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Technisches
Gebiet
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Die
Erfindung betrifft ein Drehmomentwerkzeug zum Messen und/oder zum
auslösenden
Anziehen eines Drehmoments an einem Werkstück, enthaltend
- a) ein Gehäuse
mit einem Griff,
- b) einen Stab zum Übertragen
eines Drehmoments,
- c) ein Messelement zur elektronischen Erfassung eines Drehmoments,
- d) Mess- und Steuerelektronik zum Verarbeiten des erfassten
Drehmoments,
- e) einen durch die elektronische Mess- und Steuerelektronik
gesteuerten Auslöseschalter
zum Auslösen
des Drehmoments bei einem Sollwert.
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Beschreibung
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Die
Verschraubung ist die am häufigsten
genutzte Verbindung im Maschinenbau. Solche Verbindungselemente
können
nur durch die Verwendung geeigneter Montagewerkzeuge wirksam werden.
Zu den hierfür
geeigneten Montagewerkzeugen zählen Drehmomentwerkzeuge,
wie sie eingangs genannt sind. Drehmomentwerkzeuge werden benötigt, um an
einem Werkstück
ein bestimmtes Drehmoment auszuüben.
Als Drehmomentwerkzeuge sind beispielsweise Drehmomentschlüssel oder
Drehmomentschraubendreher bekannt.
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Das
bei der Verwendung handgeführter Werkzeuge
zu übertragende
Drehmoment ist hierbei sowohl von der physischen Konstitution des
Benutzers als auch von dessen subjektiven Kraftempfinden abhängig. Drehmomentwerkzeuge
werden eingesetzt, um eine Schraube mit einer hohen Vorspannkraft
zu belasten, die im elastischen Bereich der Schraube liegt oder
auch, um die Schraube mit nur geringen Vorspannkräften zu
belasten. Der Einsatz von neuen Konstruktionswerkstoffen wie z.B.
Magnesium, Aluminium oder Kunststoff, vor allem für den Leichtbau
in der Automobil- oder Flugzeugindustrie lässt sowohl den Bedarf, als
auch die Anforderungen an die Drehmomentwerkzeuge ansteigen. Durch
diese neuen Werkstoffe steigt nämlich
die Zahl der empfindlichen Schraubverbindungen. Die geringere Zugfestigkeit
dieser Leichtbau-Werkstoffe
im Vergleich zu Stahlwerkstoffen, würde bei einer Überbeanspruchung
der Schraubverbindung zu Beschädigungen des
Gewindes führen,
die diese teuren Bauteile unbrauchbar machen würden.
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Stand
der Technik
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Aus
der deutschen Offenlegungsschrift
DE 100 51 011 A1 ist ein auslösender Drehmomentschlüssel bekannt,
der das Drehmoment elektronisch erfasst. Mit einem Dehnmessstreifen
wird das mechanische Drehmoment in ein elektronisches Signal umgewandelt.
Das so erfasste Drehmoment wird mit einem Sollwert verglichen. Erreicht
das gemessene Drehmoment den eingestellten oder vorgegebenen Drehmomentsollwert,
wird durch die elektronische Auswertung der Drehmomentschlüssel mechanisch zumindest
kurzzeitig freigegeben. Die Freigabe erfolgt hier beispielsweise
durch Entkopplung von Schlüsselgriff
und Schlüsselkopf.
Die Druckschrift schlägt
dazu vor, dass die Kopplung als Magnetkopplung mit elektrischen
Magneten ausgebildet ist, bei der zum Entkoppeln die Magnete ausgeschaltet
werden. Alternativ verbindet ein Steckelement in einer entsprechenden
Steckverbindung den Schlüsselkopf mit
dem Schlüsselgriff.
Durch Magnetkraft wird die starre Kopplung durch die Steckverbindung
gelöst, so
dass der Schlüsselkopf
abschwenken kann.
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In
der deutschen Patentschrift
DE 199 12 837 C2 wird ebenfalls ein elektronisch
messender und auslösender
Drehmomentschlüssel
beschrieben. Bei diesem Drehmomentschlüssel erfasst ein Drehmomentsensor
das anliegende Drehmoment. Eine Steuereinrichtung vergleicht schließlich den
gemessenen Istwert mit einem Sollwert, wobei der eingestellte Sollwert
sich aus einer Analyse des jeweiligen Werkstücks ergibt. Die Analyse des
Werkstücks erfolgt
dabei unmittelbar mit Hilfe einer Werkstückidentifizierungseinrichtung.
Erreicht der Istwert den vorgegebenen Sollwert, wird der Drehmomentschüssel ausgelöst. Ein
ferromagnetischer Verriegelungsbolzen verriegelt beispielsweise
mit einer Drehmomentstange in Längsachse.
Die Drehmomentstange weist dazu eine geeignete Verriegelungsausnehmung
auf. Zum Auslösen
des Drehmomentschlüssels
wird eine den Verriegelungsbolzen umgebene Magnetspule derart bestromt,
dass der ferromagnetischer Verriegelungsbolzen gegen eine Federkraft aus
der Verriegelungsausnehmung löst.
Die Federkraft dient dazu, den Verrieglungsbolzen nach dem Auslösen wieder
in seinen ursprünglichen
Zustand zurückzustellen.
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Die
bekannten Drehmomentschlüssel
haben den Nachteil, dass die elektrisch gesteuerten Verriegelungsmechanismen,
wie sie beim Stand der Technik verwendet werden, einen hohen Energiebedarf haben.
Dies liegt daran, dass mit dem Einsatz von Spulen für die Elektromagneten
starke Energieverbraucher in dem Drehmomentschlüssel integriert sind. Mit herkömmlichen
Batterien oder Akkumulatoren können
daher nur relativ wenige bzw. gar keine Auslösungen des Drehmomentschlüssels durchgeführt werden.
Die Verriegelungsbolzen müssen
jedoch ausreichend dimensioniert sein, um bei einem aufgebrachten
Drehmoment nicht sofort zu verformen. Für jede Auslösung muss dieser Verriegelungsbolzen
bewegt werden. Die Spulen der Elektromagneten müssen daher mit der entsprechenden
elektrischen Leistung versorgt werden, damit sie den Verriegelungsbolzen
gegen eine auf den Verriegelungsmechanismus wirkende Kraft und eine
Federkraft bewegen können.
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Offenbarung
der Erfindung
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, den Leistungsbedarf eines elektronisch
gesteuerten Drehmomentwerkzeugs zu optimieren, damit der Energiebedarf
reduziert wird. Damit soll die Anzahl der Auslösungen des Drehmomentschlüssels, insbesondere auch
mit herkömmlichen
Batterien oder Akkumulatoren, erhöht werden bzw. überhaupt
ermöglicht
werden.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe dadurch gelöst,
dass bei einem Drehmomentwerkzeug zum Messen und/oder zum auslösenden Anziehen
eines Drehmoments an einem Werkstück der eingangs genannten Art
- f) ein Leistungs- und/oder Spannungsverstärker zur
Verstärkung
der mechanischen und/oder elektrischen Leistung bzw. Spannung für den elektronisch
bzw. mechanisch gesteuerten Auslöseschalter
vorgesehen ist.
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Für das Auslösen eines
Drehmomentwerkzeugs mit einem elektronisch gesteuerten Auslöseschalter
wird eine hohe Leistung benötigt,
damit der Auslöseschalter
eine Auslösung
durchführen
kann. Diese Leistung können
herkömmliche
Batterien oder wiederaufladbare Akkumulatoren praktisch nicht liefern.
Es wäre
natürlich
denkbar, ein Drehmomentwerkzeug an das Stromnetz über ein
Kabel anzuschließen,
um die gewünschte
Leistung zu erhalten. Dies würde
aber bedeuten, dass das Drehmomentwerkzeug nicht mehr frei benutzt
werden kann. Es ist dafür
dann immer eine Steckdose erforderlich. Da die Leistung nur für einen
ganz kurzen Augenblick benötigt
wird, nämlich
den, in dem das Drehmomentwerkzeug auslöst, wird mit vorliegender Erfindung
hierfür ein
Leistungs- und/oder Spannungsverstärker zur Verstärkung der
mechanischen und/oder elektrischen Leistung bzw. Spannung für den elektronisch bzw.
mechanisch gesteuerten Auslöseschalter
vorgeschlagen. Damit wird erreicht, dass die erforderliche Leistung,
um ein Drehmomentwerkzeug auszulösen,
vorhanden ist, die von herkömmlichen
Batterien oder Akkumulatoren in der gewünschten Form nicht geliefert
wird. Die erforderliche Leistung wird oft nur für einen Sekundenbruchteil benötigt. Es
ist daher vorteilhaft die Leistung der Batterie bzw. der Akkumulatoren
mit einem Leistungsverstärker
zu verstärken.
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Als
elektrischer Leistungsverstärker
käme beispielsweise
ein schnell entladender Kondensator in Frage. Dieser Kondensator
würde relativ
langsam mit einer Batterie bzw. einem Akkumulator aufgeladen werden.
Durch schnelle Entladung des Kondensators erhält man eine ausreichend hohe
Leistungsspitze, die zum Schalten des Auslöseschalters notwendig ist.
Im Falle einer mechanischen Lösung
ist eine mechanische Leistungsverstärkung, beispielsweise mit einer
vorgespannten Feder vorteilhaft denkbar.
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In
einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Drehmomentwerkzeugs
ist der elektronisch gesteuerte Auslöseschalter als Magnetschalter
ausgebildet. Der Magnetschalter lässt sich auf einfache Art elektronisch,
beispielsweise durch Elektromagneten, ansteuern.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausbildung des erfindungsgemäßen Drehmomentwerkzeugs ist
der elektronisch gesteuerte Auslöseschalter
als Piezoschalter ausgebildet. Auch bei einem solchen Schalter lässt sich
die elektronische Ansteuerung relativ leicht realisieren. Durch
Anlegen von elektrischer Spannung wird in einem solchen Schalter
ein Piezokristall verformt. Dies löst einen Schaltvorgang aus.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden erzielt, indem
der Auslöseschalter als
Hydraulik-, Pneumonik- und/oder Pneumatikschalter ausgebildet ist.
Damit werden weitere bevorzugte Schaltervarianten für den Auslöseschalter
zur vorteilhaften Verwirklichung des erfindungsgemäßen Drehmomentwerkzeugs
angeboten.
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Eine
vorteilhafte Alternative zu den genannten Auslöseschaltern lässt sich
dadurch erreichen, dass der Auslöseschalter
einen Elektromotor enthält. Durch
einen geeigneten Elektromotor, wie z.B. einen Schrittmotor, kann
der Auslöseschalter
ebenfalls besonders einfach elektronisch angesteuert und ausgelöst werden.
Ferner lässt
sich ein solcher Auslöseschalter
wieder leicht in seine Ausgangsposition zurückstellen ohne weitere konstruktive – z.B. federbasierte – Maßnahmen
vornehmen zu müssen.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind Mittel zum
Erfassen eines Drehwinkels vorgesehen. Damit lässt sich neben dem Drehmoment
auch der Drehwinkel mit einem solchen Drehmomentwerkzeug erfassen.
Vorzugsweise sind dabei Mittel vorgesehen, die das Drehmomentwerkzeug
auch bei einem voreingestellten Drehwinkel-Sollwert auslösen.
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Gemäß einer
bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Drehmomentwerkzeugs ist
eine Stellvorrichtung zur Vorgabe eines Drehmoments bzw. Drehwinkels,
bei dem das Drehmomentwerkzeug auslöst, vorgesehen. Die Stellvorrichtung
kann beispielsweise als Regler oder Tastatur ausgebildet sein, mit
denen die Sollwerte für
das Drehmomentwerkzeug eingegeben werden können.
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Eine
vorteilhafte Ausbildung wird ferner dadurch bei einem erfindungsgemäßen Drehmomentwerkzeugs
erreicht, indem Mittel zum Vergleichen von Ist- und Sollwert vorgesehen
sind. Erst durch den Vergleich von Ist- und Sollwert lässt sich
eine Auslösung
des Drehmomentwerkzeugs vernünftig
realisieren. Vorzugsweise findet der Vergleich in einer elektronischen
Steuerungsschaltung statt, die schließlich auch den Auslöseschalter
ansteuern kann.
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Damit
der Nutzer eines solchen Drehmomentwerkzeugs weiß, welches aktuelles Drehmoment
und/oder aktueller Drehwinkel anliegt, ist in einer vorteilhaften
Ausgestaltung der Erfindung eine optische und/oder akustische Anzeige
vorgesehen. Die Anzeige kann dabei auch als Vibrationssignalgeber
ausgebildet sein. Die Anzeige bzw. der Vibrationssignalgeber dienen
nicht nur zur Anzeige eines Wertes, sondern auch zur Alarmierung
des Nutzers bei einem erreichten Drehmomentwert. Ferner dient die
Anzeige dazu, den Nutzer bei der Einstellung eines Sollwerts zu
unterstützen.
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Weiterhin
lässt sich
eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Drehmomentwerkzeugs
durch Fernübertragungsmittel
erreichen. Diese Fernübertragungsmittel
dienen zum Einstellen des Sollwerts für ein Drehmoment und/oder für die Übermittlung
von Messdaten aus einer Entfernung. Damit können beispielsweise die Sollwerte
für Drehmomentwerkzeuge
mit einem externen Gerät
eingestellt werden. Entsprechend können die Messdaten oder Messprotokolle
an eine externe Auswerteeinrichtung übermittelt werden. Das Drehmomentwerkzeug
ist grundsätzlich
für einen
Datenaustausch mit einem externen Gerät ausgerüstet. Vorzugsweise sind die
Fernübertragungsmittel
als Funk-, Infrarot- und/oder Kabelschnittstelle ausgebildet. Gängige Standards
für Funkverbindungen,
wie "Bluetooth" oder "WLAN" ermöglichen
geringe Herstellungskosten. Die Kabelverbindungen können vorzugsweise als
elektrische leitende Kabel, aber auch als Lichtleiter ausgebildet
sein, um eine Verbindung zu einem externen Gerät zu schaffen.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausbildung des erfindungsgemäßen Drehmomentwerkzeugs ist
ein Untersetzungsmechanismus vorgesehen. Der Untersetzungsmechanismus
weist wenigstens ein von dem Auslöseschalter betätigtes Stellglied
auf. Der Untersetzungsmechanismus ist dabei zwischen dem Stab zur Übertragung
des Drehmoments und dem elektronisch gesteuerten Auslöseschalter
zur Auslösung
des Drehmomentwerkzeugs angeordnet. Durch den Untersetzungsmechanismus
ist nur noch eine kleine Kraft erforderlich, um ein solches Drehmomentwerkzeug
auszulösen.
Der Magnetschalter kann dadurch erheblich geringer dimensioniert
werden, als es bei den Drehmomentschlüsseln des Standes der Technik
mit einem Verriegelungsbolzen der Fall ist. Die von einer Spannungsversorgung
angeforderte elektrische Leistung, die zur Betätigung des Auslöseschalters
benötigt
wird, wird durch die verringerte Leistungsaufnahme des Auslöseschalters
reduziert. Damit lässt
sich auch das von dem Auslöseschalter
betätigte
Stellglied kleiner dimensionieren, als es ohne Untersetzungsmechanismus
erforderlich wäre.
Die sonst so hohe Leistungsaufnahme, die für die Bewegung des relativ
groß dimensionierten
Verrieglungsbolzens erforderlich war, wird nun durch den Untersetzungsmechanismus
weitestgehend kompensiert. Durch die geringere Leistungsaufnahme
lassen sich nun erheblich mehr Auslösungen des Drehmomentwerkzeuges
durchführen,
als es bislang der Fall war.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Drehmomentwerkzeugs enthält der Untersetzungsmechanismus
einen Schalthebel mit einer Schaltkante, der durch den elektronisch
gesteuerten Auslöseschalter
angesteuert wird. Durch diese Maßnahme wird erreicht, dass der
Untersetzungsmechanismus über
einen Hebel mit einer Schaltkante verfügt, welcher auch als Stab ausgebildet
sein kann, der das Drehmomentwerkzeug auslöst. Um geringe Reibung zwischen
dem Stellglied und dem Hebel zu erhalten ist eine geeignete reibungsarme
Schaltkante an dem Hebel vorgesehen. Dabei kann der Hebel beispielsweise
mit einer Feder vorgespannt sein.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen, die bei einem erfindungsgemäßen Drehmomentwerkzeug eingesetzt
werden können,
werden dadurch erzielt, dass der Untersetzungsmechanismus, der durch
den elektronisch gesteuerten Auslöseschalter angesteuert wird,
auf einen Kniehebel, auf einen Kippwürfel oder auf eine Nockenscheibe
wirkt. Durch diese Maßnahmen
wird das Drehmomentwerkzeug in bevorzugter Weise ausgelöst.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausbildung des erfindungsgemäßen Drehmomentwerkzeugs
weist der Untersetzungsmechanismus wenigstens einen Untersetzungshebel
auf, der durch einen Schalthebel auslösend betätigt wird. Durch den Untersetzungshebel
wird die Kraft, die aufgebracht werden muss, um das Drehmomentwerkzeug
auszulösen,
entsprechend dem Untersetzungsverhältnis reduziert. Dabei kann
der Untersetzungshebel beispielsweise mit einer Feder vorgespannt
sein.
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In
einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Drehmomentwerkzeugs
ist zwischen einem Schalthebel und einem Untersetzungshebel eine
Rolle, eine Kugel und/oder ein Keil mit Selbsthemmung vorgesehen. Durch
diese Maßnahme
wird erreicht, dass die Reibung die zwischen Schalthebel und Untersetzungshebel
entsteht erheblich reduziert wird. Damit wird die aufzuwendende
Kraft für
den auslösenden Schaltvorgang
nochmals minimiert. Die Rolle, die Kugel oder auch der Keil mit
Selbsthemmung sind vorzugsweise federbelastet, damit kein Spiel
entsteht.
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Es
erweist sich als vorteilhaft in einer Variante des erfindungsgemäßen Drehmomentwerkzeugs, wenn
die Mess- und Steuerelektronik prozessorgesteuert ausgebildet ist.
Prozessoren sind mittlerweile Massenware, so dass sich die Elektronik
mit solchen Bauelementen relativ kostengünstig in der Herstellung verwirklichen
lässt.
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Durch
geeignete Programmierung kann eine solche Elektronik auch schnell
und einfach an sich ändernde
Gegebenheiten angepasst werden.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind Speichermittel,
insbesondere zum Speichern eines Sollwerts, Messwerts und/oder Messprotokolls
vorgesehen. Damit können die
Werte über
einen längeren
Zeitraum im Drehmomentwerkzeug gehalten werden. Bei Bedarf können die
Speicherinhalte schließlich
abgefragt werden. Dies kann auch durch eine Fernabfrage durch externe
Geräte
erfolgen.
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Vorteilhafterweise
ist ein Energiespeicher zum Zwischenspeichern von Energie vorgesehen
ist. Dieser Energiespeicher kann seine Energie schnell freigeben,
um die erforderliche Leistung für
den Auslösevorgang
zu liefern.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus dem Gegenstand der Unteransprüche, sowie
den Zeichnungen mit den dazugehörigen
Beschreibungen. Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele
der Erfindung näher
erläutert.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnung
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1 zeigt
in Seitenansicht ein Ausführungsbeispiel
eines Drehmomentwerkzeugs, bei dem der Untersetzungsmechanismus
eine Schaltkante enthält,
die durch den elektronisch gesteuerten Auslöseschalter angesteuert wird.
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2 zeigt
in Seitenansicht ein Ausführungsbeispiel
eines Drehmomentwerkzeugs, bei dem der Untersetzungsmechanismus
zwischen einem Schalthebel und einem Untersetzungshebel eine Rolle
enthält.
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3 zeigt
in Seitenansicht ein Ausführungsbeispiel
eines Drehmomentwerkzeugs, bei dem der Untersetzungsmechanismus
von einem Keil mit Selbsthemmung angelenkt wird.
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4a/4b zeigen
ein Drehmomentwerkzeug, bei dem der Auslöseschalter zum Auslösen auf
eine Schaltkante wirkt.
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5a/5b zeigen
ein Drehmomentwerkzeug, bei dem der Auslöseschalter zum Auslösen auf
einen Kniehebel wirkt.
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6a/6b zeigen
ein Drehmomentwerkzeug, bei dem der Auslöseschalter zum Auslösen auf
einen Kippwürfel
wirkt.
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7a/7b zeigen
ein Drehmomentwerkzeug, bei dem der Auslöseschalter zum Auslösen auf
eine Nockenscheibe wirkt.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
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In 1 wird
mit 10 ein Drehmomentwerkzeug bezeichnet. Das Drehmomentwerkzeug 10 weist
ein längliches
Gehäuse 12 mit
einem Griff 14 am einen Ende 16 des Gehäuses 12 auf.
Am anderen Ende 18 ist eine Werkzeugaufnahme 20 vorgesehen.
In die Werkzeugaufnahme 20 können austauschbar Ein- oder
Aufsteckwerkzeuge angebracht sein. Die Ein- oder Aufsteckwerkzeuge
dienen zur Aufnahme von Werkstücken,
bei denen das Drehmoment und/oder der Drehwinkel bestimmt werden müssen.
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In
dem Gehäuse 12 ist
ein Kopfhebel 22 um einen Zapfen 24 gelagert.
Der Kopfhebel 22 ist im Wesentlichen ein länglicher
Stab, der ein Drehmoment überträgt. Die
Werkzeugaufnahme 20 ist an dem Ende 18 mit dem
Kopfhebel 22 verbunden. Am anderen Kopfhebelende 26 ist
eine Absatzkante 28 vorgesehen. Der Kopfhebel 22 wird
durch einen Untersetzungsmechanismus 30 angelenkt.
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Der
Untersetzungsmechanismus 30 enthält einen ersten Untersetzungshebel 32 und
einen zweiten Untersetzungshebel 34. Der erste Untersetzungshebel 32 ist über einen
ersten Lagerzapfen 36 und der zweite Untersetzungshebel über einen Lagerzapfen 38 gelagert.
Der erste Untersetzungshebel 32 weist auf der unteren,
zur Gehäusewand 40 des Gehäuses 12 zeigenden
Seite, eine Bohrung 42 auf. In der Bohrung 42 befindet
sich eine Spiralfeder 44, welche sich gegen die Gehäusewand 40 abstützt und
den ersten Untersetzungshebel 32 vorspannt.
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Der
erste Untersetzungshebel 32 weist eine Absatzkante 46 auf,
die eine Vorsprungkante 48 des zweiten Untersetzungshebels 34 anlenkt.
Der Kopfhebel 22, der erste und der zweite Untersetzungshebel 32, 34 sind
so angeordnet, dass sie ineinander greifen.
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An
dem zweiten Untersetzungshebel 34 ist ein Messelement 50 angeordnet,
welches das jeweilige Drehmoment erfasst. Vorzugsweise handelt es sich
bei dem Messelement 50 um einen Dehnungsmessstreifen, welcher
das jeweilige Drehmoment in ein entsprechendes elektrisches Signal
wandelt. Dieses elektrische Signal wird an eine Mess- und Steuerelektronik 52 zum
Verarbeiten und Erfassen des jeweils anliegenden Drehmoments als
Istwert geleitet. Die Mess- und Steuerelektronik 52 befindet
sich im Gehäuse 12 im
Bereich des Griffs 14. Dort ist auch eine Spannungsversorgung 54 angeordnet,
welche als wiederaufladbare Akkumulatoren ausgebildet ist. Die Spannungsversorgung 54 versorgt
neben der Mess- und Steuerelektronik 52 einen elektrisch
ansteuerbaren Auslöseschalter 56.
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Die
Mess- und Steuerelektronik 52 enthält einen Prozessor und einen
Speicher, welche in vorliegender Abbildung zur Vereinfachung nicht
dargestellt sind. Die mit dem Messelement 50 bestimmten
Drehmomente werden mit einem Sollwert verglichen. Der Sollwert ist
in dem Speicher der Mess- und Steuerelektronik 52 gespeichert.
Der Sollwert kann über
eine Eingabeeinheit 58 als Stellvorrichtung manuell eingegeben
werden. Die Eingabeeinheit 58 ist dabei beispielsweise
als Tastatur oder als Drehregler ausgebildet.
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Der
Vergleich von dem jeweiligen Istwert mit dem Sollwert wird durch
den Prozessor durchgeführt. Dafür arbeitet
der Prozessor eine entsprechende Routine ab. Wenn der Istwert dem
Sollwert entspricht, erzeugt die elektronische Mess- und Steuerelektronik 52 ein
Auslösesignal,
welches über
einen Leistungsverstärker 60 auf
den Auslöseschalter 56 gegeben
wird. Der Auslöseschalter 56 ist
im vorliegenden Ausführungsbeispiel
als ein elektrischer Hubmagnet ausgebildet. Andere Schaltervarianten, wie
Piezoschalter, Hydraulik-, Pneumonik- und/oder Pneumatikschalter
sind ebenfalls zur Verwirklichung eines solchen Drehmomentwerkzeugs 10 ebenfalls denkbar.
Gegebenenfalls lässt
sich der Schaltvorgang auch mit einem Elektromotor durchführen. Ein solcher
Auslöseschalter 56 hat,
wenn auch nur während
des auslösenden
Vorgangs, einen hohen Leistungsbedarf. Dieser Leistungsbedarf kann
mit herkömmlichen
Akkumulatoren nicht gedeckt werden. Der Leistungsverstärker 60 liefert
ausreichende Leistung, um den Schaltvorgang des Auslöseschalters 56 durchzuführen.
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Wenn
der Auslöseschalter 56 durch
die Mess- und Steuerelektronik 52 geschaltet wird, wirkt er
zunächst
auf einen Umlenkhebel 62. Der Umlenkhebel 62 weist
an seinem oberen Ende einen Absatz 64 auf. Durch Betätigen des
Auslöseschalters 56 bewegt
sich der Umlenkhebel 62 um einen Lagerzapfen 65 und
lenkt einen Schalthebel 66 an. Der Schalthebel 66 besteht
aus einem runden Kopfende 68 und einem länglichen
Hebelende 70. Dabei wird bei Betätigung der Schalthebel 66 um
einen Lagerzapfen 72 bewegt. Der Lagerzapfen 72 befindet
sich auf einer senkrechten Achse 74, welche einen Absatz 76 in
einer Kante 78 des ersten Untersetzungshebels 32 schneidet.
Der Lagerzapfen 72 sitzt im Bereich des runden Kopfendes 68.
Das runde Kopfende 68 verfügt über eine kerbenförmige Ausnehmung 80 die durch
zwei Kreisabschnitte mit unterschiedlichen Radien entsteht, wodurch
eine Schalthebelkante 82 gebildet wird.
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Auf
der oberen Seite des Schalthebels 66 befindet sich eine
Bohrung 84. In der Bohrung 84 befindet sich eine
Spiralfeder 86, welche sich gegen die Innenwand des Gehäuses 12 abstützt und
den Schalthebel 66 vorspannt.
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Das
längliche
Hebelende 70 des Schalthebels 66 wird bei einem
Schaltvorgang des Auslöseschalter 56 durch
den Umlenkhebel 62 nach oben gegen den Uhrzeigersinn um
den Lagerzapfen 72 bewegt. Dabei gleitet die Kante 78 des
ersten Untersetzungshebels 32, vorgespannt durch die Spiralfeder 42,
von der Schalthebelkante 82 in die kerbenförmige Ausnehmung 80.
Das Drehmomentwerkzeug 10 wird dadurch ausgelöst.
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Eine
Anzeige 88 dient insbesondere zum Darstellen des Istwertes
und des eingestellten Sollwertes. Die Anzeige 88 befindet
sich dazu im Bereich des Griffs 14 des Drehmomentwerkzeuges 10.
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Im
Bereich des Griffs 14 ist ferner eine Funkschnittstelle 90 eingearbeitet.
Die Funkschnittstelle 90 ist mit der Mess- und Steuerelektronik 52 gekoppelt.
Anstelle der manuellen Eingabe des Sollwertes über die Eingabeeinheit 58 kann
der Sollwert auch über
die Funkschnittstelle 90 übertragen werden. Die Funkschnittstelle 90 genügt auch
Anforderungen, Messwerte und/oder Messprotokolle an ein externes Gerät mit entsprechender
Schnittstelle zu übertragen.
Diese können
gegebenenfalls auch in dem Speicher der Mess- und Steuerelektronik 52 zwischengespeichert
sein.
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In
dem Drehmomentwerkzeug 10 ist ferner ein Drehwinkelgeber 92 zum
Erfassen des Drehwinkels vorgesehen. Der Drehwinkelgeber 92 übermittelt seinen
jeweiligen Drehwinkel, mit dem ein Werkstück angezogen wurde, als elektrisches
Signal an die Mess- und Steuerelektronik 52. Auch bei einem
festgelegten Sollwert des Drehwinkels kann das Drehmomentwerkzeug 10 auslösen. Die
jeweils gemessenen Werte können
unmittelbar an ein externes Gerät weitergeleitet
oder auf der Anzeige 88 angezeigt werden.
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Die
Ausführung
gemäß 2 ist
vom grundsätzlichen
Prinzip genauso aufgebaut, wie das Ausführungsbeispiel von 1.
Gleiche Bestandteile werden daher mit entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet.
Bezüglich
der Ausführung
kann daher auf die Beschreibung von 1 verwiesen
werden. Es soll nachfolgend nur auf die wesentlichen Unterschiede
eingegangen werden: Die Variante gemäß der 2 des erfindungsgemäßen Drehmomentwerkzeugs 10 weist
nämlich
einen abgewandelten Untersetzungsmechanismus 30 auf. Die Änderung ergibt
sich durch einen abgewandelten Schalthebel 94 des Untersetzungsmechanismus 30.
Dieser weist nun eine Öffnung 95 auf.
Eine Rolle 96 befindet sich in der Öffnung 95 und ist
mit einer Feder 97 vorbelastet. Damit die Rolle 95 nicht
aus der Öffnung 97 herausspringt,
ist an der die Öffnung 97 eine
kleine Nase 98 vorgesehen, die das Herausspringen verhindert. Die
Kontaktfläche
zwischen dem Schalthebel 94 wird am Kopfende 101 nicht
mehr über
eine Schalthebelkante 82 gebildet, sondern nun über eine
Rollfläche der
Rolle 96. Durch die Rolle wird die Reibung beim auslösenden Schaltvorgang
erheblich reduziert.
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In 3 wird
ein Drehmomentwerkzeug 100 gezeigt, bei dem ein Untersetzungsmechanismus 130 über einen
Keil 108 mit Selbsthemmung anlenkt wird.
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Das
Drehmomentwerkzeug 100 weist ein längliches Gehäuse 110 mit
einem Griff 112 am einen Ende 114 des Gehäuses 110 auf.
Am anderen Ende 118 ist eine Werkzeugaufnahme 120 vorgesehen.
In die Werkzeugaufnahme 120 können austauschbar Ein- oder
Aufsteckwerkzeuge angebracht sein. Die Ein- oder Aufsteckwerkzeuge
dienen zur Aufnahme von Werkstücken,
bei denen das Drehmoment und/oder der Drehwinkel bestimmt bzw. aufgebracht werden
müssen.
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In
dem Gehäuse 110 ist
ein Kopfhebel 122 um einen Zapfen 124 gelagert.
Die Werkzeugaufnahme 120 ist an dem Ende 118 mit
dem Kopfhebel 122 verbunden. Am anderen Kopfhebelende 126 ist
eine Absatzkante 128 vorgesehen. Der Kopfhebel 122 wird
durch einen Untersetzungsmechanismus 130 angelenkt.
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Der
Untersetzungsmechanismus 130 enthält einen Untersetzungshebel 132.
Der Untersetzungshebel 132 ist über einen Lagerzapfen 136 gelagert. Der
Kopfhebel 122 und der Untersetzungshebel 132 sind
so angeordnet und ausgebildet, dass sie ineinander greifen.
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An
dem Untersetzungshebel 132 ist ein Messelement 150 angeordnet,
welches das jeweilige Drehmoment erfasst. Vorzugsweise handelt es
sich bei dem Messelement 150 um ein Dehnungsmessstreifen,
welcher das jeweilige Drehmoment in ein entsprechendes elektrisches
Signal wandelt. Dieses elektrische Signal wird an eine Mess- und
Steuerelektronik 152 zum Verarbeiten und Erfassen des jeweils
anliegenden Drehmoments als Istwert geleitet. Die Mess- und Steuerelektronik 152 befindet
sich im Gehäuse 110 im
Bereich des Griffs 112. Dort ist auch eine Spannungsversorgung 154 angeordnet,
welche als wiederaufladbare Akkumulatoren ausgebildet ist. Die Spannungsversorgung 154 versorgt
neben der Mess- und Steuerelektronik 152 einen elektrisch
ansteuerbaren Auslöseschalter 156.
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Die
Mess- und Steuerelektronik 152 enthält einen Prozessor und einen
Speicher, welche in vorliegender Abbildung nicht dargestellt sind.
Die mit dem Messelement 150 bestimmten Drehmomente werden
mit einem Sollwert verglichen. Der Sollwert ist in dem Speicher
der Mess- und Steuerelektronik 152 gespeichert. Der Sollwert
kann über eine
Eingabeeinheit 158 als Stellvorrichtung manuell eingegeben
werden. Zur Eingabe mit der Eingabeeinheit 158 werden Tasten
verwendet.
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Der
Vergleich von dem jeweiligen Istwert mit dem Sollwert wird analog
zu dem Drehmomentwerkzeug gemäß 1 durch
den Prozessor durchgeführt.
Stimmen der Istwert dem Sollwert überein, dann wird von der elektronische
Mess- und Steuerelektronik 152 ein Auslösesignal generiert, welches über einen
Leistungsverstärker 160 auf
den Auslöseschalter 156 gegeben
wird. Der Auslöseschalter 156 ist
im vorliegenden Ausführungsbeispiel
als ein elektrischer Hubmagnet ausgebildet. Der Hubmagnet besteht
aus einem Eisenstab 162 mit einem keilförmigen Ende 164 und
einer den Eisenstab umgebenen Spule 163. Der Eisenstab 162 ist
mit einer Druckfeder 165 vorgespannt. Das keilförmige Ende 164 des Eisenstabs 162 verfügt über eine
Steilkante 170. Der Eisenstab 162 wird nach unten
von einer drehbar gelagerten Rolle 172 abgestützt. Der
Untersetzungshebel 132 weist ferner einen Vorsprung 174 auf,
in der eine Rolle 176 gelagert ist. Die Rollen 172 und 176 sind
senkrecht gegenüberliegend
angeordnet. Das keilförmige
Ende 164 ragt zwischen die Rollen 172 und 176.
Ein weiteres Durchgleiten des Eisenstabs 162 zwischen den
Rollen 172, 176, wird durch die Steilkante 170 verhindert.
Das Drehmomentwerkzeug 110 wird ausgelöst, indem der Eisenstab 162 gegen
die Federkraft der Druckfeder 165 in Richtung des Griffs 112 zurückgezogen
wird. Der Untersetzungshebel 132 bewegt sich dann um den
Lagerzapfen 136 im Uhrzeigersinn und unterbricht die Krafteinleitung
zur Übertragung
eines Drehmoments auf den Kopfhebel 122.
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Eine
Anzeige 188 dient insbesondere zum Darstellen des Istwertes
und des eingestellten Sollwertes. Die Anzeige 188 befindet
sich dazu im Bereich des Griffs 112 des Drehmomentwerkzeuges 110.
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Im
Bereich des Griffs 112 ist ferner eine Funkschnittstelle 190 eingearbeitet.
Die Funkschnittstelle 190 ist mit der Mess- und Steuerelektronik 152 gekoppelt.
Anstelle der manuellen Eingabe des Sollwertes über die Eingabeeinheit 158 kann
der Sollwert auch über
die Funkschnittstelle 190 übertragen werden. Die Funkschnittstelle 190 genügt auch
Anforderungen, Messwerte und/oder Messprotokolle an ein externes
Gerät mit entsprechender
Schnittstelle zu übertragen.
Diese können
gegebenenfalls auch in dem Speicher der Mess- und Steuerelektronik 152 zwischengespeichert
sein.
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In
dem Drehmomentwerkzeug 100 ist ferner ein Drehwinkelgeber 192 zum
Erfassen des Drehwinkels vorgesehen. Der Drehwinkelgeber 192 übermittelt
seinen jeweiligen Drehwinkel, mit dem ein Werkstück angezogen wurde, als elektrisches
Signal an die Mess- und Steuerelektronik 152. Auch bei
einem festgelegten Sollwert des Drehwinkels kann das Drehmomentwerkzeug 110 auslösen. Die
jeweils gemessenen Werte können
unmittelbar über
die Funkschnittstelle 192 an ein externes Gerät weitergeleitet oder
auf der Anzeige 188 angezeigt werden.
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4a und 4b zeigen
jeweils einen Ausschnitt eines Drehmomentwerkzeugs 210,
bei dem ein Auslöseschalter 256 zum
Auslösen
auf eine Schaltkante 212 wirkt. In 4a wird
der Zustand dargestellt, bei dem das Drehmomentwerkzeug 210 nicht
ausgelöst
ist. In 4b wird der Zustand dargestellt,
bei dem das Drehmomentwerkzeug 210 ausgelöst ist.
Eine Werkzeugaufnahme 230 ist am Ende des Drehmomentwerkzeugs 210 vorgesehen.
In die Werkzeugaufnahme 230 können austauschbar Ein- oder
Aufsteckwerkzeuge angebracht sein. Die Ein- oder Aufsteckwerkzeuge
dienen zur Aufnahme von Werkstücken,
bei denen das Drehmoment und/oder der Drehwinkel bestimmt werden
müssen.
Ein Untersetzungshebel 214 wirkt auf einen Kopfhebel 216. Der
Untersetzungshebel 214 wird durch einen Schalthebel 218,
welcher die Schaltkante 212 aufweist, angelenkt. Der Schalthebel 218 verfügt dazu über ein
Kopfende 220, welches aus zwei Kreisabschnitten 222, 224 mit
unterschiedlichen Radien besteht. Im nicht ausgelösten Zustand
hält der
Kreisabschnitt 222 mit dem größeren Radius den Untersetzungshebel 214 des
Drehmomentwerkzeugs 210, siehe 4a. Im
ausgelösten
Zustand rutscht der Untersetzungshebel auf den Kreisabschnitt 224 mit dem
kleineren Radius. Ausgelöst
wird das Drehmomentwerkzeug mit dem elektrischen Auslöseschalter 256,
der einen Schalthebel 218 betätigt, welcher den Untersetzungshebel
zum Auslösen
gemäß 4b ansteuert.
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5a und 5b zeigen
jeweils ein Ausschnitt eines Drehmomentwerkzeugs 310, bei
dem der Auslöseschalter 56 zum
Auslösen
auf einen Kniehebel 312 wirkt. Mit 5a wird
der Zustand dargestellt, bei dem das Drehmomentwerkzeug 310 nicht ausgelöst ist.
In 5b wird der Zustand dargestellt, bei dem das Drehmomentwerkzeug 310 ausgelöst ist.
Dabei ist ein Kopfhebel 314 mit einem Untersetzungsmechanismus 316 über einen
Gelenkarm 318 verbunden. Im nicht ausgelösten Zustand
gemäß 5a ist der Abstand zwischen Untersetzungsmechanismus 316 und
Kopfhebel 314 verkürzt.
Es bildet sich ein knieförmiges
Gelenk. Im ausgelösten
Zustand wird der Weg verlängert,
so dass sich der Gelenkarm 318 bis zu einem Anschlagzapfen 320 streckt.
Eine Werkzeugaufnahme 322 ist am Ende des Drehmomentwerkzeugs 310 vorgesehen.
In die Werkzeugaufnahme 322 können austauschbar Ein- oder
Aufsteckwerkzeuge angebracht sein. Die Ein- oder Aufsteckwerkzeuge
dienen zur Aufnahme von Werkstücken,
bei denen das Drehmoment und/oder der Drehwinkel bestimmt werden
müssen.
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6a und 6b zeigen
ein Drehmomentwerkzeug, bei dem der Auslöseschalter zum Auslösen auf
einen Kippwürfel 412 wirkt. 6a zeigt
den Zustand, bei dem das Drehmomentwerkzeug 410 nicht ausgelöst ist.
In 6b wird der Zustand dargestellt, bei dem das Drehmomentwerkzeug 410 ausgelöst ist.
Eine Werkzeugaufnahme 420 ist am Ende des Drehmomentwerkzeugs 410 vorgesehen.
In die Werkzeugaufnahme 420 können austauschbar Ein- oder
Aufsteckwerkzeuge angebracht sein. Die Ein- oder Aufsteckwerkzeuge
dienen zur Aufnahme von Werkstücken,
bei denen das Drehmoment und/oder der Drehwinkel bestimmt werden
müssen.
Der Kippwürfel 412 befindet
sich zwischen einem Kopfhebel 414 und einem Untersetzungshebel 416 des
Drehmomentwerkzeuges. Im nicht ausgelösten Zustand des Drehmomentwerkzeugs 410 entspricht
der Abstand zwischen den Enden des Kopfhebels 414 und dem
Untersetzungshebel 416 der Seitenlänge des Kippwürfels 412.
Die gesamte Fläche
einer Seite des Kippwürfels 412 steht
jeweils mit dem Kopfhebel 414 und mit dem Untersetzungshebel 416 in
Kontakt. Der Kopfhebel 414 erhält dadurch auf dem Kippwürfel 412 eine
stabile Lage. Im ausgelösten
Zustand gemäß 6b wird
der Abstand zwischen den Enden des Kopfhebels 414 und dem
Untersetzungshebel 416 durch einen Auslöseschalter (nicht dargestellt) verlängert. Damit
kann der Kippwürfel 412 zum
Auslösen
des Drehmomentwerkzeuges auf die Würfelkante kippen, wie in 6b dargestellt
ist.
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7a und 7b zeigen
ein Drehmomentwerkzeug 510, bei dem ein nicht dargestellter
Auslöseschalter
zum Auslösen
auf eine Nockenscheibe 512 wirkt. Dabei stellt 7a den
nicht ausgelösten Zustand
und 7b den ausgelösten
Zustand des Drehmomentwerkzeugs 510 dar. Eine Werkzeugaufnahme 520 ist
am Ende des Drehmomentwerkzeugs 510 vorgesehen. In die
Werkzeugaufnahme 520 können
austauschbar Ein- oder Aufsteckwerkzeuge angebracht sein. Die Ein-
oder Aufsteckwerkzeuge dienen zur Aufnahme von Werkstücken, bei
denen das Drehmoment und/oder der Drehwinkel bestimmt werden müssen. Der
Kopfhebel 512 ist als Nockenscheibe mit einer Ausnehmung 514 ausgebildet.
An dem zur Ausnehmung 514 der Nockenscheibe 512 zeigenden
Ende eines Untersetzungshebels 516 ist eine drehbare Rolle 518 angeordnet.
Die drehbare Rolle 518 ragt im nicht ausgelösten Zustand
des Drehmomentwerkzeugs 510 in die Ausnehmung 514. Beim
Auslösen
gemäß 7b wird
der Untersetzungshebel 516 freigegeben, so dass sich dieser
ein wenig zurückschieben
lässt.
Die Nockenscheibe 512 kann sich dadurch drehen.