DE2547815B2 - Vorrichtung zum Messen des Anzugswinkels an einem Schraubenschlüssel - Google Patents

Description

50

Bei dem bekannten drehwinkelgesteuerten Anziehverfahren für Gewindeteile wird der Drehwinkel der Schraube ausgehend von einer bestimmten, in allen vergleichbaren Fällen leicht bestimmbaren Anfangsstellung gemessen, die beispielsweise durch das Ende der losen Schraubendrehung gegeben ist, die durch einen sprunghaften Anstieg des für die Drehung erforderlichen Moments erkennbar ist. Bekannte Vorrichtungen zum drehwinkelgesteuerten Anziehen von Schraubverbindungen sind umständlich zu handhaben, weil sie den Drehwinke! zwischen dem Schraubenschlüssel und der feststehenden Konstruktion messen, wobei ein am Schraubenschlüssel drehbar gelagertes, an der Winkelmessung beteiligtes Glied richtungsfest mit der Konstruktion verbunden werden muß (US-PS 28 89 729; DT-AS 21 28 348; DT-AS 16 03 768).

Um die Befestigung dieses an der Winkelmessung beteiligten Glieds an der Konstruktion zu vermeiden, ist es auch belkannt, ein als Schwercpendel ausgebildetes richtungsfestes Glied zu verwenden, das mit einer exentrisch gelegenen Masse verbunden ist, die sich bei waagerecht angeordneter Drehachse unterhalb derselben einstellt Dieses Werkzeug ist nur für Anwendungszwecke brauchbar, in denen die Drehachse waagerecht liegt. Diese Voraussetzung ist in der Praxis selten erfüllt (CH-PS 3 32 594). — Ferner wurde vorgeschlagen, als richtungsfestes Glied ein Nord-suchendes Element (Magnetkompaß oder Kreiselkompaß) zu verwenden. Jedoch ist die Einstelldauer solcher Elemente zu groß bzw. die Einstellstabilität zu gering (DT-OS 25 20 918).

Die Erfindung bezieht sich somit auf eine Vorrichtung zum Messen des Anzugswinkels an einem Schraubenschlüssel in bezug auf ein daran drehbar gelagertes, massenbehaftetes, nchtungsfestes Glied zur Angabe einer Bezugsrichtung. Es liegt ihr die Aufgabe zugrunde, Bau und Handhabung eines solchen Werkzeugs zu vereinfachen.

Die erfiridungsgemäße Lösung besteht darin, daß das richtungsfeste Glied von einem Körper mit im Verhältnis zum Reibmoment seiner Lagerung großen Trägheitsmoment gebildet ist.

Mit anderen Worten wird die feste Bezugsrichtung nicht durch die Bezugnahme auf die feststehende Konstruktion, ein Nord-suchendes System oder dergleichen erreicht, sondern der Schraubenschlüssel wird mit einer trägen Masse ausgerüstet, die derart gelagert ist, daß sie der Drehbewegung des Schraubenschlüssels nicht oder in vernachlässigbarem Maße folgt.

Unter dem Begriff Schraubenschlüssel sind im Zusammenhang der Erfindung sämtliche Werkzeuge zum Drehen von Gewindeverbindungen zu verstehen, unabhängig von ihrer Form oder der Art ihres Antriebs.

|e reibungsfreier die Lagerung des die träge Masse bildenden Körpers ist, um so geringer kann seine Masse sein. Bevorzugt werden daher solche Ausführungen der Erfindung, bei denen der Körper in einer Flüssigkeit innerhalb eines am Schraubenschlüssel angeordneten Gehäuses im wesentlichen kräftefrei schwimmend gelagert ist. Unter kräftefrei ist dabei ein solcher Zustand zu verstehen, bei dem das Gewicht des Körpers durch seinen Auftrieb in der Flüssigkeit gerade ausgeglichen wird. Beispielsweise kann der Körper aus Polyäthylen bestehen, während als Tragflüssigkeit Methanol verwendet wird. Diese Stoffpaarung hat den Vorteil, daß infolge gleicher Dehnungsverhältnisse der Kräfteausgleich von der Temperatur unabhängig ist Jedoch wird in vielen Fällen mit einem verhältnismäßig kleinen Temperaturbereich gerechnet werden können, in welchem das Gerät zur Anwendung gelangt so daß kleine Temperaturabhängigkeiten des Gewichtsausgleichs, die dann von der zur Zentrierung vorgesehenen Lagerung aufgenommen werden müssen, in Kauf genommen werden können. Da Stoßkräfte von dieser Lagerung nicht aufgenommen zu werden brauchen, kann sie sehr leicht ausgeführt sein. Beispiele werden weiter unten gegeben.

Die Feststellung des Verdrehwinkels erfolgt zweckmäßigerweise mittels am Körper und am Gehäuse zusammenwirkender Winkelskalen bzw. Ablesemarken, wenn das Gehäuse ganz oder teilweise durchsichtig ausgeführt ist

Die Ablesung des Winkels kann aber auch durch selbsttätig arbeitende Einrichtungen durchgeführt werden. Für derartige Zwecke geeignete Abtastvorrichtun-

gen sind bekannt. Sie arbeiten beispielsweise auf opto-elektronischem, kapazitivem, induktivem oder elektrolytischem Wege oder auch durch unmittelbares Zusammenwirken von Kontaktpaaren am Körper und am Gehäuse. Dabei soll eine Einrichtung ζ jr Einstellung des Körpers oder der Abtasteinrichtung auf einen gewünschten anfänglichen Winkelabstand vorgesehen sein. In vielen Fällen wird es verhältnismäßig einfach sein, die Abtasteinrichtung am Gehäuse derart zu verdrehen, daß sie den gewünschten Winkelabstand von einer zufä'ligen Einstellung der Auslösemarke am Körper besitzt. Entsprechendes läßt sich übrigens auch bei rein optischer Ablesung anwenden. Dadurch läßt sich der Eingriff in das geschlossene Gehäuse zur Bewegung des Körpers vermeiden. Jedoch mag es für die Bedienung in vielen Fällen einfacher sein, wenn der Körper vor der Benutzung auf eine bestimmte Nullstellung zurückgestellt wird. Dabei kann ein Eingriff in das Gehäuse mit abgedichteter Durchführung vermieden werden, wenn das Gehäuse als Ganzes ode." teilweise derart verformbar ist, daß das zur Rückstellung des Körpers benutzte Glied durch entsprechende Verformung des Gehäuses mit dem Körper in Eingriff gebracht werden kann.

Die jeweilige Einstellung des Körpers oder der Abtasteinrichtung auf den gewünschten Verdrehungswinkel ist jeweils dann notwendig, wenn die Winkelmessung an das Vorhandensein einer bestimmten Marke am Körper gebunden ist. Sie ist entbehrlich, wenn nach einem weiteren Merkmal der Erfindung nicht der Durchgang dieser Marke bei der Abtasteinrichtung festgestellt wird, sonderen eine Vielzahl von Marken gleichen Abstands an dem Körper vorgesehen ist, deren Durchgang bei der Abtasteinrichtung gezählt wird. Die Abtasteinrichtung bzw. die daran angeschlossene Auswerteeinrichtung kann dabei einstellbar sein auf eine bestimmte Zahl von Marken, die dem gewünschten Verdrehungswinkel entspricht. Sobald bei der Drehung das eingestellte Zählergebnis erreicht ist, wird das Signal ausgelöst. Es ist offensichtlich, daß dieses Verfahren unabhängig von der jeweiligen Ausgangseinstellung des Körpers arbeitet.

Jedoch mag auch dann, wenn eine Einstellung des Körpers in eine bestimmte Ausgangsstellung nicht erforderlich ist — beispielsweise wegen Anwendung des Zählverfahrens oder bei für jede Messung individueller Einstellung der Abtasteinrichtung — eine Einrichtung zum Festsetzen des Körpers gegenüber dem Gehäuse vorteilhaft sein, nämlich beispielsweise, wenn aufgrund ungeschickter voraufgehender Bewegung der Körper in drehende Bewegung gekommen ist. Eine solche Einrichtung zum Festsetzen des Körpers kann als Bremse ausgeführt sein, deren Kräfte nicht groß zu sein brauchen. Sie kann — wie oben erläutert — fegf. ohne Eingriff in das Gehäuse ausgeführt werden, wenn das Gehäuse als solches ganz oder teilweise entsprechend verformbar ist.

In manchen Fällen kann es erwünscht sein, daß die Festsetzung des Körpers gegenüber dem Gehäuse zu Beginn jedes Arbeitsvorgangs unabhängig von der Aufmerksamkeit der Bedienungsperson eintritt. Dazu eignet sich eine selbsttätig arbeitende Vorrichtung, die nach dem Ansetzen des Werkzeugs an die Schraubverbindung durch Aufbringung eines die Schraubverbindung drehenden Drehmoments ausgelöst wird. Bei von b> Hand betätigten Werkzeugen kann für die Steuerung insbesondere eine Relativbewegung herangezogen werden, die zwischen der Handhabe des Werkzeugs und einem Glied zur Übertragung des Drehmoments auf die Schraube auftritt. Die Anordnung kann so getroffen sein, daß die Einsteilung dieser beiden Teile zueinander durch eine Feder in eine Ruhelage gedrängt ist, in der der Körper gegenüber dem Gehäuse gebremst ist. Wenn an der Handhabe die Kraft zur Erzeugung des Drehmoments aufgebracht wird, ändert sich die Relativlage entgegen der Federkraft, wobei der Körper gelöst wird. Analoge Einrichtungen kennen an motorisch betriebenen Werkzeugen vorgesehen werden.

Es wurde erwähnt, daß an die Abtasteinrichtung eine Signaleinrichtung angeschlossen sein kann. Dieser Begriff ist im weitesten Sinne zu verstehen. Es fallen darunter nicht nur solche Einrichtungen, die ein akustisches, optisches oder anderes Zeichen beim Erreichen des vorgeschriebenen Winkels abgeben, sonderen auch Schaltvorrichtungen, die beispielsweise eine Antriebsmaschine für das Werkzeug abschalten oder eine Kupplung zur Übertragung des Drehmoments lösen.

Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, die ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel in einem Längsschnitt veranschaulicht.

Das dargestellte Werkzeug ist ein von Hand an dem Hebel 1 zu drehendes Werkzeug, das mittels des Vierkants 2 mit der Drehverbindung oder einer auf sie einwirkenden Nuß zu kuppeln ist. In dem Schaft des Werkzeugs ist koaxial mit dem Vierkant 2 eine Bohrung 3 vorgeseher., die den Steckansatz 4 des aus durchsichtigem Kunststoffmaterial bestehenden Gehäuses 5 aufnimmt. Bei 6 ist eine Sicherung für den Ansatz 4 in der Bohrung 3 angedeutet, die eine koaxiale Verdrehung des Gehäuses ermöglicht, ein versehentliches Lösen des Gehäuses vom Schaft des Werkzeugs aber erschwert. Das Kunststoffgehäuse 5 kann, falls erforderlich, noch von einem zusätzlichen Metallschutz umgeben sein, der aber in der Zeichnung als nicht unbedingt zur Erfindung gehörig nicht erscheint.

Das Gehäuse 5 ist hohlkugelig ausgebildet und mit einer Tragflüssigkeit 7 gefüllt. Eine Luftblase 8 sorgt für den Volumenausgleich bei Temperaturänderungen. Statt der Luftblase könnte auch eine Membran den notwendigen Dehnungsausgleich besorgen.

Koaxial zum Vierkant 2 durchspannt den Innenraum des Gehäuses 5 ein Faden oder Draht 9, der zur seitlichen Zentrierung des die träge Masse bildenden Körpers 10 dient, der kugelförmig mit einer entsprechenden zentrischen Bohrung versehen ist, die sich zur Verringerung der Reibung nach beiden Seiten konisch erweitert. Der Faden 9 kann in der Mitte eine kleine, in der Zeichnung nicht näher dargestellte Kugel tragen, die mit einer entsprechenden Ausnehmung in der Bohrung 11 des Körpers zusammenwirkt, um diesen auch in Fadenrichtung festzulegen.

Das Material des Körpers 10 und die Flüssigkeit 7 sind so gewählt, daß — unter Berücksichtigung der Blase 8, falls vorhanden, — das Gewicht des Körpers 10 völlig durch dessen Auftrieb ausgeglichen wird, so daß im Normalfall keine Kräfte auf die Lagerung einwirken. Insbesondere werden dadurch auch sämtliche Stöße von der Lagerung ferngehalten, so daß diese sehr leicht ausgeführt sein kann.

Der Körper 10 trägt an seinem Umfang eine Winkelskala 12, die im dargestellten Beispiel mit einer von oben und unten und in beiden Seitenrichtungen lesbaren Bezifferung versehen ist. Das Gehäuse 5 trägt zumindest eine der Skala 12 zugeordnete Ablesemarke,

die in der Zeichnung nicht angedeutet ist. Vor Beginn einer Messung kann das Gehäuse mittels des gerändelten Drehknopfs 13 so eingestellt werden, daß der Ablesestrich am Nullpunkt der Skala oder an einem anderen bequem abzulesenden Skalenpunkt steht. Wenn anschließend das Werkzeug zum Drehen der Schraubverbindung um die Achse des Vierkants 2 und der Vorrichtung 5, 10 gedreht wird, behält der träge Körper 10 seine ursprüngliche Lage bei, so daß der Drehwinkel des Werkzeugs mittels der am Gehäuse angeordneten Marke an der S'.ala 12 abgelesen werden kann. Der Drehwinkel bleibt normalerweise unter 120°. Ein Fehler von einem oder zwei Graden ist unerheblich.

An die Stelle der im Beispiel gezeigten Lagerung für den Körper 10 können selbstverständlich auch alle anderen leichtgängigen Lagerungen treten, beispielsweise Spitzenlagerung, magnetische oder elektrostatische Lagerung, Lagerung mittels Flüssigkeiten unterschiedlichen spezifischen Gewichts sowie Kombinationen solcher Lagerungen.

Die gehäuseseitige Ablesemarke könnte auch an einem das Kunststoffgehäuse 5 umgebenden Metallgehäuse bzw. an einem Fenster desselben angeordnet sein. Es kann auch die Skala am Gehäuse vorgesehen sein, während die Ablesemarke am Körper angeordnet ist. Zur Erleichterung der Ablesung können mehrere Marken — ggf. von unterschiedlicher Farbe — am Körper vorgesehen sein.

Das Gehäuse braucht nicht unbedingt drehbar mi dem Werkzeugteil 1 verbunden zu sein. Wenn di< Verbindung starr ist, sorgt man zweckmäßigerweise au andere Art dafür, daß die Ablesemarke gegenüber de Skala zur Einstellung einer Anfangsposition verstellba ist. Gehäuse und Körper können auch andere als di< dargestellte Kugelform haben, wobei solche Formen zi bevorzugen sind, die ein hohes Trägheitsmomen besitzen. Zwar wurde im Ausführungsbeispiel eini

ίο koaxiale Anordnung des zu drehenden Gewindeteil: und des tragen Körpers vorausgesetzt; jedoch ist es eil besonderer Vorteil der Erfindung, daß das Meßgerät mi dem trägen Körper an jeder beliebigen Stelle de: Werkzeugs exzentrisch im Verhältnis zu der Drehachsi des Gewindeteils angeordnet werden kann, wei Seitenkräfte von der den Körper umgebenden Flüssig keit stoßfrei auf den Körper übertragen werden, ohni die Lagerung zu belasten und die Reibung feststellbar zi erhöhen.

Wenn nicht nur für den Körper und die Flüssigkei sondern auch für das Gehäuse Werkstoffe gleiche Dehnungseigenschaften gewählt werden, kann man au einen Dehnungsausgleich in Form kompressible Medien oder eines nachgiebigen Gehäuses verzichter Der Körper kann dann allseitig von Flüssigkei umschlossen sein, was für die Stoß- und Seitenkraftun empfindlichkeit von erheblicher Bedeutung sein kann.

Hicmi 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Messen des Anzugswinkels an einem Schraubenschlüssel in bezug auf ein darin drehbar gelagertes, massenbehaftetes, richtungsfestes Glied zur Angabe einer Bezugsrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß das richtungsfeste Glied von einem Körper (10) mit im Verhältnis zum Reibmoment seiner Lagerung großem Trägheitsmoment gebildet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (10) in einer Flüssigkeit (7) innerhalb eines am Schraubenschlüssel (1) angeordneten Gehäuses (5) im wesentlichen kräftefrei schwimmend gelagert ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (5) und der Körper (10) mit zusammenwirkenden Winkelskalen (12) bzw. Ablesemarken versehen sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur automatischen Abtastung einer am Körper vorgesehenen Marke sowie eine davon gesteuerte Signaleinrichtung vorgesehen sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Einstellung des Körpers (10) oder der Abtasteinrichtung auf einen gewünschten anfänglichen Winkelabstand vorgese-. hen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (10) eine Serie von Marken gleichen Abstands aufweist und die Abtasteinrichtung oder die Signaleinrichtung einen ggf. einstellbaren Zähler für die von den Marken ausgelösten Impulse enthält

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zum Festsetzen des Körpers (10) gegenüber dem Gehäuse (5) ggf. in einer bestimmten Ausgangsstellung, vorgesehen ist

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Festsetzen des Körpers selbsttätig durch eine zwischen der Handhabe (1) des Schraubenschlüssels und einem Glied (2) zur Übertragung des Drehmoments auf die Schraube auftretende Relativbewegung gesteuert