WO2012019575A1 - Vorrichtung zur erzeugung eines drehmomentgenauen anzugsmoments für schraubverbindungen - Google Patents

Vorrichtung zur erzeugung eines drehmomentgenauen anzugsmoments für schraubverbindungen Download PDF

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    • 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 device for generating a torque-precise torque for screw according to the preamble of claim 1 and a method for calibrating such a device according to the preamble of claim. 6
  • Torque multipliers also referred to as force multipliers in the following, generally have highly-geared planetary gears. Spur gears or epicyclic gears are also used occasionally in torque multipliers.
  • the input torque is set manually and usually generated with the help of a ratchet or with the help of a torque wrench.
  • the output torque of the transmission can then be determined on the basis of a previously determined and known transmission ratio stored, for example, in a table. However, the transmission efficiency is not considered. Alternatively, the output torque of a Drehmoment Robinson deviste, which is also previously determined, taken. Here, the transmission efficiency is taken into account, with interpolation being carried out at intermediate values.
  • CONFIRMATION COPY There is now a desire, in the context of quality assurance with manual torque and force multipliers, to randomly check and document the applied torque values.
  • a first known from the prior art solution provides to integrate a torque sensor in the transmission of the force multiplier.
  • the sensor must be supplied with energy via an external evaluation unit, also called a datalogger. In this the data is recorded and stored.
  • Another solution known from the prior art provides a torque sensor connected downstream of the force multiplier.
  • a suitable torque sensor is arranged on the output shaft of the transmission.
  • the power supply and data recording by means of a wired external device.
  • the invention is therefore based on the object to provide a device which allows the operator to be used without restrictions by cables or external devices and on the other hand to ensure the greatest possible security in determining the output torque.
  • the object is achieved by a device for generating a torque-tight torque of the type described above by a Drehmomentvervielverttiger and adapted to this and calibrated together with this electronic, the torque-indicating torque wrench.
  • the electronic torque wrench has a display to display the output torque described above, wherein input and output torque are related to the transmission.
  • the torque wrench has an input device for inputting torque limit values.
  • the torque wrench preferably has a memory device for storing the data characterizing the tightening torque of the screw connection.
  • the memory device in this case comprises a read-write memory, so that if necessary, the calibrations can be repeated and made again.
  • the memory is - among other data - advantageously also stored in the calibration gear ratio of the torque multiplier stored.
  • the transmission ratio is preferably stored as an interpolation curve of the functional relationship of the output torque in dependence on the input torque of the torque multiplier in the memory.
  • a particularly advantageous embodiment provides that the transmission have an RFID transponder and the torque wrench an RFID reader, which are matched to each other.
  • the torque wrench detects the gearbox. It can be stored in the memory, the transmission characterizing data used to determine the tightening torque of the screw.
  • the invention is further based on the object of providing a method which enables in a simple manner a common calibration of torque multipliers and electronic torque wrenches, in particular specific data of the torque multiplier and in particular its transmission should be taken into account in the calibration.
  • Electronic torque wrench is done so that the gear ratio is based on at least one over the entire torque range obtained average value. This so determined gear ratio is stored in the memory of the torque stored and taken into account in the determination of the tightening torque of the screw in later mentvor réellen.
  • the actual transmission ratio over the entire torque range at different angular positions of the output shaft of the torque multiplier is determined and stored. For this purpose, first the transmission ratio over the entire torque range is determined and stored at a first angle, then the output shaft is further rotated by predeterminable angle and determined in each case at these angular positions over the entire torque range, the transmission ratio and stored.
  • the output shaft is further rotated by an angle of 90 ° until it is twisted by an angle of 180 °.
  • This further rotation by predeterminable angle is based on the finding that the torque curve of the output torque as a function of the input torque substantially shows a periodic curve, which can be described by a sine or cost-plus function. Further rotation by multiples of 90 ° makes it possible to determine this periodic sine / cosine curve. If it is rotated further by angles smaller than 90 °, for example by 45 °, then it is necessary to continue rotating until the output shaft of the torque multiplier has rotated by 180 °. From the values thus obtained, a mean transmission ratio is then calculated and stored in the memory of the electronic torque wrench.
  • an interpolation curve in the first approximation, an interpolation straight line between the thus determined at different angular ratios gear ratios and determined based on this interpolation curve, the output torque in dependence on the input torque.
  • Fig. 1 shows schematically a device making use of the invention for generating a torque-precise tightening torque for screw connections
  • FIG. 2 shows the torque multiplier of the device shown in FIG. 1;
  • Fig. 3 is a plan view of the torque multiplier illustrated in Fig. 2;
  • FIG. 4 shows the output torque versus the input torque
  • FIG. 5 shows the output torque versus the input torque to explain a variant of the method according to the invention.
  • the device shown in the figure for generating a torque-torque torque includes a Drehmomentvervieltigtiger, in common usage and hereinafter also referred to as Kraftvervieltigtiger 100 having an input shaft 101 and an output or output shaft 102. Both input and output shafts end, for example, with a square, on which acts in the case of the input shaft, a torque wrench 200 and engages in the case of the output shaft 102 in a so-called "power nut” or simply “nut” 140. By means of the nut 140, a tightening torque is transmitted to a (not shown) screw connection.
  • the torque multiplier 100 further includes a known reaction arm 130 that prevents the torque multiplier from spinning during the tightening operation by striking a stationary object.
  • the torque multiplier 100 is manually operated by a torque wrench 200.
  • the torque wrench 200 has a handle 210 on.
  • the torque wrench 200 itself is an electronic torque wrench 200 with a display 205 and an input device 220.
  • the input device 220 serves, for example, for inputting data characterizing the screwdriving process.
  • the adjustment of the torque wrench 200 via a selection menu. After selecting an item, the desired output torque and the desired limit values are entered.
  • an operator is visually informed of the progress, for example by means of light bars. Shortly before reaching the target torque, the operator can also be informed by an acoustic signal.
  • a likewise preferably optical and possibly also acoustic "okay” or “non-kay” display takes place and the achieved value of the torque is stored in a data memory which is provided in the torque wrench 200 (not shown). All values stored in the torque wrench can be transferred to a PC or laptop after completion of all work and further evaluated there.
  • the torque wrench is battery or battery operated.
  • the torque multiplier 100 or the transmission gear 110 of the torque multiplier 100 has an RFID transponder which interacts with an RFID reader arranged in the torque wrench 200.
  • the torque wrench 200 effectively detects the torque multiplier 100 or the transmission 110 of the torque multiplier 100 and by resorting to values stored in the memory of the torque wrench 200, which were determined and stored in a common calibration to be described in greater detail below. Torque values can be set exactly. In the memory, stored each set the gear 1 10 of the torque multiplier 100. These values are used in a computing unit provided in the torque wrench 200.
  • the combination of RFID transponder and RFID reader completely excludes system confusion.
  • the calibration of the torque multiplier 100 and torque wrench 200 system is accomplished by first determining the actual gear ratio over the entire torque range of the torque multiplier 100. The method of this calibration will be explained below with reference to FIGS. 2 to 5. 2, a side view of the torque multiplier 00 is shown schematically.
  • An input shaft 101 terminating in, for example, a square, on which the electronic torque wrench 200 engages, is connected via the transmission 110 to an output shaft which also terminates with a square 102 terminating in a keyed nut, also referred to as a "power nut" 140. engages.
  • the force nut 140 is on the output side adapted to the screw head or the nut of the screw connection.
  • an input torque M e is applied to the input shaft and the output of the transmission 110 is an output torque MA in.
  • the transmission ratio between input torque M e and output torque M a is determined by the transmission 110. First, this transmission ratio is determined, wherein the input torque M E is detected by the electronic torque wrench 200, and the output torque M A is detected by a sensor 400 disposed on the output shaft is only intended for calibration eb the arrangement of such a sensor 400 is not required.
  • the determination of the transmission ratio now takes place in that the output shaft and thus the output square 102 are first brought into a first position which corresponds to an angle of 0 ° (FIG. 3b1)). Then the screw connection is "tightened” by removing the input torque M E is applied and the output torque M A is determined. This results in a functional relationship between the output torque M A and the input torque M E, which is shown schematically in Fig. 4 by a dashed line. In principle, such a series of measurements suffices for determining this functional relationship between the output torque M A and the input torque M E. In this case, the interpolation curve of the function M A (M E ) is then determined and this interpolation curve, in particular an interpolation straight line, as shown in FIGS. 4 and 5, is stored to a certain extent as a characteristic curve.
  • a particularly advantageous embodiment of the method according to the invention provides further measurement series.
  • the output square 102 that is to say the output shaft is rotated by 90 °, as shown schematically on the right in FIG. 3b2), and again the relationship between the output torque M A and the input torque M E is determined as solid in FIG Line shown.
  • the interpolation curve (the straight line shown) is formed over the entire torque range.
  • a further increase in accuracy results when determining the Interpolation, the curve, as shown in Fig. 5, for example, in four sub-areas I, II, III, IV of the input torque M E is divided and in each of these sub-areas, an interpolation is performed. Again, this results in a substantially linear course.
  • the number of these subdivisions can be further increased, so that in the limit case an exact approximation of the function MA (ME) is possible.
  • the sensor 400 is removed and the dependence of the output torque A of the input torque M E is - as mentioned - stored in the memory of the electronic torque wrench 200 and used in later synchronschrauben. In this way, very accurately the tightening torque of screw can be determined.
  • the calibration over different angular ranges is required because all known types of transmissions have due to the engagement conditions of the tooth flanks more or less sinusoidal fluctuations in the torque curve and thus the force curve. This means that over the entire torque curve of the torque multiplier deviations from the theoretically calculated torque can be detected. Due to the calibration, these deviations can be taken into account and eliminated.

Abstract

Eine Vorrichtung zur Erzeugung eines drehmomentgenauen Anzugsmoments für Schraubverbindungen ist gekennzeichnet durch die Kombination aus Drehmomentvervielfältiger (100) und einem an diesen angepassten und zusammen mit diesem kalibrierten Drehmomentschlüssel (200). Es wird ein Verfahren zur Kalibrierung einer solchen Vorrichtung vorgeschlagen.

Description

VORRICHTUNG ZUR ERZEUGUNG EINES DREHMOMENTGENAUEN
ANZUGSMOMENTS FÜR SCHRAUBVERBINDUNGEN
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung eines drehmomentgenauen Anzugsmoments für Schraubverbindungen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Kalibrierung einer solchen Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6.
Drehmomentvervielfältiger, nachfolgend auch Kraftvervielfältiger genannt, weisen im Allgemeinen hoch übersetzte Planetengetriebe auf. Auch Stirnradgetriebe oder epizykloidische Getriebe werden vereinzelt bei Drehmomentvervielfältigern eingesetzt. Das Eingangsmoment wird dabei manuell eingestellt und zumeist mit Hilfe einer Ratsche oder mit Hilfe eines Drehmomentschlüssels erzeugt. Das Ausgangsmoment des Getriebes kann dann anhand eines zuvor ermittelten und bekannten und beispielsweise in einer Tabelle gespeicherten Übersetzungsverhältnisses bestimmt werden. Dabei wird jedoch der Getriebewirkungsgrad nicht berücksichtigt. Alternativ wird das Ausgangsmoment einer Drehmoment-Einstelltabelte, die ebenfalls zuvor ermittelt wird, entnommen. Hierbei wird der Getriebewirkungsgrad berücksichtigt, wobei bei Zwischenwerten eine Interpolation vorgenommen wird.
BESTÄTIGUNGSKOPIE Es besteht nun der Wunsch, im Rahmen der Qualitätssicherung mit manuellen Drehmoment- bzw. Kraftvervielfältigern die aufgebrachten Drehmoment-Werte stichprobenartig zu überprüfen und zu dokumentieren.
Zur Erfassung des Drehmoments sind hierfür unterschiedliche Vorrichtungen und Verfahren bekannt. Eine erste aus dem Stand der Technik bekannte Lösung sieht vor, in dem Getriebe des Kraftvervielfältigers einen Drehmomentsensor zu integrieren. Der Sensor muss in diesem Falle über ein externes Auswertegerät, auch Datenlogger genannt, mit Energie versorgt werden. In diesem werden die Daten aufgezeichnet und gespeichert.
Eine andere aus dem Stand der Technik bekannte Lösung sieht einen dem Kraftvervielfältiger nachgeschalteten Drehmomentsensor vor. Hierbei wird auf der Abtriebswelle des Getriebes ein geeigneter Drehmomentsensor angeordnet. Auch hier erfolgt die Energieversorgung und Datenaufzeichnung mittels eines kabelgebundenen externen Geräts.
Bei beiden aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen erfolgt die Energieversorgung des Sensors bzw. die Datenauswertung und Speicherung von außerhalb bzw. außerhalb. Hierzu sind elektrische Leitungen in Form von Kabeln und Auswertegeräte erforderlich, die harten Baustellenbedingungen ausgesetzt sind. Dabei werden oftmals die empfindlichen, frei verlegten Kabel versehentlich abgerissen oder beschädigt. Auch sind Steckverbindungen vorgesehen, die bei Kontakt mit anderen Bauteilen beschädigt und verbogen werden können. Auch sogenannte Schnittstellenbüchsen, die Steckverbindungen für die Kabel enthalten, und auf dem Getriebegehäuse als zusätzliches und über das Getriebegehäuse hinaus ragendes, in der Regel quaderförmig ausgebildetes Gehäuse angeordnet sind, können beschädigt werden. Nachteilig ist es auch, dass die erforderlichen Auswertegeräte zusätzlich zu den anderen Einrichtungen vom Bediener entweder umgehängt oder in Form von Gürteltaschen oder dergleichen getragen werden müssen. Die Daten- Übertragung zwischen den Sensoren und dem Auswertegerät erfolgt dabei zumeist über„fliegende" Kabel, die den Bediener zusätzlich behindern.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu vermitteln, welche es dem Bediener erlaubt, ohne Einschränkungen durch Kabel oder externe Geräte eingesetzt zu werden und andererseits die größtmögliche Sicherheit bei der Ermittlung des Ausgangsdrehmoments sicherstellen.
Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Erzeugung eines drehmomentgenauen Anzugsmoments der eingangs beschriebenen Art durch einen Drehmomentvervielfältiger und einen an diesen angepassten und zusammen mit diesem kalibrierten elektronischen, das Drehmoment anzeigenden Drehmomentschlüssel gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der auf Anspruch 1 rückbezogenen Unteransprüche.
So sieht eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung vor, dass der elektronische Drehmomentschlüssel ein Display zu Anzeige des eingangs beschriebenen Ausgangsmoments aufweist, wobei Eingangs- und Ausgangsmoment auf das Getriebe bezogen sind.
Sehr vorteilhaft weist der Drehmomentschlüssel eine Eingabeeinrichtung zur Eingabe von Drehmoment-Grenzwerten auf.
Bevorzugt weist der Drehmomentschlüssel darüber hinaus eine Speichereinrichtung zur Speicherung der das Anzugsmoment der Schraubverbindung charakterisierenden Daten auf. Die Speichereinrichtung umfasst dabei einen Schreib-Lesespeicher, sodass bei Bedarf die Kalibrierungen wiederholt und erneut vorgenommen werden können. In dem Speicher ist - neben anderen Daten - vorteilhafterweise auch das bei der Kalibrierung ermittelte Übersetzungsverhältnis des Drehmomentvervielfältigers gespeichert.
Dabei ist das Übersetzungsverhältnis bevorzugt als Interpolationskurve des funktionalen Zusammenhangs des Ausgangsdrehmoments in Abhängigkeit von dem Eingangsdrehmoment des Drehmomentvervielfältigers in dem Speicher hinterlegt.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass das Getriebe einen RFID-Transponder und der Drehmomentschlüssel einen RFID-Reader aufweisen, die aufeinander abgestimmt sind. In diesem Falle erkennt der Drehmomentschlüssel das Getriebe. Es können im Speicher hinterlegte, das Getriebe charakterisierende Daten zur Ermittlung des Anzugsmoments der Schraubverbindungen verwendet werden.
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu vermitteln, welches auf einfache Weise eine gemeinsame Kalibrierung von Drehmomentvervielfältigern und elektronischen Drehmomentschlüsseln ermöglicht, wobei insbesondere spezifische Daten des Drehmomentvervielfältigers und insbesondere dessen Getriebe bei der Kalibrierung berücksichtigt werden sollen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Kalibrierung einer Vorrichtung zur Erzeugung eines drehmomentgenauen Anzugsmoments für Schraubverbindungen mit den Merkmalen des Anspruchs 6. Die gemeinsame Kalibrierung des Drehmomentvervielfachers zusammen mit dem
elektronischen Drehmomentschlüssel erfolgt dabei so, dass das Übersetzungsverhältnis anhand mindestens eines über den gesamten Drehmomentbereich gewonnenen Durchschnittswertes erfolgt. Dieses so bestimmte Übersetzungsverhältnis wird in dem Speicher des Drehmoment- schlüsseis gespeichert und bei der Bestimmung des Anzugsmoments der Schraubverbindung bei späteren Schraubvorgängen berücksichtigt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind Gegenstand der auf Anspruch 6 rückbezogenen Unteransprüche. So wird gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung das tatsächliche Übersetzungsverhältnis über den gesamten Drehmomentbereich bei verschiedenen Winkelstellungen der Ausgangswelle des Drehmomentvervielfachers ermittelt und gespeichert. Hierzu wird zunächst das Übersetzungsverhältnis über den gesamten Drehmomentbereich bei einem ersten Winkel bestimmt und gespeichert, sodann wird die Ausgangswelle um vorgebbare Winkel weitergedreht und jeweils bei diesen Winkelstellungen über den gesamten Drehmomentbereich das Übersetzungsverhältnis ermittelt und gespeichert.
Bevorzugt wird die Ausgangswelle dabei um jeweils Winkel von 90° weitergedreht so lange, bis sie insgesamt um einen Winkel von 180° verdreht ist. Diesem Weiterdrehen um vorgebbare Winkel liegt die Erkenntnis zugrunde, dass der Drehmomentverlauf des Ausgangsdrehmoments in Abhängigkeit vom Eingangsdrehmoment im Wesentlichen einen periodischen Verlauf zeigt, der durch eine Sinus- bzw. Costnusfunktion beschrieben werden kann. Ein Weiterdrehen um jeweils Vielfache von 90° ermöglichen die Bestimmung dieses periodischen Sinus-/Cosinusverlaufs. Wenn um kleinere Winkel als 90° jeweils weitergedreht wird, beispielsweise um 45°, so muss so oft weitergedreht werden, bis eine Drehung der Ausgangswelle des Drehmomentvervielfachers um 180° stattgefunden hat. Aus den so gewonnenen Werten wird danach ein mittleres Übersetzungsverhältnis errechnet und in dem Speicher des elektronischen Drehmomentschlüssels hinterlegt. Hierbei wird eine Interpolationskurve, in erster Näherung eine Interpolationsgerade zwischen die auf diese Weise bei unterschiedlichen Winkelverhältnissen ermittelten Übersetzungsverhältnisse gelegt und aufgrund dieser Interpolationskurve das Ausgangsdrehmoment in Abhängigkeit von dem Eingangsdrehmoment bestimmt. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
In den Figuren zeigen:
Fig. 1 schematisch eine von der Erfindung Gebrauch machende Vorrichtung zur Erzeugung eines drehmomentgenauen Anzugsmoments für Schraubverbindungen;
Fig. 2 der Drehmomentvervielfältiger der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung;
Fig. 3 eine Draufsicht auf den in Fig. 2 dargestellten Drehmomentvervielfältiger;
Fig. 4 das Ausgangsdrehmoment über dem Eingangsdrehmoment und Fig. 5 das Ausgangsdrehmoment über dem Eingangsdrehmoment zur Erläuterung einer Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die in der Figur dargestellte Vorrichtung zur Erzeugung eines drehmomentgenauen Anzugsmoments umfasst einen Drehmomentvervielfältiger, im allgemeinen Sprachgebrauch und nachfolgend auch kurz Kraftvervielfältiger 100 genannt, der eine Eingangswelle 101 aufweist und eine Ausgangs- bzw. Abtriebswelle 102. Sowohl Eingangs- als auch Abtriebswelle enden jeweils beispielsweise mit einem Vierkant, an dem im Falle der Eingangswelle ein Drehmomentschlüssel 200 angreift und der im Falle der Abtriebswelle 102 in eine sogenannte„Kraftnuss" oder einfach„Nuss" 140 eingreift. Mittels der Nuss 140 wird ein Anzugsmoment auf eine (nicht dargestellte) Schraubverbindung übertragen. Der Drehmomentvervielfältiger 100 weist darüber hinaus einen an sich bekannten Reaktionsarm130 auf, der ein Durchdrehen des Drehmomentvervielfältigers während des Schraubvorgangs durch Anschlagen an einem ortsfesten Gegenstand verhindert.
Der Drehmomentvervielfältiger 100 wird durch einen Drehmomentschlüssel 200 manuell betätigt. Hierzu weist der Drehmomentschlüssel 200 einen Griff 210 auf. Der Drehmomentschlüssel 200 selbst ist ein elektronischer Dreh- momentschiüssel 200 mit einem Display 205 und einer Eingabeeinrichtung 220. Die Eingabeeinrichtung 220 dient beispielsweise zur Eingabe von den Schraubvorgang charakterisierenden Daten. Die Einstellung des Drehmomentschlüssels 200 erfolgt über ein Auswahlmenü. Nach Auswahl eines enüpunktes werden das gewünschte Ausgangsmoment sowie die gewünschten Grenzwerte eingegeben. Während der Aufbringung des Drehmoments wird eine Bedienungsperson visuell über den Fortschritt, beispielsweise mittels Leuchtbalken, informiert. Kurz vor Erreichen des Zielmomentes kann die Bedienungsperson zusätzlich über ein akustisches Signal informiert werden. Nach Erreichen des Drehmomentes erfolgt eine ebenfalls bevorzugt optische und gegebenenfalls auch akustische„Okay" bzw.„Nichtokay"- Anzeige und der erreichte Wert des Drehmoments wird in einem Datenspeicher, der im Drehmomentschlüssel 200 vorgesehen ist (nicht dargestellt), gespeichert. Alle in dem Drehmomentschlüssel gespeicherten Werte können nach Abschluss sämtlicher Arbeiten an einen PC oder Laptop übertragen und dort weiter ausgewertet werden.
Grundidee der Erfindung ist es, zum einen eine autarke Vorrichtung zu vermitteln, welche ohne zusätzliche Kabel, eine externe Stromversorgung, entfernte Eingabe- und Anzeigegeräte und dergleichen auskommt. Hierzu ist der Drehmomentschlüssel batterie- oder akkubetrieben. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass der Drehmomentvervielfältiger 100 bzw. das Übersetzungsgetriebe 110 des Drehmomentvervielfältigers 100 einen RFID- Transponder aufweist, der mit einem in dem Drehmomentschlüssel 200 angeordneten RFID-Reader zusammenwirkt. In diesem Falle erkennt der Drehmomentschlüssel 200 gewissermaßen den Drehmomentvervielfältiger 100 bzw. das Getriebe 1 10 des Drehmomentvervielfältigers 100 und durch Rückgriff auf in dem Speicher des Drehmomentschlüssels 200 gespeicherte Werte, die in einer zuvor und nachfolgend noch näher zu beschreibenden gemeinsamen Kalibrierung ermittelt und gespeichert wurden, können Drehmomentwerte exakt eingestellt werden. In dem Speicher sind hierzu Über- setzungswerte gespeichert, die jeweils dem Getriebe 1 10 des Drehmomentvervielfältigers 100 zugeordnet sind. Diese Werte werden in einer in dem Drehmomentschlüssel 200 vorgesehenen Recheneinheit verwendet. Durch die Kombination aus RFID-Transponder und RFID-Reader sind Systemverwechslungen vollständig ausgeschlossen.
Die Kalibrierung des Systems aus Drehmomentvervielfältiger 100 und Drehmomentschlüssel 200 erfolgt dadurch, dass zunächst das tatsächliche Übersetzungsverhältnis über den gesamten Drehmomentbereich des Drehmomentvervielfältigers 100 ermittelt wird. Das Verfahren dieser Kalibrierung wird nachfolgend anhand der Figuren 2 bis 5 erläutert. In Fig. 2 ist schematisch eine Seitenansicht des Drehmomentvervielfältiger 00 dargestellt. Eine Eingangswelle 101 , die mit einem beispielsweise Vierkant endet, an dem der elektronische Drehmomentschlüssel 200 angreift, ist über das Getriebe 1 10 mit einer Ausgangswelle, die ebenfalls mit einem Vierkant 102 endet, der in eine Schlüsselnuss, auch als„Kraftnuss" 140 bezeichnet, eingreift. Die Kraftnuss 140 ist abtriebsseitig an den Schraubenkopf bzw. an die Mutter der Schraubverbindung angepasst. An der Eingangswelle wird ein Eingangsmoment ME aufgebracht und am Ausgang des Getriebes 110 liegt ein Ausgangsmoment MA an. Das Übersetzungsverhältnis zwischen Eingangsmoment ME und Ausgangsmoment MA wird durch das Getriebe 110 bestimmt. Es wird zunächst dieses Übersetzungsverhältnis bestimmt, wobei das Eingangsmoment ME durch den elektronischen Drehmomentschlüssel 200 ermittelt wird, und das Ausgangsdrehmoment MA durch einen Sensor 400, der an der Ausgangswelle angeordnet ist, erfasst wird. Dieser Sensor 400 ist nur bei der Kalibrierung vorgesehen. Im späteren Betrieb ist die Anordnung eines solchen Sensors 400 nicht erforderlich.
Die Ermittlung des Übersetzungsverhältnisses erfolgt nun dadurch, dass die Ausgangswelle und damit der Ausgangsvierkant 102 zunächst in eine erste Position gebracht werden, die einem Winkel von 0° entspricht (Fig. 3b1 )). Sodann wird die Schraubverbindung„angezogen", indem das Eingangs- moment ME aufgebracht wird und das Ausgangsmoment MA ermittelt wird. Dabei ergibt sich ein funktionaler Zusammenhang zwischen dem Ausgangsmoment MA und dem Eingangsmoment ME, der in Fig. 4 schematisch durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist. Rein prinzipiell genügt eine solche Messreihe zur Bestimmung dieses funktionalen Zusammenhangs zwischen dem Ausgangsmoment MA dem Eingangsmoment ME. In diesem Falle wird dann die Interpolationskurve der Funktion MA(ME) bestimmt und diese Interpolationskurve, insbesondere eine Interpolationsgerade, wie in den Figuren 4 und 5 dargestellt, gewissermaßen als Kennlinie gespeichert.
Um die Genauigkeit weiter zu steigern, sieht eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens weitere Messreihen vor.
In einer zweiten Messreihe wird der Ausgangsvierkant 102, das heißt die Ausgangswelle um 90° verdreht, wie es rechts in Fig. 3b2) schematisch dargestellt ist und wiederum wird der Zusammenhang zwischen Ausgangsmoment MA und Eingangsmoment ME bestimmt, in Fig. 4 als durchgezogene Linie dargestellt.
Schließlich wird in einer dritten Messreihe die Ausgangswelle und damit der Ausgangsvierkant 102 um weitere 90° (Fig. 3b3)) verdreht und es wird wiederum die Abhängigkeit des Ausgangsdrehmoments MA von dem Eingangsdrehmoment ME bestimmt. Dies ist in Fig. 4 durch eine gepunktete Linie dargestellt. Aus diesen drei Linien wird sodann eine Interpolationskurve, in erster Näherung eine Interpolationsgerade bestimmt, die in einem Speicher 250 des Drehmomentschlüssels 200 gespeichert wird und welche die Abhängigkeit des Ausgangsdrehmoments MA von dem Eingangsdrehmoment ME repräsentiert.
Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausgestaltung wird die Interpolationskurve (die dargestellte Gerade) über den gesamten Drehmomentbereich gebildet. Eine weitere Erhöhung der Genauigkeit ergibt sich, wenn zur Bestimmung der Interpolation die Kurve, wie in Fig. 5 dargestellt, beispielsweise in vier Unterbereiche I, II, III, IV des Eingangsdrehmoments ME unterteilt wird und in jedem dieser Teilbereiche eine Interpolation vorgenommen wird. Auch hier ergibt sich ein im Wesentlichen linearer Verlauf. Die Zahl dieser Unterteilungen kann weiter erhöht werden, sodass im Grenzfalle eine exakte Approximation der Funktion MA(ME) möglich ist. Nach Abschluss der
Kalibrierungen wird der Sensor 400 entfernt und die Abhängigkeit des Ausgangsdrehmoments A von dem Eingangsdrehmoment ME wird - wie erwähnt - in dem Speicher des elektronischen Drehmomentschlüssels 200 gespeichert und bei späteren Schraubfällen verwendet. Auf diese Weise kann sehr genau das Anzugsmoment von Schraubverbindungen bestimmt werden.
Die Kalibrierung über verschiedenen Winkelbereiche ist erforderlich, da alle bekannten Getriebearten aufgrund der Eingriffsverhältnisse der Zahnflanken mehr oder weniger sinusförmige Schwankungen des Drehmomentverlaufs und damit des Kraftverlaufs aufweisen. Dies bedeutet, dass über den gesamten Drehmomentverlauf des Drehmomentvervielfältigers Abweichungen vom theoretisch errechneten Drehmoment nachweisbar sind. Durch die Kalibrierung können diese Abweichungen berücksichtigt und eliminiert werden.

Claims

Ansprüche
1 . Vorrichtung zur Erzeugung eines drehmomentgenauen Anzugsmoments für Schraubverbindungen, gekennzeichnet durch die Kombination aus Drehmomentvervielfältiger ( 00) und einem an diesen angepassten und zusammen mit diesem kalibrierten Drehmomentschlüssel (200).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Drehmomentschlüssel (200) ein Display (205) zu Anzeige eines Eingangsund Ausgangsmoments aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehmomentschlüssel (200) eine Eingabeeinheit (220) zur Eingabe eines Drehmoment-Grenzwertes aufweist.
4. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehmomentschlüssel (200) einen Speicher (250) zur Speicherung der das Anzugsmoment charakterisierenden Daten aufweist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem
Speicher das bei der Kalibrierung ermittelte Übersetzungsverhältnis des Drehmomentvervielfältigers (100) gespeichert ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Übersetzungsverhältnis als Interpolationskurve des funktionalen Zusammenhangs des Ausgangsdrehmoments (MA) in Abhängigkeit von dem Eingangsdrehmoment (ME) des Drehmomentvervielfältigers (1 00) in dem Speicher (250) hinterlegt ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehmomentvervielfältiger (100) einen RFID-Transponder auf- weist und dass der Drehmomentschlüssel (200) einen RFID-Reader aufweist, die miteinander kommunizieren und mittels denen eine Übertragung des charakteristischen Übersetzungsverhältnisses des Drehmomentvervielfältigers (100) an den Drehmomentschlüssel (200) erfolgt.
8. Verfahren zur Kalibrierung einer Vorrichtung zur Erzeugung eines drehmomentgenauen Anzugsmoments für Schraubverbindungen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Übersetzungsverhältnis das Ausgangsdrehmoment (MA) in Abhängigkeit von dem Eingangsdrehmoment (ME) über den gesamten Drehmomentverlauf bestimmt wird und dass das Übersetzungsverhältnis (MA( E)) anhand mindestens eines über den gesamten Drehmomentbereich gewonnenen Durchschnittswertes erfolgt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchschnittswert durch Bilden einer Interpolationskurve, insbesondere einer Interpolationsgeraden, ermittelt wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Übersetzungsverhältnis bei mehreren Getriebeeingriffswinkeln (0°, 90°, 180°) bestimmt wird.
11 . Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst über den gesamten vorgebbaren Drehmomentbereich das tatsächliche Übersetzungsverhältnis ermittelt wird und dass danach eine Ausgangswelle des Drehmomentvervielfältigers (100) um jeweils vorgebbare Winkel, insbesondere zweimal um 90° weitergedreht wird und dabei das Übersetzungsverhältnis über den gesamten Drehmomentbereich ermittelt und hieraus ein mittleres Übersetzungsverhältnis errechnet wird, das in dem Speicher (250) des Drehmomentschlüssels (200) hinterlegt wird.
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