DE102021126486A1

DE102021126486A1 - Prüfvorrichtung und Verfahren zum Prüfen eines Schraubwerkzeugs sowie Verwendung einer solchen Prüfvorrichtung

Info

Publication number: DE102021126486A1
Application number: DE102021126486.3A
Authority: DE
Inventors: Martin Mang; Robert Weinmann; Konrad Schimming
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2021-10-13
Filing date: 2021-10-13
Publication date: 2023-04-13

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung (1) zum Prüfen eines Schraubwerkzeugs, mit wenigstens einem mit dem Schraubwerkzeug drehmomentübertragend verbindbaren Werkzeugangriff (2), welcher um eine Drehachse (4) drehbar ist, und mit einer Bremseinrichtung (7), mittels welcher zum Prüfen des Schraubwerkzeugs wenigstens ein einer mittels des Schraubwerkzeugs bewirkbaren und um die Drehachse (4) erfolgenden Drehung des Werkzeugangriffs (2) entgegenstehendes Drehmoment gezielt bereitstellbar ist, wobei die Bremseinrichtung (7) wenigstens ein als eine hydrodynamische Bremse oder als eine berührungslose Bremse ausgebildetes Bremselement (8) zum gezielten Bereitstellen des Drehmoments aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung zum Prüfen eines Schraubwerkzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Verwendung einer solchen Prüfvorrichtung. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Prüfen eines Schraubwerkzeugs gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9.
Der DE 10 2005 013 786 B4 ist ein Verfahren zum Prüfen von Schraubern als bekannt zu entnehmen, mit einer Dreheinheit und einem ersten Drehmomentsensor. Aus der EP 1 875 188 B1 ist ein System zur automatischen Prüfung von Schraubern bekannt. Des Weiteren offenbart die US 4 517 821 A eine automatische Drehmomentschlüssel-Prüfmaschine.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Prüfvorrichtung und ein Verfahren zum Prüfen eines Schraubwerkzeugs sowie eine Verwendung einer solchen Prüfvorrichtung zu schaffen, sodass Schraubwerkzeuge besonders vorteilhaft geprüft werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Prüfvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch eine Verwendung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung zum Prüfen eines Schraubwerkzeugs. Die Prüfvorrichtung ist beispielsweise eine Prüfbank oder ein Prüfstand und wird auch als Prüfbank oder Prüfstand bezeichnet. Selbstverständlich ist es möglich, dass mittels der Prüfvorrichtung mehrere Schraubwerkzeuge, insbesondere aufeinanderfolgend, geprüft werden. Mittels der Prüfvorrichtung kann das Schraubwerkzeug insbesondere dahingehend geprüft werden, ob das Schraubwerkzeug ein gewünschtes Soll-Drehmoment bereitstellt, das heißt ob bei dem Betrieb des Schraubwerkzeugs das Schraubwerkzeug ein Ist-Drehmoment bereitstellt, welches einem gewünschten und beispielsweise an dem Schraubwerkzeug eingestellten Soll-Drehmoment entspricht oder zumindest nicht übermäßig von dem Soll-Drehmoment abweicht. Hierfür umfasst die Prüfvorrichtung wenigstens einen mit dem Schraubwerkzeug drehmomentübertragend verbindbaren Werkzeugangriff. Hierunter ist zu verstehen, dass das Schraubwerkzeug, insbesondere reversibel und somit zerstörungsfrei lösbar, mit dem Werkzeugangriff der Prüfvorrichtung derart verbunden werden kann, dass Drehmomente zwischen dem Schraubwerkzeug, insbesondere einem Abtrieb des Schraubwerkzeugs, und dem Werkzeugangriff übertragen werden können. Beispielsweise kann das Schraubwerkzeug das zuvor genannte Ist-Drehmoment über den Abtrieb bereitstellen, sodass beispielsweise das von dem Schraubwerkzeug über den Abtrieb bereitgestellte Ist-Drehmoment auf den Werkzeugangriff übertragen werden kann. Der Werkzeugangriff ist um eine Drehachse, insbesondere relativ zu einem Gehäuse der Prüfvorrichtung, drehbar. Ist somit beispielsweise das Schraubwerkezeug, insbesondere der Abtrieb des Schraubwerkzeugs, drehmomentübertragend mit dem Werkzeugangriff verbunden, und wird dann das Schraubwerkzeug betrieben, insbesondere derart, dass das Schraubwerkzeug über seinen Abtrieb das Ist-Drehmoment bereitstellt, so wird hierdurch der Werkzeugangriff angetrieben und somit um die Drehachse, insbesondere relativ zu dem Gehäuse, gedreht.
Die Prüfvorrichtung weist außerdem eine Bremseinrichtung auf, mittels welcher zum Prüfen des Schraubwerkzeugs wenigstens ein Drehmoment gezielt bereitstellbar ist, welches einer mittels des Schraubwerkzeugs bewirkbaren und um die Drehachse, insbesondere relativ zu dem Gehäuse, erfolgenden Drehung des Werkzeugangriffs entgegensteht. Beispielsweise wirkt das von dem Schraubwerkzeug insbesondere über dessen Abtrieb bereitgestellte Ist-Drehmoment um die Drehachse in eine erste Drehrichtung, wodurch beispielsweise der Werkzeugangriff in die erste Drehrichtung um die Drehachse insbesondere relativ zu dem Gehäuse gedreht wird oder drehbar ist. Das mittels der Bremseinrichtung gezielt bereitstellbare oder bereitgestellte Drehmoment wird auch als Bremsmoment oder Bremsdrehmoment bezeichnet und wirkt beispielsweise in eine der ersten Drehrichtung entgegengesetzte, zweite Drehrichtung um die Drehachse, wodurch das Bremsmoment dem Ist-Drehmoment entgegensteht. Insbesondere kann mittels der Bremseinrichtung eine sogenannte Schraubfallhärte simuliert werden. Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass mittels der Prüfvorrichtung und dabei insbesondere mittels der Bremseinrichtung ein Schraubvorgang simuliert werden kann, bei dem mittels des Schraubwerkzeugs ein beispielsweise als Schraube ausgebildetes Schraubelement gedreht und dabei angezogen oder festgezogen wird. Hierbei wird beispielsweise mittels des Werkzeugangriffs der Prüfvorrichtung das Schraubelement simuliert, das heißt abgebildet oder nachgebildet. Mittels der Bremseinrichtung und insbesondere mittels des Bremsmoments wird beispielsweise simuliert, dass das Schraubelement, welches vorliegend durch den Werkzeugangriff nachgebildet wird, insbesondere mit fortschreitendem Schraubvorgang fest- beziehungsweise angezogen wird. Wie allgemein bekannt ist, muss bei einem solchen Schraubvorgang, mit welchem ein Schraubelement an- beziehungsweise festgezogen wird, ein auf das Schraubelement auszuübendes Drehmoment mit fortschreitendem Schraubvorgang erhöht werden, um das Schraubelement überhaupt drehen zu können. Ein solcher Schraubvorgang wird beispielsweise dadurch mittels der Prüfvorrichtung simuliert, dass mittels der Bremseinrichtung das Bremsmoment innerhalb einer Zeitspanne derart variiert wird, dass das Bremsmoment innerhalb der Zeitspanne erhöht wird. Hierdurch wird beispielsweise simuliert, dass ein Schraubenkopf des Schraubelements, dessen Schraubenkopf bei dem Schraubvorgang translatorisch auf eine Oberfläche zubewegt wird und dabei relativ zu der Oberfläche gedreht wird, schließlich in Kontakt mit der Oberfläche kommt und gegen die Oberfläche gespannt wird. Insbesondere sind die Prüfvorrichtung und dabei ganz insbesondere die Bremseinrichtung beispielsweise dazu ausgebildet, unterschiedliche Schraubfallhärte zu simulieren. Die Schraubfallhärten unterscheiden sich beispielsweise darin voneinander, wie stark beziehungsweise schnell das zum Drehen des Schraubelements erforderliche Drehmoment ansteigt. Wird beispielsweise die zuvor genannte Oberfläche durch ein aus einem Kunststoff gebildetes Bauelement gebildet, so ist beispielsweise die Schraubfallhärte geringer, als wenn die Oberfläche durch ein aus einem metallischen Werkstoff wie beispielsweise Stahl gebildetes Bauelement gebildet ist. Somit sind die Prüfvorrichtung und dabei ganz insbesondere die Bremseinrichtung insbesondere dazu ausgebildet, ein Drehmoment-Drehwinkelverhalten einer mittels des Schraubwerkzeugs herzustellenden Schraubverbindung zu simulieren, welche insbesondere dadurch mittels des Schraubwerkzeugs herstellbar ist, dass mittels des Schraubwerkzeugs ein Schraubelement gedreht und dabei insbesondere anbeziehungsweise festgezogen wird.
Beispielsweise weist die Prüfvorrichtung wenigstens ein auch als Sensor bezeichnetes Messelement auf, mittels welchem beispielsweise das zuvor genannte, von dem Schraubwerkzeug auf den Werkzeugangriff übertragene oder übertragbare Ist-Drehmoment erfasst werden kann. Somit kann das Messelement beispielsweise als ein Drehmomentsensor ausgebildet sein. Beispielsweise durch Vergleichen des Ist-Drehmoments mit dem Soll-Drehmoment kann ermittelt werden, ob das Ist-Drehmoment nicht oder in einem tolerierbaren Rahmen von dem Soll-Drehmoment abweicht, oder ob das Ist-Drehmoment übermäßig stark von dem Soll-Drehmoment abweicht und somit übermäßig geringer oder übermäßig höher als das Soll-Drehmoment ist. Unterschreitet das Ist-Drehmoment das Soll-Drehmoment insbesondere derart, dass eine Differenz zwischen dem Ist-Drehmoment und dem Soll-Drehmoment größer als ein Schwellenwert ist, so würde das Schraubwerkzeug ein Schraubelement weniger stark als gewünscht festziehen. Eine daraus resultierende Schraubverbindung wäre somit nicht hinreichend fest oder stabil. Überschreitet jedoch das Ist-Drehmoment das Soll-Drehmoment insbesondere derart, dass eine Differenz zwischen dem Soll-Drehmoment und dem Ist-Drehmoment eine Grenze überschreitet, so würde das Schraubwerkzeug ein Schraubelement zu stark oder fest anziehen beziehungsweise festziehen. Hieraus könnte resultieren, dass das Schraubwerkzeug das Schraubelement beim Festziehen beschädigt oder zerstört und/oder dass ein Bauelement, welches mittels des Schraubelements verschraubt wird, unerwünschterweise beschädigt oder zerstört wird. Wird somit beispielsweise festgestellt, dass das Ist-Drehmoment übermäßig stark von dem Soll-Drehmoment abweicht, so kann eine entsprechende Gegenmaßnahme getroffen werden. Die Gegenmaßnahme umfasst beispielsweise, dass das Schraubwerkzeug derart eingestellt oder kalibriert wird, dass die Differenz zwischen dem Ist-Drehmoment und dem Soll-Drehmoment zumindest verringert oder aufgehoben wird. Somit eignet sich die Prüfvorrichtung auch zum Kalibrieren des Schraubwerkzeugs.
Um nun das Schraubwerkzeug besonders präzise und somit besonders vorteilhaft prüfen zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Bremseinrichtung wenigstens ein Bremselement zum gezielten Bereitstellen des auch als Gegenmoment oder Gegendrehmoment bezeichneten Bremsmoments aufweist, wobei das Bremselement als eine hydrodynamische Bremse oder als eine berührungslose Bremse ausgebildet ist. Unter der hydrodynamischen Bremse ist zu verstehen, dass die hydrodynamische Bremse eine Hydraulikflüssigkeit wie beispielsweise ein Öl und beispielsweise ein Förderrad aufweist, welches von dem Werkzeugangriff antreibbar und dadurch insbesondere relativ zu dem Gehäuse drehbar ist, beispielsweise um die Drehachse oder eine von der Drehachse unterschiedliche Förderraddrehachse, die beispielsweise von der Drehachse beabstandet ist und parallel zu der Drehachse verläuft oder schräg oder senkrecht zu der Drehachse verläuft. Mittels des Förderrads kann durch Antreiben des Förderrads die Hydraulikflüssigkeit gedreht werden, um dadurch das Bremsmoment gezielt bereitzustellen beziehungsweise zu erzeugen. Somit kann beispielsweise die hydrodynamische Bremse eine Art Retarder oder ein Retarder sein. Unter der berührungslosen Bremse ist zu verstehen, dass die berührungslose Bremse das Bremsmoment gezielt bereitstellen, das heißt zumindest mittelbar auf den Werkzeugangriff ausüben und insbesondere variieren, das heißt verändern, kann, ohne dass hierzu eine Berührung erforderlich ist, das heißt ohne dass sich hierzu zwei Festkörper oder ein Festkörper und eine Flüssigkeit gegenseitig berühren. Durch Verwendung des Bremselements zum gezielten Bereitstellen des Bremsmoments können unerwünschte Effekte wie beispielsweise unerwünschte Reibeffekte und dabei insbesondere sogenannte Stick-Slip-Effekte, welche auch als Haftgleiteffekte bezeichnet werden, vermieden werden. Der Erfindung liegt dabei insbesondere die Erkenntnis zugrunde, dass bei herkömmlichen Prüfvorrichtungen unerwünschte Effekte wie beispielsweise Reibeffekte auftreten können, die sich nachteilig auf das Prüfen des Schraubwerkzeugs und insbesondere auf ein Messen des Ist-Drehmoments auswirken können. Durch die Erfindung können diese nachteiligen Effekte nun vermieden werden, sodass das Schraubwerkzeug besonders vorteilhaft geprüft werden kann. Insbesondere ermöglicht es die Erfindung, das Ist-Drehmoment besonders präzise zu erfassen, das heißt zu messen. Außerdem können durch die Erfindung übermäßige, das Prüfen des Schraubwerkzeugs unerwünschterweise beeinträchtigende Massenträgheiten, die beispielsweise davon herrühren können, dass mit dem Werkzeugangriff Körper mit übermäßigen Massenträgheiten drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, verbunden sind, vermieden werden, sodass das Schraubwerkzeug besonders vorteilhaft geprüft werden kann.
Um das Schraubwerkzeug besonders präzise prüfen zu können, ist es bei einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die berührungslose Bremse als eine Wirbelstrombremse ausgebildet ist. Hierdurch kann das Bremsmoment besonders präzise bereitgestellt werden, ohne die Drehung des Werkzeugangriffs unerwünschterweise zu beeinflussen beziehungsweise das Messen des Ist-Drehmoments unerwünschterweise zu beeinträchtigen. Außerdem kann mittels der Wirbelstrombremse das Drehmoment besonders vorteilhaft variiert werden, insbesondere zwischen mehreren, voneinander unterschiedlichen Werten, ohne dass eine Berührung erfolgt und somit ohne die Drehung des Werkzeugangriffs und das Messen des Ist-Drehmoments unerwünschterweise zu beeinträchtigen.
Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass die hydrodynamische Bremse als ein hydrodynamischer Drehmomentwandler ausgebildet ist. Hierdurch kann mittels des Bremselements das Bremsmoment besonders vorteilhaft und gezielt bereitgestellt werden, sodass das Schraubwerkzeug besonders gut geprüft werden kann.
Bei einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Bremselement dazu ausgebildet, das Drehmoment, das heißt das Bremsmoment, gezielt zu variieren, insbesondere zwischen mehreren, voneinander unterschiedlichen Werten. Dadurch kann beispielsweise die zuvor beschriebene Schraubfallhärte besonders gut simuliert werden. Mit anderen Worten können dadurch unterschiedliche Schraubfallhärten besonders gut simuliert werden, sodass das Schraubwerkzeug besonders gut geprüft werden kann.
Um unerwünschte Beeinträchtigungen der Drehung des Werkzeugangriffs beispielsweise durch Reibeffekte und/oder Massenträgheiten vermeiden zu können, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die hydrodynamische Bremse ein von dem Werkzeugangriff antreibbares und dadurch um eine Raddrehachse relativ zu dem Gehäuse drehbares Turbinenrad aufweist, welches beispielsweise das zuvor genannte Förderrad ist. Dabei ist es denkbar, dass die Raddrehachse die zuvor genannte Förderraddrehachse ist. Des Weiteren weist die hydrodynamische Bremse vorzugsweise die durch Antreiben des Turbinenrads mittels des Turbinenrads zu fördernde Hydraulikflüssigkeit sowie ein mit dem Turbinenrad korrespondierendes Gegenelement auf. Das Gegenelement ist beispielsweise als ein um die Raddrehachse relativ zu dem Gehäuse drehbares Pumpenrad ausgebildet. Alternativ ist das Gegenelement als ein zumindest bezüglich der Raddrehachse drehfest mit dem Gehäuse verbundener Stator ausgebildet. Hierunter ist zu verstehen, dass der Stator zumindest derart drehfest mit dem Gehäuse verbunden ist, dass zumindest um die Raddrehachse erfolgende Relativdrehungen zwischen dem Stator und dem Gehäuse unterbunden sind. Dabei ist das Turbinenrad relativ zu dem Gegenelement um die Raddrehachse drehbar. Ist das Gegenelement beispielsweise das Pumpenrad, so erfolgt beispielsweise dann, wenn der Werkzeugangriff und über den Werkzeugangriff das Turbinenrad mittels des Schraubwerkzeugs gedreht werden, zunächst eine zumindest vorübergehende, anfängliche Relativdrehung zwischen dem Turbinenrad und dem Pumpenrad um die Raddrehachse, insbesondere solange, bis das Pumpenrad über die Hydraulikflüssigkeit von dem Turbinenrad mitgenommen wird, sodass beispielsweise eine Relativdrehzahl zwischen dem Turbinenrad und dem Pumpenrad zumindest verringert wird. Insbesondere ist es denkbar, dass insbesondere mit fortschreitendem Antreiben des Turbinenrads das Pumpenrad über die Hydraulikflüssigkeit derart von dem Turbinenrad mitgenommen wird, dass sich das Turbinenrad und das Pumpenrad um die Raddrehachse gemeinsam, insbesondere mit der gleichen Drehzahl, relativ zu dem Gehäuse drehen.
Um dabei das Bremsmoment besonders bedarfsgerecht und gezielt variieren zu können, insbesondere zwischen mehreren, von Null unterschiedlichen Werten, ohne dabei die Drehung des Werkzeugangriffs unerwünschterweise zu beeinträchtigen, ist es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Turbinenrad und/oder das Gegenelement verstellbare Leitschaufeln zum Leiten der Hydraulikflüssigkeit aufweist.
Hierunter ist insbesondere zu verstehen, dass die jeweilige Leitschaufel relativ zu dem Turbinenrad beziehungsweise relativ zu dem Gegenelement translatorisch und/oder rotatorisch bewegbar ist, insbesondere entlang einer oder um eine Bewegungsachse, wobei beispielsweise die Bewegungsachse parallel zur Raddrehachse verläuft und von der Raddrehachse beabstandet ist, oder die Bewegungsachse verläuft schräg oder senkrecht zur Raddrehachse. Die Leitschaufeln drehen sich somit beispielsweise mit dem Turbinenrad beziehungsweise mit dem Pumpenrad um die Raddrehachse mit, sind jedoch insbesondere zusätzlich entlang der oder um die Bewegungsachse relativ zu dem Turbinenrad beziehungsweise relativ zu dem Pumpenrad bewegbar.
Die Leitschaufeln bilden eine Geometrie zum Leiten beziehungsweise Führen der Hydraulikflüssigkeit. Ferner ist es denkbar, dass die Leitschaufeln an dem Stator gehalten sind, sodass das Turbinenrad und die Raddrehachse relativ zu den Leitschaufeln drehbar sind. Beispielsweise werden die Leitschaufeln verwendet, um die Hydraulikflüssigkeit zu dem Turbinenrad hinzuführen und/oder von dem Turbinenrad abzuführen. Die Leitschaufeln bilden eine beispielsweise auch als Turbinengeometrie bezeichnete Geometrie zum Leiten beziehungsweise Führen der Hydraulikflüssigkeit. Da die Leitschaufeln vorzugsweise verstellbar sind, weist die hydraulische Bremse eine variable Geometrie, das heißt eine variable Turbinengeometrie zum Führen beziehungsweise Leiten der Hydraulikflüssigkeit auf, wodurch das Drehmoment besonders präzise und bedarfsgerecht variiert werden kann.
Schließlich hat es sich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die Bremseinrichtung eine zusätzlich zu dem Bremselement vorgesehene Reibbremse zum Bereitstellen des Drehmoments aufweist. Die Reibbremse umfasst beispielsweise eine Bremsscheibe, die drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, mit dem Werkzeugangriff verbunden ist. Insbesondere ist die Bremsscheibe koaxial zu dem Werkzeug angeordnet und drehfest mit dem Werkzeugangriff verbunden und somit mit dem Werkzeugangriff um die Drehachse, insbesondere relativ zu dem Gehäuse, mitdrehbar. Da erfindungsgemäß jedoch das Bremselement vorgesehen ist, kann die Bremsscheibe hinsichtlich ihrer Masse und somit hinsichtlich ihrer Massenträgheit besonders gering gehalten werden, sodass einerseits das Bremsmoment besonders bedarfsgerecht und gezielt bereitgestellt, insbesondere variiert, werden kann. Andererseits können unerwünschte, aus einer unerwünscht hohen Massenträgheit der Bremsscheibe resultierende Effekte vermieden werden, sodass das Schraubwerkzeug besonders vorteilhaft geprüft werden kann.
Die Reibbremse umfasst beispielsweise wenigstens einen oder mehrere Bremsklötze, wobei der Bremsklotz beispielsweise hydraulisch und/oder mechanisch betätigbar und hierdurch in reibendem Kontakt mit der Bremsscheibe bewegbar ist, um dadurch die Bremsscheibe und über die Bremsscheibe den Werkzeugangriff abzubremsen beziehungsweise das Bremsmoment bereitzustellen. Beispielsweise läuft die Bremsscheibe in einem Bad aus einer Flüssigkeit, insbesondere aus Öl, sodass das Bad vorzugsweise ein Ölbad ist. Somit ist die Bremsscheibe beispielsweise eine nasslaufende Bremsscheibe. Ferner ist es denkbar, dass das Turbinenrad und/oder das Pumpenrad in einem Bad aus einem Fluid läuft, wobei das Fluid beispielsweise ein Öl ist. Insbesondere handelt es sich bei dem Fluid um die Hydraulikflüssigkeit. Durch Verwendung des Bremselements können übermäßige, unerwünschte Haft- und Gleitreibübergänge vermieden werden, und eine Massenträgheit eines um die Drehachse relativ zu dem Gehäuse drehbaren und den Werkzeugangriff umfassenden Rotors der Prüfvorrichtung kann gering gehalten werden. Außerdem kann die Prüfvorrichtung zumindest nahezu verschleißfrei betrieben werden.
Ganz vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Reibbremse entfällt, sodass es ganz vorzugsweise vorgesehen ist, dass die Bremseinrichtung frei von einer Reibbremse ist. Mit anderen Worten ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das Bremsmoment ohne Verwendung einer Reibbremse gezielt bereitstellbar ist.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Verwendung einer Prüfvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung. Bei der Verwendung wird die Prüfvorrichtung verwendet, um ein Schraubwerkzeug zu prüfen. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen eines Schraubwerkzeugs mittels einer Prüfvorrichtung, insbesondere gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung. Bei dem dritten Aspekt der Erfindung wird ein mit dem zu prüfenden Schraubwerkzeug drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, verbundener Werkzeugangriff der Prüfvorrichtung mittels des Schraubwerkzeugs angetrieben und dadurch um eine Drehachse, insbesondere relativ zu einem Gehäuse der Prüfvorrichtung, gedreht. Mittels einer Bremseinrichtung der Prüfvorrichtung wird wenigstens ein der mittels des Schraubwerkzeugs bewirkten und um die Drehachse, insbesondere relativ zu dem Gehäuse, erfolgenden Drehung des Werkzeugangriffs entgegenstehendes und auch als Bremsmoment oder Bremsdrehmoment oder Gegenmoment oder Gegendrehmoment bezeichnetes Drehmoment gezielt bereitgestellt. Mit anderen Worten wird der Werkzeugangriff mittels der Bremseinrichtung gezielt abgebremst.
Um nun das Schraubwerkzeug besonders vorteilhaft prüfen zu können, ist es bei dem dritten Aspekt der Erfindung vorgesehen, dass die Bremseinrichtung wenigstens ein als eine hydrodynamische Bremse oder als eine berührungslose Bremse ausgebildetes Bremselement aufweist, mittels welchem das Drehmoment gezielt bereitgestellt wird. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts und des zweiten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des dritten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels mit den zugehörigen Zeichnungen. Dabei zeigt:

1 eine schematische Perspektivansicht einer Prüfvorrichtung zum Prüfen eines Schraubwerkzeugs; und
2 ausschnittsweise eine schematische Seitenansicht einer Bremseinrichtung der Prüfvorrichtung.

In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt in einer schematischen Perspektivansicht eine Prüfvorrichtung 1 zum Prüfen eines in den Fig. nicht dargestellten Schraubwerkzeugs. Bei dem Schraubwerkzeug handelt es sich um ein Werkzeug, mittels welchem Schraubverbindungen hergestellt werden können. Hierzu kann mittels des Schraubwerkzeugs ein jeweiliges, beispielsweise als Schraube ausgebildetes Schraubelement angetrieben und dadurch gedreht werden, insbesondere relativ zu einem korrespondierenden Schraubelement, wodurch die Schraubelemente miteinander verschraubt werden können. Hierdurch können beispielsweise wenigstens zwei Bauelemente miteinander verschraubt und somit miteinander verbunden werden. Die Schraubelemente weisen korrespondierende Gewinde auf, welche bewirken, dass dann, wenn eines der Schraubelemente mittels des Schraubwerkzeugs relativ zu dem anderen Schraubelement bewegt wird, die Schraubelemente translatorisch aufeinander zu bewegt werden. Hierdurch kommt es beispielsweise dazu, dass ein Schraubenkopf eines der Schraubelemente in Richtung einer Oberfläche eines der Bauelemente bewegt wird und schließlich in Kontakt mit der Oberfläche kommt und gegen die Oberfläche gespannt wird. Dies wird auch als Anziehen oder Festziehen des Schraubelements bezeichnet. Wie hinlänglich bekannt ist, muss ein zum Festziehen vorgesehenes und von dem Schraubwerkzeug bereitzustellendes Drehmoment umso größer sein, je stärker oder fester das Schraubelement gegen die Oberfläche gespannt, mithin die Bauelemente miteinander verschraubt werden sollen. Durch das Verschrauben der Bauelemente beziehungsweise der Schraubelemente wird eine Schraubverbindung hergestellt. Üblicherweise wird für die Schraubverbindung ein Soll-Drehmoment berechnet, mit welchem die Schraubelemente miteinander verschraubt werden sollen, sodass das Soll-Drehmoment von dem Schraubwerkzeug bereitzustellen ist. Ist das Schraubwerkzeug hinreichend gut eingestellt, das heißt kalibriert, so stellt das Schraubwerkzeug ein Ist-Drehmoment bereit, welches dem Soll-Drehmoment entspricht oder nur derart von dem Soll-Drehmoment abweicht, dass eine Differenz zwischen dem Ist-Drehmoment und dem Soll-Drehmoment geringer als eine vorgegebene oder vorgebbare Grenze ist. Ist jedoch das Schraubwerkzeug nicht hinreichend gut kalibriert beziehungsweise eingestellt, so kann eine Differenz zwischen dem Ist-Drehmoment und dem Soll-Drehmoment die Grenze überschreiten, sodass das Ist-Drehmoment größer oder geringer als das Soll-Drehmoment ist. Die Prüfvorrichtung 1 kann dabei insbesondere dazu verwendet werden zu prüfen, ob das Schraubwerkzeug hinreichend gut kalibriert ist. Insbesondere kann mittels der Prüfvorrichtung 1 eine Schraubfallhärte simuliert werden. Mit anderen Worten kann mittels der Prüfvorrichtung 1 ein Herstellen einer Schraubverbindung simuliert werden. Insbesondere kann beispielsweise mittels der Prüfvorrichtung 1 simuliert werden, ob ein dem Festziehen des Schraubelements entgegenstehendes Gegendrehmoment, welches beispielsweise daraus resultiert, dass der Schraubenkopf in Kontakt mit der Oberfläche kommt, innerhalb einer Zeitspanne stark oder demgegenüber weniger stark ansteigt. Somit kann mittels der Prüfvorrichtung 1 insbesondere ein Drehmoment-Drehwinkelverhalten bei einem Herstellen einer Schraubverbindung simuliert werden. Hierfür weist die Prüfvorrichtung 1 wenigstens einen Werkzeugangriff 2 auf, welcher aus einem Gehäuse 3 der Prüfvorrichtung 1 herausragt und um eine in 2 gezeigte Drehachse 4 relativ zu dem Gehäuse 3 drehbar ist.
In Zusammenschau mit 2 ist erkennbar, dass der Werkzeugangriff 2 drehfest mit einer auch als Messwelle bezeichneten Welle 5 verbunden ist, die in dem Gehäuse 3 angeordnet und ebenfalls um die Drehachse 4 relativ zu dem Gehäuse 3 drehbar ist. Es ist denkbar, dass der Werkzeugangriff 2 und die Welle 5 separat voneinander ausgebildete und drehfest miteinander verbundene Bauteile sind, oder der Werkzeugangriff 2 ist einstückig mit der Welle 5 ausgebildet. Der Werkzeugangriff 2 ist drehmomentübertragend mit dem Schraubwerkzeug, insbesondere mit einem Abtrieb des Schraubwerkzeugs, verbindbar. Das Schraubwerkzeug kann beispielsweise über seinen Abtrieb das Ist-Drehmoment bereitstellen. Um somit das Schraubwerkzeug mittels der Prüfvorrichtung 1 zu prüfen, wird das Schraubwerkzeug, insbesondere der Abtrieb des Schraubwerkzeugs, drehmomentübertragend, insbesondere drehfest, mit dem Werkzeugangriff 2 verbunden. Stellt dann das Schraubwerkzeug insbesondere über seinen Abtrieb das Ist-Drehmoment bereit, so werden der Werkzeugangriff 2 und mit diesem die Welle 5 um die Drehachse 4 relativ zu dem Gehäuse 3 gedreht.
Die Prüfvorrichtung 1 kann dabei wenigstens einen in den Fig. nicht dargestellten Sensor aufweisen, mittels welchem beispielsweise das von dem Schraubwerkzeug insbesondere über dessen Abtrieb bereitgestellte Ist-Drehmoment, welches von dem Schraubwerkzeug auf den Werkzeugangriff 2 und von diesem beispielsweise auf die Welle 5 übertragen wird, erfasst, das heißt gemessen, wird, insbesondere über die Welle 5. Die Prüfvorrichtung 1 kann eine elektronische Anzeige 6 aufweisen, auf welcher beispielsweise wenigstens ein Wert angezeigt wird, welcher das mittels des auch als Drehmomentsensor bezeichneten Sensors gemessene Ist-Drehmoment charakterisiert.
Aus 2 ist erkennbar, dass die Prüfvorrichtung 1 auch eine Bremseinrichtung 7 aufweist, die beispielsweise in dem Gehäuse 3 angeordnet ist. Mittels der Bremseinrichtung 7 können die Welle 5 und über die Welle 5 der Werkzeugangriff 2 abgebremst werden. Mit anderen Worten kann mittels der Bremseinrichtung 7 wenigstens ein der mittels des Schraubwerkzeugs bewirkbaren oder bewirkten und um die Drehachse 4 erfolgenden Drehung des Werkzeugangriffs 2 entgegenstehendes, auch als Bremsmoment oder Bremsdrehung bezeichnetes Drehmoment gezielt bereitgestellt werden, um dadurch das Schraubwerkzeug zu prüfen. Insbesondere ist die Bremseinrichtung 7 dazu ausgebildet, das Bremsmoment zu variieren, insbesondere zu erhöhen, um dadurch beispielsweise zu simulieren, dass der zuvor beschriebene Schraubenkopf in Kontakt mit der Oberfläche kommt und bei weiterem Drehen des Schraubenkopfes, der durch den Werkzeugangriff 2 simuliert wird, immer stärker gegen die Oberfläche gespannt wird.
Um nun das Schraubwerkzeug besonders gut prüfen und dabei insbesondere das Ist-Drehmoment mittels des Drehmomentsensors besonders präzise erfassen zu können, weist die Bremseinrichtung 7 ein Bremselement 8 zum gezielten Bereitstellen des Bremsmoments auf, wobei das Bremselement 8 als eine hydrodynamische Bremse oder als eine berührungslose Bremse ausgebildet ist.
Insbesondere dann, wenn das Bremselement 8 als eine hydrodynamische Bremse ausgebildet ist, weist das Bremselement 8 wenigstens ein Laufrad auf, welches von dem Werkzeugangriff 2 insbesondere über die Welle 5 antreibbar und dadurch um eine Raddrehachse relativ zu dem Gehäuse 3 drehbar ist. Die Raddrehachse fällt beispielsweise mit der Drehachse 4 zusammen, oder die Raddrehachse ist von der Drehachse 4 beabstandet und verläuft parallel zu der Drehachse 4 oder die Raddrehachse verläuft schräg oder senkrecht zur Drehachse 4. Insbesondere ist es denkbar, dass das Laufrad koaxial zu dem Werkzeugangriff 2 und somit koaxial zu der Welle 5 angeordnet und um die Drehachse 4 relativ zu dem Gehäuse 3 drehbar ist, sodass die Raddrehachse mit der Drehachse 4 zusammenfällt. Das Laufrad läuft beispielsweise in einem durch eine Flüssigkeit gebildeten Bad, welches auch als Flüssigkeitsbad bezeichnet wird. Insbesondere ist die Flüssigkeit ein Öl, sodass das Flüssigkeitsbad auch als Ölbad bezeichnet wird. Werden der Werkzeugangriff 2 und somit die Welle 5 und das Laufrad mittels des Schraubwerkzeugs angetrieben, so planscht sozusagen das Laufrad in dem Bad, wodurch das Bremsmoment gezielt bereitgestellt wird. Insbesondere ist es denkbar, dass das Bremselement 8 eine variable Geometrie zum Leiten beziehungsweise Führen der Flüssigkeit aufweist, wodurch das Bremsmoment bedarfsgerecht, gezielt und präzise variiert werden kann.
Da bei der Prüfvorrichtung 1 das Bremselement 8 verwendet wird, um das Bremsmoment gezielt bereitzustellen, kann bei der Prüfvorrichtung 1 vermieden werden, dass Körper mit einer übermäßigen Massenträgheit drehmomentübertragend mit dem Werkzeugangriff 2 verbunden sind, sodass das Schraubwerkzeug besonders vorteilhaft geprüft, insbesondere das Ist-Drehmoment besonders präzise erfasst, werden kann.
Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Bremseinrichtung 7 eine zusätzlich zu dem Bremselement 8 vorgesehene Reibbremse 9 auf, welche jedoch entfallen könnte. Die Reibbremse 9 weist eine Bremsscheibe 10 auf, welche drehfest mit der Welle 5 und somit drehfest mit dem Werkzeugangriff 2 verbunden und somit um die Drehachse 4 relativ zu dem Gehäuse 3 mit der Welle 5 und dem Werkzeugangriff 2 mitdrehbar ist. Des Weiteren weist die Reibbremse 9 Bremsklötze 11 auf, wobei zumindest ein Teilbereich T der Bremsscheibe 10 zwischen den Bremsklötzen 11 angeordnet ist. Wird die Bremsscheibe 10 über die Welle 5 und den Werkzeugangriff 2 mittels des Schraubwerkzeugs um die Drehachse 4 relativ zu dem Gehäuse 3 gedreht, so wird der Teilbereich T zwischen den Bremsklötzen 11 hindurch gedreht. Die Bremsklötze 11 sind mechanisch und/oder hydraulisch betätigbar und dadurch aufeinander zu bewegbar und dadurch in Richtung der Bremsscheibe 10 bewegbar, sodass die Bremsklötze 11 in Kontakt mit der Bremsscheibe 10 bewegt werden können. Hierdurch werden die Bremsscheibe 10 und über diese die Welle 5 und der Werkzeugangriff 2 abgebremst, mithin das Bremsmoment gezielt bereitgestellt. Da zum gezielten Bereitstellen des Bremsmoments (auch) das Bremselement 8 verwendet wird, kann die Bremsscheibe 10 hinsichtlich ihres Gewichts und somit hinsichtlich ihrer Massenträgheit besonders gering gehalten werden, sodass das Schraubwerkzeug besonders vorteilhaft geprüft werden kann.
Bezugszeichenliste

1: Prüfvorrichtung
2: Werkzeugangriff
3: Gehäuse
4: Drehachse
5: Welle
6: elektronische Anzeige
7: Bremseinrichtung
8: Bremselement
9: Reibbremse
10: Bremsscheibe
11: Bremsklotz
T: Teilbereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005013786 B4 [0002]
EP 1875188 B1 [0002]
US 4517821 A [0002]

Claims

Prüfvorrichtung (1) zum Prüfen eines Schraubwerkzeugs, mit wenigstens einem mit dem Schraubwerkzeug drehmomentübertragend verbindbaren Werkzeugangriff (2), welcher um eine Drehachse (4) drehbar ist, und mit einer Bremseinrichtung (7), mittels welcher zum Prüfen des Schraubwerkzeugs wenigstens ein einer mittels des Schraubwerkzeugs bewirkbaren und um die Drehachse (4) erfolgenden Drehung des Werkzeugangriffs (2) entgegenstehendes Drehmoment gezielt bereitstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinrichtung (7) wenigstens ein als eine hydrodynamische Bremse oder als eine berührungslose Bremse ausgebildetes Bremselement (8) zum gezielten Bereitstellen des Drehmoments aufweist.
Prüfvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die berührungslose Bremse als eine Wirbelstrombremse ausgebildet ist.
Prüfvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrodynamische Bremse als ein hydrodynamischer Drehmomentwandler ausgebildet ist.
Prüfvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremselement (8) dazu ausgebildet ist, das Drehmoment gezielt zu variieren.
Prüfvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die hydrodynamische Bremse ein von dem Werkzeugangriff (2) antreibbares und dadurch um eine Raddrehachse relativ zu einem Gehäuse (3) der Prüfvorrichtung (1) drehbares Turbinenrad, eine durch Antreiben des Turbinenrads mittels des Turbinenrads zu fördernde Hydraulikflüssigkeit und ein mit dem Turbinenrad korrespondierendes Gegenelement aufweist, welches als ein um die Raddrehachse relativ zu dem Gehäuse (3) drehbares Pumpenrad oder als ein zumindest bezüglich der Raddrehachse drehfest mit dem Gehäuse (3) verbundener Stator ausgebildet ist, wobei das Turbinenrad relativ zu dem Gegenelement um die Raddrehachse drehbar ist.
Prüfvorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Turbinenrad und/oder das Gegenelement verstellbare Leitschaufeln zum Leiten der Hydraulikflüssigkeit aufweist.
Prüfvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinrichtung (7) eine zusätzlich zu dem Bremselement (8) vorgesehene Reibbremse (9) zum Bereitstellen des Drehmoments aufweist.
Verwendung einer Prüfvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Prüfvorrichtung zum Prüfen eines Schraubwerkzeugs verwendet wird.
Verfahren zum Prüfen eines Schraubwerkzeugs mittels einer Prüfvorrichtung (1), bei welchem ein mit dem Schraubwerkzeug drehmomentübertragend verbundener Werkzeugangriff (2) der Prüfvorrichtung (1) mittels des Schraubwerkzeugs angetrieben und dadurch um eine Drehachse (4) gedreht wird, wobei mittels einer Bremseinrichtung (7) der Prüfvorrichtung (1) wenigstens ein der mittels des Schraubwerkzeugs bewirkten und um die Drehachse (4) erfolgenden Drehung des Werkzeugangriffs entgegenstehendes Drehmoment gezielt bereitgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinrichtung (7) wenigstens ein als eine hydrodynamische Bremse oder als eine berührungslose Bremse ausgebildetes Bremselement (8) aufweist, mittels welchem das Drehmoment gezielt bereitgestellt wird.