirkten Drehmomentes auf, so daß vom Benutzer bei jeder Benutzung kontrolliert werden kann, ob auch das für die Selbstauslösung eingestellte Drehmoment erreicht und nicht überschritten wird. Dabei ist auch eine Aufzeichnung des gemessenen Drehmomentes möglich, so daß auch später noch kontrolliert werden kann, mit welchem Dreh­moment die einzelnen Schrauben jeweils angezogen wurden.
• Die Meßeinrichtung zum Messen und Anzeigen des jeweils gera­de bewirkten Drehmoment es kann von in einer Wheatstone-­Meßbrücke geschalteten Dehnungsmeßstreifen gebildet sein und ein die Meßwerte angebendes Anzeigegerät aufweisen. Mit die­sem Dehnungsmeßstreifen ist in einfacher Weise eine genaue Messung und Anzeige des gerade bewirkten Drehmomentes mög­lich.
• Die zur Meßeinrichtung gehörenden Dehnungsmeßstreifen können am Werkzeugträgerglied vorgesehen sein. Dieses Werkzeugträ­gerglied wird beim bestimmungsgemäßen Gebrauch des selbstauslösenden Drehmomentschraubenschlüssels auf Biegung beansprucht und kann somit in einfacher Weise die Dehnungs­meßstreifen tragen, mit denen die Biegung des Werkzeugträ­gergliedes und damit das Drehmoment meßbar ist.
• Die zur Meßeinrichtung gehörenden Dehnungsmeßstreifen können am Kraftarm eines das Werkzeugträgerglied bildenden, schwenkbar im Schlüsselarm gelagerten Schwenkhebels vorgese­hen sein. Dieser Kraftarm des das Werkzeugträgerglied bil­denden Schwenkhebels gewährleistet in einfacher Weise durch die Messung seiner beim bestimmungsgemäßen Gebrauch auftre­tenden Biegung eine genaue Angabe des erzielten Drehmomen­tes
• Dem Kraftspeicher, der mit seiner veränderbaren Vorspannung das vorbestimmte Ausrück-Drehmoment bestimmt, kann eine zweite Meßeinrichtung zur genauen Messung der verstellbaren Vorspannung zugeordnet sein. Dadurch ist in einfacher Weise eine genaue Einstellung des Ausrück-Drehmomentes möglich, da unabhängig von einem Setzen oder Nachlassen des Kraftspei­chers für jede Einstellung des Ausrück-Drehmomentes die je­weilige Vorspannung des Kraftspeichers gemessen wird.
• Dem Kraftspeicher kann ein Kraftsensor zur genauen Messung der verstellbaren Vorspannung zugeordnet sein. Mit diesem Kraftsensor kann somit in einfacher Weise die Vorspannung des Kraftspeichers für jede Einstellung des Ausrück-­Drehmomentes genau gemessen werden.
• Dem Kraftspeicher können auch Dehnungsmeßstreifen zur genau­en Messung der verstellbaren Vorspannung zugeordnet werden.
• Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines erfin­dungsgemäßen selbstauslösenden Drehmomentschraubenschlüssels schematisch im Längsschnitt dargestellt.
• Der auf der Zeichnung dargestellte selbstauslösende Drehmo­mentschraubenschlüssel besteht aus einem rohrförmigen Schlüsselarm 10, in dem auf einem Zapfen 11 ein Werkzeugträ­gerglied 12 schwenkbar gelagert ist. Das Werkzeugträgerglied bildet dabei einen Schwenkhebel, dessen Lastarm aus dem rohrförmigen Schlüsselarm 10 herausragt und einen Kopf 14 aufweist. An dem Kopf 14 ist ein nicht näher dargestellter Vierkantzapfen zum drehfesten Aufsetzen von nicht näher dar­gestellten Schraubnüssen od. dgl. vorgesehen. Der nicht näher dargestellte Vierkantzapfen kann dabei über eine umstellbare Ratsche mit dem Kopf 14 verbunden sein, damit der Drehmo­mentschraubenschlüssel für Schrauben mit Rechts- und Links­gewinde verwendbar ist.
• Der Kraftarm 15 des als Schwenkhebel ausgebildeten Werkzeug­trägergliedes 12 weist in seiner Stirnfläche 16 eine Aufnah­me 17 für ein kraftspeicherbelastetes Druckstück 18 auf. Das Druckstück 18 ist dabei im wesentlichen würfelförmig ausge­bildet. Der auf das Druckstück 18 einwirkende Kraftspeicher 19 ist von einer Schraubendruckfeder gebildet und wirkt mit einem Anlageteil 20 auf das Druckstück 18 ein, wobei das An­lageteil 20 für die Anlage gegen das Druckstück 18 ebenfalls eine Aufnahme 21 aufweist. Der Kraftarm 15 des Werkzeugträ­gergliedes 12, das Druckstück 18, das Anlageteil 20 und die Schraubendruckfeder 19 sind im rohrförmigen Schlüsselarm 10 angeordnet. Die Schraubendruckfeder 19 wirkt dabei einerends auf das Anlageteil 20 und anderends gegen einen Kraftsensor 22. Auf das dem Werkzeugträgerglied 12 abgekehrte Ende des rohrförmigen Schlüsselarmes 10 ist mit einer nicht näher dargestellten Verschraubung ein mit einem Boden 23 einendig verschlossener hülsenförmiger Griff aufgesetzt. Innenseitig im hülsenförmigen Griff ist am Boden 23 eine Stange 25 vor­gesehen, die im Durchbruch 26 einer im rohrförmigen Schlüs­selarm vorgesehenen Zwischenwand 27 geführt ist und mit ih­rem freien Ende gegen den Boden 28 des Kraftsensors 22 an­liegt. Durch Drehen des Griffes kann der von der Schrauben­druckfeder 19 gebildete Kraftspeicher mehr oder weniger vor­gespannt werden.
• Beim bestimmungsgemäßen Gebrauch des selbstauslösenden Dreh­momentschraubenschlüssels wird zunächst das gewünschte Dreh­moment eingestellt. Dies erfolgt durch Drehen des Griffes 24 gegenüber dem rohrförmigen Schlüsselarm 10, wodurch der von der Schraubendruckfeder 19 gebildete Kraftspeicher mit der entsprechenden Vorspannung versehen wird. Nach dem Aufsetzen des Drehmomentschraubenschlüssels auf die anzuziehende Schraube kann dann die Schraube mit dem gewünschten Drehmo­ment angezogen werden. Beim Erreichen bzw. Überschreiten des gewünschten Drehmomentes reicht die Kraft der vorgespannten Schraubendruckfeder 19 nicht mehr aus, um den Kraftarm 19 des Werkzeugträgergliedes 12 in der Mittenstellung zu hal­ten. Das Werkzeugträgerglied 12 verschwenkt sich um den Zap­fen 11 im rohrförmigen Schlüsselarm, bis das freie Ende des Kraftarmes 15 des Werkzeugträgergliedes 12 gegen die Innen­wand des rohrförmigen Schlüsselarmes 10 zur Anlage kommt. Durch Nachlassen der auf dem rohrförmigen Schlüsselarm 10 ausgeübten Kraft des Benutzers kehrt das Werkzeugträgerglied 12 wieder in seine Grundstellung zurück, die in der Zeich­nung dargestellt ist. Das Verschwenken des Werkzeugträger­gliedes 12 im rohrförmigen Schlüsselarm 10 ist dabei für den Benutzer fühlbar und durch Knacken auch hörbar.
• Das Verschwenken des Werkzeugträgergliedes 12 um den Zapfen 11 im rohrförmigen Schlüsselarm 10 erfolgt entgegen der Wir­kung der Schraubendruckfeder 19, die bei diesem Verschwenken weiter zusammengedrückt wird. Das Einstellen des gewünschten Drehmomentes erfolgt dabei mit großer Genauigkeit, da der mit der zwischen Schraubendruckfeder 19 und Stange 25 des hülsenförmigen Griffes 24 vorgesehene Kraftsensor 22 jeweils die genaue Kraft der vorgespannten Schraubendruckfeder 19 angibt, und zwar unabhängig von einem gegebenenfalls erfol­genden Setzen oder Nachlassen der Schraubendruckfeder 19. Dem Kraftsensor 22 ist dabei ein nicht näher dargestelltes Anzeigegerät zugeordnet, welches die Kraft der vorgespannten Schraubendruckfeder 19 und/oder das zum Selbstauslösen des Drehmomentschraubenschlüssels erforderliche Drehmoment an­zeigt. Statt des Kraftsensors 22 können der Schraubendruck­feder 19 auch nicht näher dargestellte Dehnungsmeßstreifen zur genauen Messung der verstellbaren Vorspannung zugeordnet werden.
• Am Kraftarm 15 des Werkzeugträgergliedes 12 sind zwei in ei­ner Wheatstone-Meßbrücke geschaltete Dehnungsmeßstreifen 29 angeordnet, mit denen die Biegung des Kraftarmes 15 des Werkzeugträgergliedes 12 genau meßbar und anzeigbar ist, so daß dem Benuzter genau angegeben wird, welches Drehmoment gerade beim bestimmungsgemäßen Gebrauch erzielt wird. Da­durch kann der Benutzer in einfacher Weise erfahren, ob er bei einer schwungvollen Bedienung des Drehmomentschrauben­schlüssels über das gewünschte Drehmoment hinaus gelangt, beispielsweise dadurch, daß nach dem Selbstauslösen der rohrförmige Schlüsselarm 10 gegen das freie Ende des Kraftarmes 15 des Werkzeugträgergliedes 12 zur Anlage kommt und das Werkzeugträgerglied 12 weiter dreht. Das entspre­chende Messen des Drehmomentes mit den beiden Dehnungsmeß­streifen 29 ist durch das europäische Patent 0 100 023 be­kannt. Das Ergebnis der Messung mit den Dehnungsmeßstreifen 29 kann dabei optisch angezeigt werden, wobei auch ein Spei­chern der gemessenen Werte möglich ist. Dadurch kann in ein­facher Weise auch nachträglich festgestellt werden, mit wel­chen Drehmomenten Schrauben angezogen wurden.
• Wie bereits erwähnt, ist die dargestellte Ausführung ledig­lich eine beispielsweise Verwirklichung der Erfindung und diese nicht darauf beschränkt. Vielmehr sind noch mancherlei andere Ausführungen und Abänderungen möglich. So könnte das jeweils bei der Benutzung gemessene Drehmoment statt mit Dehnungsmeßstreifen auch mit einem Winkelgetriebe od dgl. angezeigt werden. Ebenso könnten die Dehnungsmeßstreifen statt am Kraftarm 15 des Werkzeugträgergliedes 12 auch an anderer Stelle angeordnet werden.
Bezugszeichnenliste:
• 10 rohrförmiger Schlüsselarm
• 11 Zapfen
• 12 Werkzeugträgerglied
• 13 Lastarm von 12
• 14 Kopf
• 15 Kraftarm von 12
• 16 Stirnfläche
• 17 Aufnahme
• 18 Druckstück
• 19 Kraftspeicher
• 20 Anlageteil
• 21 Aufnahme
• 22 Kraftsensor
• 23 Boden
• 24 hülsenförmiger Griff
• 25 Stange
• 26 Durchbruch
• 27 Zwischenwand
• 28 Boden
• 29 Dehnungsmeßstreifen

Claims (7)

1.) Selbstauslösender Drehmomentschraubenschlüssel, bei dem ein im Schlüsselarm (10) angeordnetes und unter der verstellbaren Kraft eines mit einer veränderbaren Vorspannung belasteten Kraftspeichers (19) stehendes Druckstück (18) gegen ein ebenfalls im Schlüsselarm (10) gelagertes, als Werkzeugträger dienendes Glied (12) anliegt und sich bei Überschreiten eines von der eingestellten Vorspannung des Kraftspeichers (19) be­stimmtes Drehmoment an dem Werkzeugträgerglied (12) fühlbar verlagert und ein begrenztes Leerdrehen des Schlüsselarmes (10) gegenüber dem Werkzeugträgerglied (12) bewirkt,
dadurch gekennzeichnet,
daß der bei Überschreiten eines durch die Vorspannung des Kraftspeichers (19) vorbestimmten Drehmomentes für den Benutzer spürbar sich selbst auslösende Drehmoment­schraubenschlüssel zusätzlich eine Meßeinrichtung (29) zum Messen und Anzeigen des jeweils gerade bewirkten Drehmomentes aufweist, um insbesondere auch nach dem Ausklinken auftretende Drehomente zu erfassen.

2.) Drehmomentschraubenschlüssel nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung zum Messen und Anzeigen des jeweils gerade bewirkten Drehmomentes von in einer Wheatstone-Meßbrücke geschalteten Drehnungs­meßstreifen (29) gebildet sind und ein die Meßwerte an­gebendes Anzeigegerät aufweisen.

3.) Drehmomentschraubenschlüssel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Meßeinrichtung ge­hörenden Dehnungsmeßstreifen (29) am Werkzeugträger­glied (12) vorgesehen sind.

4.) Drehmomentschraubenschlüssel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Meßeinrichtung gehörenden Dehnungsmeßstreifen (29) am Kraftarm (15) eines das Werkzeugträgerglied (12) bildenden, schwenkbar im Schlüsselarm (10) gelagerten Schwenkhebels vorgesehen sind.

5.) Drehmomentschraubenschlüssel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß dem Kraftspeicher (19), der mit seiner veränderbaren Vorspannung das vor­bestimmte Ausrück-Drehmoment bestimmt, eine zweite Meß­einrichtung (22) zur genauen Messung der verstellbaren Vorspannung zugeordnet ist.

6.) Drehmomentschraubenschlüssel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kraftspeicher (19) ein Kraft­sensor (22) zur genauen Messung der verstellbaren Fe­derkraft zugeordnet ist.

7.) Drehmomentschraubenschlüssel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kraftspeicher (19) Dehnungsmeß­streifen zur genauen Messung der verstellbaren Vorspan­nung zugeordnet sind.

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