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WO1998010901A1 - Drehmomentschlüssel - Google Patents

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Publication number
WO1998010901A1
WO1998010901A1 PCT/EP1997/003696 EP9703696W WO9810901A1 WO 1998010901 A1 WO1998010901 A1 WO 1998010901A1 EP 9703696 W EP9703696 W EP 9703696W WO 9810901 A1 WO9810901 A1 WO 9810901A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
torque
torque wrench
rotation
angle
evaluation device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP1997/003696
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Heinz Schönberger
Frank Humme
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Prosperas GmbH
Original Assignee
Saltus Werk Max Forst GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saltus Werk Max Forst GmbH filed Critical Saltus Werk Max Forst GmbH
Priority to AU36224/97A priority Critical patent/AU3622497A/en
Priority to US09/254,051 priority patent/US6167788B1/en
Priority to DE59702356T priority patent/DE59702356D1/de
Priority to EP97932810A priority patent/EP0925155B1/de
Publication of WO1998010901A1 publication Critical patent/WO1998010901A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B23/00—Details of, or accessories for, spanners, wrenches, screwdrivers
    • B25B23/14—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers

Definitions

  • the invention relates to a torque wrench
  • Such a torque wrench is from EP 0 133
  • 00035 measured values the evaluation device for determining the 00036 angle of rotation integrated twice in time.
  • 00043 microprocessor provided, for example, a
  • 00057 axis of rotation are arranged, for example,
  • 00063 kellage such as a spatial location of the
  • 00070 torque key can be entered manually, for example 00071 den. Usually, however, is a torque wrench
  • 00077 is preprogrammable and a deflection angle from the
  • 00084 sensor an angular acceleration which is
  • 00096 direction can be evaluated.
  • the evaluation 00106 device indicates that the lower limit 00107 of the torque and / or the deflection angle 00108 has already been exceeded. This indicates to the user that the 00109 process of tightening a screw, for example, 00110 is nearing the end and that he now also has to monitor the upper limit values 00111 such that they are not exceeded by 00112. If the upper limit value of the torque and / or the deflection angle is exceeded, 00114 is likewise indicated by the evaluation device, 00115, which signals that this tightening process 00116 has not been properly completed.
  • 00117 has proven to be expedient to carry out such a display of 00118 reaching or exceeding limit values by means of 00119 at least one light-emitting diode.
  • 00120 offers a variety of display options; 00121, for example, can be signaled by a color change or a 00122 flash if the limit values of the torque or the deflection angle are exceeded.
  • 00124 Reached end values are shown together in the usual way on a 00125 LCD display or the measurement mode can also be switched and a switchable, 00127 alternative display of the end torque or the end deflection angle. These end values can be stored by the 00129 microprocessor, transferred to a computer via 00130 an appropriate interface or immediately output to a printer.
  • FIG. 1 shows the torque wrench according to the invention and its essential components
  • FIG. 2 is a flowchart which is used to explain the first 00142 phase of a tightening process after switching on 00143 of the torque wrench
  • FIG. 3 shows a flowchart for determining the deflection angle and 00147 00148
  • FIG. 4 plots the rotation angle over the torque 00149 or deflection angle.
  • 00150 00151 Fig. 1 shows the essential components of a torque wrench 1 according to the invention.
  • the angle 00166 speed marC and the angular acceleration oC in 00167 clockwise also count accordingly.
  • the torque wrench 1 has an electronic 00170 evaluation device 5 for evaluating measured values supplied by Senso00171 for the acquisition or calculation 00172 of the torque M and the angle of rotation o.
  • a key 00173 field 6 is used for pregraming, for example, a 00174 microprocessor of the evaluation device and in particular 00175 re for entering limit values with respect to the rotation or 00176 deflection angle ⁇ or the torque M. Reaching 00177 or exceeding such limit values is indicated by a 00178 LED line 7. End values of the torque M or 00179 of the torque or are shown on a 00180 LCD display 8.
  • an acceleration sensor 9 is provided for the torque wrench 1 according to 00187 of the invention for detecting 00188 the angle of rotation acceleration oC, which 00189 within the torque wrench 1 at a defined distance s from the axis of rotation 2 is located 00191.
  • the pivot axis 2 serves the acceleration sensor 00192 9 as a virtual fixed point about which it is then also pivoted 00193. This distance s is essentially 00194 determined by the design of the acceleration sensor 9 used, which is commercially available.
  • the torque wrench 00198 sel 1 can be connected via a conventional interface, for example 00199 to a computer 11 and / or a printer 12 for 00200 logging of the measurements.
  • 00201 00202 Based on the flow diagrams according to FIGS. 2 and 3, 00203 the evaluation of the measured values by the evaluation device 5 is explained in more detail below.
  • a self-test and a zero adjustment is carried out automatically in step 16 by the evaluation device 00206 5.
  • a separate calibration 00211 tion for the rotation angle measurement is provided.
  • 00212 can be done, for example, by applying the torque 00213 key 1 and manually setting the memory for the 00214 angle of rotation to the value zero. 00215 The torque wrench 1 is then pivoted about its 00216 axis of rotation 2 over a defined angle range 00217, which is then also to be indicated by the evaluation device 00218. 00219 00220 After step 16, which can possibly also be jumped to 00221, 00222 sets the parameters for the measuring process in step 17. Regardless of the 00223 sequence, these are the starting torque 00224 M ⁇ . Of course, the starting torque Ms 00225 can also be set to zero, which means that the rotation angle 001 and the deflection angle ⁇ coincide.
  • a starting torque M greater than zero 00228 is selected here, which is specified by the application 00229.
  • a lower and an upper limit value 00230 for the torque are to be set as minimum and maximum values Mmi.n, Mmax 00231, which define the torque range, in 00232 which, when a screw or the like is tightened, the final value of the torque reached 00233 as OK 00234 is located.
  • minimum and maximum values are ß. *** 'l min, 00237 P to specify the angular range in which the deflection max. 3 00238 count, beginning when the start 00239 torque Ms has reached, at the end of the measurement.
  • 00240 00241 This setpoint specification also includes 00242 for the measurement itself.
  • torque M By switching off the 00243 or another measuring device, for example, the 00244 torque M can be measured or the angular acceleration o can also be measured.
  • 00246 After setting the parameters in step 17, 00247, after applying the torque key, for example 00248 manually or controlled by one of the sensors, begins with 00249 measuring the torque M and the angular acceleration 00250 gung oi. These measurements according to steps 18, 00251 19 take place continuously over the entire tightening process, for example of a screw. In step 20, 00253 the measurement result of the torque is checked to see whether it is greater than or equal to the starting torque M 00255.
  • the torque measurement is continued as normal 00257.
  • 00258 00259 The result of the acceleration measurement O is also checked regularly in 00260 step 21, namely to determine whether the direction of rotation coincides with the tightening direction of a nut, for example. According to the specifications met here, the angular velocity ⁇ £ 00264 must be greater than zero. This query criterion can be seen here alternatively, since, for example, the occurrence 00266 of a negative torque would also indicate 00267 that the direction of rotation was reversed, for example 00268 when using a ratchet or ratchet.
  • the measured acceleration value oi is no longer processed 00271 and in particular not added to the angle of rotation in 00272 tightening direction. However, the acceleration measurement o continues as normal. 00274 00275 If it is determined in step 21 that there is a swivel movement of the torque wrench 1 in the tightening direction 000077, ie here that the angular velocity c is greater than zero, the 00279 angular acceleration OIL is integrated twice over time. 00280 different methods are available for this. With an analog 00281 gene integration, for example via differential amplifier 00282, the measured values are continuously evaluated.
  • 00283 Programming 00284 offers an alternative possibility, for example of a microprocessor which is present in evaluation circuit 5 and which then uses individual measured values as 00286 base values for numerical integration. 00287
  • the microprocessor can save all measured values as 00289 base values and use this to calculate the 00290 angle of rotation oC for the current, last measurement.
  • Alternative methods allow that integration is only carried out over the last time interval ⁇ t 00293, namely from a previous time interval 00294 t - ⁇ t to time t, where t is the current 00295 le time and ⁇ t is the time span for the penultimate 00296 measurement means. The result ⁇ .
  • 00310 stored intermediate values can be used, for example, 00311 and the acceleration measurement 00312 can still be determined by integrating the deflection angle ⁇ be00313.
  • 00318 00319 It is also clear at this point that the 00320 acceleration measurement must begin with the torque measurement at 00321 of the described embodiment.
  • 00322 the acceleration measurement tx would only begin when the 00323 starting torque M was exceeded, then the starting conditions for the integration would have to be additionally determined by measuring the 00325 angular velocity ⁇ c00326.
  • 00327 would mean another sensor 00328 or a further measurement or calculation for the torque wrench 1.
  • 00329 00330
  • the aim of tightening a screw or 00332 or the like using a torque wrench 1 according to the 00331 invention is that the torque between predetermined limit values Mmi.n, Mmax or the deflection angle 00334 between limit values ßr mi.n, ßrmax ultimately after tightening ⁇ 00335 the screw come to rest.
  • step 31 is whether the
  • Step 31 is an alternative to
  • step 30 If it is determined in step 30 that a current
  • step 32 a If in step 32 a, 00367 and the upper limit values, then in step 32 a
  • step 30 can trigger such a signal for
  • the evaluation device 5 ascertains in 00396 step 33 that a torque M and / or a 00398 angular velocity oc is still present in the tightening direction, the torque measurement M and 00400 the acceleration measurement [00400] are still carried out.
  • 00403 step 30 determines that the current values 00404 M, ß are no longer within the specified interval, 00405 but according to step 31 the specified ones upper 00406 limits Mmax and / or ßr max have been exceeded.
  • the signal is triggered "incorrectly" in step 35.
  • 00410 has also proven to be expedient to use an acoustic 00411 display, for example a buzzer.
  • 00412 00413
  • step 33 it is determined in a step 36 00414 whether the tightening process has ended and 00415 then correspondingly displays a final value 37 00416 "faulty" or the measuring process is continued as before 00417.
  • 00418 00419 All features disclosed are essential to the invention.
  • the disclosure of the application is hereby also 00421 disclosure content of the associated / attached priori

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Details Of Spanners, Wrenches, And Screw Drivers And Accessories (AREA)
  • Control Of Transmission Device (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Drehmomentschlüssel mit einer elektronischen Auswertevorrichtung für Meßwerte von Sensoren zur Erfassung des Drehmoments und eines Drehwinkels. Um die Gebertechnik zur Erfassung des Drehwinkels zu verbessern, schlägt die Erfindung vor, daß ein Sensor als Beschleunigungssensor (9) zur Erfassung der Drehwinkelbeschleunigung (α) ausgebildet ist, dessen Meßwerte die Auswertevorrichtung (5) zur Ermittlung des Drehwinkels (α) zweimal zeitlich integriert.

Description

00001 Drehmomentschlύssel
00002
00003 Die Erfindung betrifft einen Drehomentschlüssel mit
00004 einer elektronischen Auswertevorrichtung für Meßwerte
00005 von Sensoren zur Erfassen des Drehmoments und eines
00006 Drehwinkels .
00007
00008 Ein solcher Drehmomentschlüssel ist aus der EP 0 133
00009 557 bekannt. Es ist bei dem dortigen Drehmomentschlüs¬
00010 sel ein Mikroprozessor mit Tastatur vorgesehen, über
00011 die jeweils gewünschte Daten wie Sollwerte, Grenzwerte,
00012 oder dergleichen für den Anziehvorgang als Vorgabe
00013 gewählt eingebbar sind. Entsprechend diesen Vorgaben
00014 wird der Anziehvorgang z . B. einer Schraube überwacht .
00015 Bei Erreichen bestimmter Grenzwerte erfolgt dabei eine
00016 automatische Abspeicherung dieser erreichten Werte. Als
00017 nachteilig hat sich dort die Geber-Technik für die
00018 Meßwerte der Drehwinkel-Meßeinrichtung herausgestellt,
00019 welche aus einem Impulsrad und einer Reflexsonde im
00020 wesentlichen besteht. Es ist diese Geber-Technik sehr
00021 aufwendig und bespielsweise hinsichtlich Verschmutzung
00022 sehr anfällig. Darüber hinaus wird durch die Anordnung
00023 Impulsrad/Reflexsonde die Geometrie des Schlüssels
00024 wesentlich bestimmt .
00025
00026 Es stellt sich damit das technische Problem, die Geber-
00027 Technik zur Erfassung des Drehwinkels zu verbessern,
00028 insbesondere unter Verzicht auf gegeneinander verdreh¬
00029 bar angeordnete Sensorbestandteile.
00030
00031 Diese technische Problematik ist durch den Gegenstand
00032 des Anspruches 1 gelöst, wobei darauf abgestellt ist,
00033 daß ein Sensor als Beschleunigungssensor zur Erfassung
00034 der Drehwinkelbeschleunigung ausgebildet ist, dessen
00035 Meßwerte die Auswertevorrichtung zur Ermittlung des 00036 Drehkwinkels zweimal zeitlich integriert. Die Art der
00037 zeitlichen Integration ist abhängig von der Gesamtge-
00038 staltung der Auswertevorrichtung und insbesondere auch
00039 von der Ausgabe der Meßwerte des Beschleunigungssen-
00040 sors. So kann die Integration mittels Differenzverstär-
00041 ker in an sich bekannter Art und Weise erfolgen, wenn
00042 die Auswertung der Meßwerte analog erfolgt. Ist ein
00043 Mikroprozessor beispielsweise vorgesehen, so kann eine
00044 Auswertung auch digital erfolgen und stehen hierfür
00045 verschiedene numerische Integrationsverfahren zur Verfü-
00046 gung, mit denen der Mikroprozessor dann programmierbar
00047 ist. Geeignete Beschleunigungssensoren sind bekannt und
00048 handelsüblich. Bevorzugt verwendet werden solche Be-
00049 schleunigungssensoren, die in einem definierten Abstand
00050 zu der Schwenkachse in dem Drehmomentschlüssel angeord-
00051 net sind und denen die Schwenkachse des Drehmoment-
00052 schlüsseis als virtueller Festpunkt dient. Dieser Ab-
00053 stand ist abhängig von dem Typ des verwendeten Beschleu-
00054 nigungssensors und danach auch auszurichten. Im Gegen-
00055 satz zu Beschleunigungssensoren für die Erfassung von
00056 Drehwinkelbeschleunigungen, welche ringförmig um eine
00057 Drehachse beispielsweise angeordnet sind, hat die bevor-
00058 zugte Anordnung den Vorteil, daß hier keine Messung
00059 zwischen drehachsenfesten und schlüsselfesten Bauteilen
00060 erfolgt. Nachstehend ist unter einem Ablenkwinkel der
00061 Anteil des Drehwinkels zu verstehen, welcher üblicher-
00062 weise von definierten Anfangsbedingungen einer Nullwin-
00063 kellage wie beispielsweise einer räumlichen Lage des
00064 DrehmomentsSchlüssels zu einem Gehäuse zu zählen be-
00065 ginnt und mit der Beendigung des Anziehvorgangs bzw.
00066 Kontrollvorgangs gleichfalls dann endet. Hierdurch wird
00067 neben der Messung des Drehoments auch durch den Auslenk-
00068 winkel der sichere Anzug beispielsweise einer Schraube
00069 festgestellt. Eine solche Nullwinkellage kann dem Dreh-
00070 momentschlüssel beispielsweise manuell eingegeben wer- 00071 den. Zumeist wird jedoch ein Drehmomentschlüssel der
00072 eingangs genannten Art zur Kontrolle des Anzuges von
00073 beispielsweise Schrauben für eine Vielzahl gleicharti-
00074 ger Verschraubungen in einer Serienfertigung verwendet .
00075 Hierbei hat es sich als zweckmäßig herausgestellt, daß
00076 die Auswertevorrichtung mit einem Start-Drehmoment
00077 vorprogrammierbar ist und ein Auslenkwinkel ab Errei-
00078 chen des Start-Drehmoments bestimmt wird. Hierdurch
00079 wird zunächst die Erfassung des Drehmoments mit der
00080 Erfassung des Drehwinkels zur Bestimmung des Auslenkwin-
00081 kels verknüpft. Hier mit dem Ergebnis, daß der Beginn
00082 der Bestimmung des Auslenkwinkels gleichsam automati-
00083 siert ist. Erfindungsgemäß erfaßt der Beschleunigungs-
00084 sensor eine Drehwinkelbeschleunigung, die in Anzugsrieh-
00085 tung beispielsweise einer Schraube sowohl positiv als
00086 auch negativ sein kann, wobei dennoch die Schraube mit
00087 einem positiven Drehmoment angezogen wird. Wird jedoch
00088 bei der Verwendung einer Ratsche oder Knarre das Drehmo-
00089 ment oder die Winkelgeschwindigkeit negativ, nämlich
00090 bei dem Zurückführen des Drehmomentschlüssels entgegen
00091 der Festziehrichtung, so darf dieser von dem Drehmoment-
00092 schlüssel überstrichene Winkelbereich nicht berücksich-
00093 tigt werden, da er zum Festziehen der Schraube nicht
00094 beiträgt. Von daher ist es zweckmäßig, daß Meßwerte des
00095 Beschleunigungssensors nur in einer vorgebbaren Dreh-
00096 richtung ausgewertet werden. In weiterer Ausgestaltung
00097 ist vorgesehen, daß die Auswertevorrichtung mit jeweils
00098 einem unteren und einem oberen Grenzwert für das Drehmo-
00099 ment und einem Auslenkwinkel vorprogrammierbar ist und
00100 daß die Auswertevorrichtung zwischen den jeweiligen
00101 Grenzwerten liegende Ist-Werte anzeigt. Hierdurch er-
00102 folgt eine doppelte Kontrolle des Anziehvorgangs hin-
00103 sichtlich des Erreichens eines vorgegebenen Bereichs
00104 sowohl des Drehmoments als auch des Auslenkwinkels.
00105 Hierbei kann weiter vorgesehen sein, daß die Auswerte- 00106 Vorrichtung das Überschreiten bereits des unteren Grenz00107 wertes des Drehmoments und/oder des Auslenkwinkels 00108 anzeigt . Hierdurch wird dem Benutzer angezeigt, daß der 00109 Vorgang des Anziehens beispielsweise einer Schaube sich 00110 dem Ende nähert und er nunmehr auch die oberen Grenzwer00111 te dahingehend zu überwachen hat, daß diese nicht über00112 schritten werden. Das Überschreiten des oberen Grenzwer00113 tes des Drehmoments und/oder des Auslenkwinkels wird 00114 durch die Auswertevorrichtung gleichfalls angezeigt, 00115 wodurch signalisiert wird, daß dieser Anziehvorgang 00116 nicht ordnungsgemäß abgeschlossen wurde. Es hat sich 00117 als zweckmäßig herausgestellt, eine solche Anzeige vom 00118 Erreichen bzw. Überschreiten von Grenzwerten mittels 00119 wenigstens einer Leuchtdiode durchzuführen. Hierbei 00120 bietet sich eine Vielzahl von Anzeigemöglichkeiten an, 00121 beispielsweise kann durch ein Farbwechsel oder ein 00122 Blinken das Überschreiten der Grenzwerte des Drehmo00123 ments bzw. des Auslenkwinkels signalisiert werden. 00124 Erreichte Endwerte werden in üblicher Art auf einem 00125 LCD-Display gemeinsam angezeigt oder kann eine Umschal00126 tung des Meßmodus auch erfolgen und eine umschaltbare, 00127 alternative Anzeige des End-Drehmoments bzw. des End- 00128 Auslenkwinkels erfolgen. Diese Endwerte können von dem 00129 Mikroprozessor abgespeichert, an einem Computer über 00130 eine entsprechende Schnittstelle übertragen oder unmit00131 telbar an einen Drucker ausgegeben werden. 00132 00133 Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläu00134 tert, in der sie lediglich beispielhaft und prinzipiell 00135 dargestellt ist. In der Zeichnung zeigt: 00136 00137 Fig. 1 eine Darstellung des erfindungsgemäßen Drehmo00138 mentschlüssels und seiner wesentlichen Kompo00139 nenten, 00141 Fig. 2 ein Flußdiagramm, anhand dessen die erste 00142 Phase eines Anziehvorgangs nach Einschalten 00143 des Drehomentschlüssels erläutert wird, 00144 00145 Fig. 3 ein Flußdiagramm für die Bestimmung des Aus- 00146 lenkwinkels und 00147 00148 Fig. 4 über dem Drehmoment aufgetragen den Drehwinkel 00149 bzw. Auslenkwinkel. 00150 00151 Fig. 1 zeigt die wesentlichen Komponenten eines Drehmo00152 mentschlüssels 1 nach der Erfindung. Zum Anziehen einer 00153 Schraube, einer Mutter oder dergleichen um eine Drehach00154 se 2 weist er ein Einsteckwerkzeug 3 auf, was an dem 00155 Drehmomentschlüssel 1 über eine übliche Steckaufnahme 00156 gehalten ist. 00157 00158 Gehalten an einem Handgriff 4 wird der Drehmomentschlüs00159 sel 1 um die Drehachse 2 über einen Winkelbereich o 00160 geführt . Mit Bezug auf das Anziehen beispielsweise 00161 einer Schraube wird hier ein im Uhrzeigersinn zählender 00162 Drehwinkelo und ein in dieser Richtung aufgebrachtes 00163 Drehmoment positiv gezählt. Es versteht sich, daß die 00164 Zählrichtung beispielsweise für Schrauben mit Linksge00165 winde umkehrbar ist. Entsprechend zählt auch die Winkel00166 geschwindigkeit όC und die Winkelbeschleunigung oC im 00167 Uhrzeigersinn positiv. 00168 00169 Der Drehmomentschlüssel 1 weist eine elektronische 00170 Auswertevorrichtung 5 für die Auswertung von von Senso00171 ren gelieferten Meßwerten zur Erfassung bzw. Berechnung 00172 des Drehmoments M und des Drehwinkels o auf . Ein Tasten00173 feld 6 dient der Prcigrammierung beispielsweise eines 00174 Mikroprozessors der Auswertevorrichtung und insbesonde00175 re der Eingabe von Grenzwerten bezüglich des Dreh oder 00176 Auslenkwinkels ß bzw. des Drehmoments M. Das Erreichen 00177 bzw. Überschreiten solcher Grenzwerte wird durch eine 00178 LED-Zeile 7 angezeigt. Endwerte des Drehmoments M bzw. 00179 des Dreh- oder
Figure imgf000008_0001
werden auf einem 00180 LCD-Display 8 wiedergegeben. 00181 00182 Messung und Auswertung des Drehmoments M erfolgt nach 00183 bekannten Verfahren. 00184 00185 Für die Erfassung des Drehwinkels o und Bestimmung des 00186 Auslenkwinkels ß ist bei dem Drehmomentschlüssel 1 nach 00187 der Erfindung ein Beschleunigungssensor 9 zur Erfassung 00188 der Drehwinkelbeschleunigung oC vorgesehen, welcher 00189 innerhalb des Drehmomentschlüssels 1 in einem definier00190 ten Abstand s von der Drehachse 2 entfernt angeordnet 00191 ist . Die Schwenkachse 2 dient dem Beschleunigungssensor 00192 9 als virtueller Festpunkt, um welchen er dann auch 00193 verschwenkt wird. Dieser Abstand s ist im wesentlichen 00194 bestimmt durch die Bauform des verwendeten Beschleuni00195 gungssensors 9, welcher handelsüblich ist. 00196 00197 Über eine Steckverbindung 10 kann der Drehmomentschlüs00198 sel 1 über eine übliche Schnittstelle beispielsweise 00199 mit einem Computer 11 und/oder einem Drucker 12 zur 00200 Protokollierung der Messungen angeschlossen sein. 00201 00202 Anhand der Flußdiagramme gemäß den Fig. 2 und 3 wird 00203 nachfolgend die Auswertung der Meßwerte durch die Aus- 00204 wertevorrichtung 5 näher erläutert . Nach dem Schritt 15 00205 des Einschaltens wird im Schritt 16 durch die Auswerte- 00206 Vorrichtung 5 ein Selbstest und ein Nullabgleich automa00207 tisch durchgeführt . Daran anschließend ist gegebenen00208 falls eine Kalibrierung des Drehmomentschlüssels 1 00209 vorzusehen. Neben der bekannten Kalibrierung der Momen00210 ten-Meßvorrichtung ist hier eine gesonderte Kalibrie- 00211 rung für die Drehwinkelmessung vorzunehmen. Dies kann 00212 beispielsweise dadurch erfolgen, daß der Drehmoment00213 schlüssel 1 angesetzt wird und der Speicher für den 00214 Drehwinkel manuell auf den Wert Null gesetzt wird. 00215 Anschließend wird der Drehmomentschlüssel 1 um seine 00216 Drehachse 2 über einen definierten Winkelbereich 00217 geschwenkt, welcher dann auch von der Auswerteeinrich00218 tung anzuzeigen ist . 00219 00220 Nach dem Schritt 16, welcher gegebenenfalls auch über00221 sprungen werden kann, erfolgt im Schritt 17 das Setzen 00222 der Parameter für den Meßvorgang. Unabhängig von der 00223 Reihenfolge sind dies zunächst das Start-Drehmoment 00224 Mε . Es kann das Start-Drehmoment Ms selbstverständlich 00225 auch gleich Null gesetzt werden, womit dann Drehwin00226 kel o^ und Auslenkwinkel ß zusammenfallen. Üblicherweise 00227 wird hier jedoch ein Start-Drehmoment M größer Null 00228 gewählt, welches durch den Anwendungsfall vorgegeben 00229 wird. Weiter sind ein unterer und ein oberer Grenzwert 00230 für das Drehmoment als Min- und Maximalwerte Mmi.n, Mmax 00231 zu setzen, welche den Drehmomentbereich definieren, in 00232 welchem bei Anzug einer Schraube oder dergleichen der 00233 erreichte Endwert des Drehmoments als in Ordnung zu 00234 befinden ist. 00235 00236 In gleicher Weise sind Min- und Maximalwerte ß . ***' l min, 00237 P vorzugeben, in welchem Winkelbereich der Auslenk- max 3 00238 winkel, zu zählen beginnend mit Erreichen des Start- 00239 Drehmomentes Ms, zu Ende der Messung zu liegen hat . 00240 00241 Zu dieser Sollwert-Vorgabe gehört gleichfalls die Wahl 00242 der Messung selbst . Durch beispielsweise Abschalten der 00243 einen oder anderen Meßvorrichtung kann ein Messen des 00244 Drehmoments M oder die Messung der Winkelbeschleuni00245 gung o auch erfolgen. 00246 Nach dem Setzen der Parameter im Schritt 17 wird dann 00247 nach Ansetzen des Drehmomentsschlüssels beispielsweise 00248 manuell oder durch einen der Sensoren gesteuert mit der 00249 Messung des Drehmoments M und der Winkelbeschleunigung 00250 gung oi begonnen. Diese Messungen gemäß der Schritte 18, 00251 19 erfolgen kontinuierlich über den gesamten Anziehvor00252 gang beispielsweise einer Schraube. Im Schritt 20 wird 00253 das Meßergebnis des Drehmoments dahingehnd überprüft, 00254 ob dieses größer oder gleich dem Start-Drehmoment M 00255 ist. Solange das festgestellte Drehmoment kleiner als 00256 dieser Wert ist, wird die Drehmomentenmessung ganz 00257 normal fortgeführt. 00258 00259 Auch das Ergebnis der Beschleunigungsmessung O wird im 00260 Schritt 21 regelmäßig überprüft, nämlich dahingehend, 00261 ob die Drehrichtung mit der Anzugsrichtung beispielswei00262 se einer Mutter übereinstimmt. Nach den hier getroffe00263 nen Vorgaben muß dann die Winkelgeschwindigkeit ό£ 00264 größer Null sein. Dieses Abfragekriterium ist hier 00265 alternativ zu sehen, da beispielsweise das Auftreten 00266 eines negativen Drehmoments gleichfalls anzeigen würde, 00267 daß die Drehrichtung umgekehrt wurde, beispielsweise 00268 bei der Benutzung einer Ratsche oder Knarre. Liegt eine 00269 solche Rückbewegung des Drehmomentschlüssels 1 vor, 00270 wird der gemessene Beschleunigungswert oi nicht weiter 00271 bearbeitet und insbesondere nicht dem Drehwinkel in 00272 Anzugsrichtung hinzugezählt. Die Beschleunigungsmes00273 sung o wird jedoch ganz normal fortgesetzt. 00274 00275 Wird in Schritt 21 festgestellt, daß eine Schwenkbewe00276 gung des Drehmomentschlüssels 1 in Anzugsrichtung vor00277 liegt, d. h. hier, daß die Winkelgeschwindigkeit c grö00278 ßer als Null ist, erfolgt die zweifache Integration der 00279 Winkelbeschleunigung ÖL über die Zeit . Hierzu stehen 00280 verschiedene Verfahren zur Verfügung. Bei einer analo- 00281 gen Integration beispielsweise über Differenzverstärker 00282 erfolgt eine kontinuierliche Auswertung der Meßwerte. 00283 Eine alternative Möglichkeit bietet die Prcgrammierung 00284 beispielsweise eines in der Auswerteschaltung 5 vorhan00285 denen Mikroprozessors, der dann einzelne Meßwerte als 00286 Stützwerte für eine numerische Integration benutzt . 00287 Auch hierbei sind verschiedene Verfahren wieder denk00288 bar. So kann der Mikroprozessor sämtliche Meßwerte als 00289 Stützwerte beispielsweise speichern und hieraus den 00290 Drehwinkel oC zu der aktuellen, letzten Messung berech00291 nen. Alternative Verfahren lassen es zu, daß eine Inte00292 gration lediglich über den letzten Zeitabschnitt Δ t 00293 erfolgt, nämlich von einem vorangegangenen Zeitab00294 schnitt t - Λ t bis zum Zeitpunkt t, wobei t der aktuel00295 le Zeitpunkt und Δ t die Zeitspanne zur vorletzten 00296 Messung bedeutet. Das Ergebnis Δ. L dieser Integrati00297 on wird dem vorangegangenen Integrationsergebnis hinzu- 00298 addiert . Auf ein solches numerisches Integrationsverfah00299 ren wird hier bei der nachfolgenden Beschreibung der 00300 Meßwertauswertung zurückgegriffen. 00301 00302 Wird im Schritt 20 das Überschreiten des Start-Drehmo00303 ments M festgestellt, beginnt die Bestimmung des Aus- 00304 lenkwinkels ß , vergl . auch Fig. 4. Auch hier bieten 00305 sich alternative Verfahren an. So kann, wie hier bevor00306 zugt, der aktuelle numerische Wert von oL , d.h. der bis 00307 zu diesem Zeitpunkt überstrichene Drehwinkel, im 00308 Schritt 23 auf Null gesetzt werden. Da die Beschleuni00309 gungsmessung kontinuierlich fortgeführt wird, kann auf 00310 abgespeicherte Zwischenwerte beispielsweise weiter 00311 zurückgegriffen und aus der Beschleunigungsmessung 00312 weiterhin durch Integration der Auslenkwinkel ß be00313 stimmt werden. Alternativ wäre es möglich, den bei 00314 Überschreiten des Start-Drehmoments M vorliegenden 00315 Wert von oC abzuspeichern und von dem Endwert der Dreh- 00316 winkelmessung dann abzuziehen, um den Auslenkwinkel ß 00317 zu bestimmen. 00318 00319 Es wird an dieser Stelle gleichfalls deutlich, daß die 00320 Beschleunigungsmessung mit der Drehmomentmessung bei 00321 der beschriebenen Ausführungsform beginnen muß. Würde 00322 die Beschleunigungsmessung tx erst mit Überschreiten des 00323 Start-Drehmoments M beginnen, so müßten dann die An00324 fangsbedingungen für die Integration durch Messung der 00325 Winkelgeschwindigkeit όc noch zusätzlich bestimmt wer00326 den. Dies ist zwar grundsätzlich möglich, jedoch würde 00327 das für den Drehmomentschlüssel 1 einen weiteren Sensor 00328 bzw. eine weitere Messung oder Berechnung bedeuten. 00329 00330 Ziel des mittels eines Drehmomentschlüssels 1 nach der 00331 Erfindung vorgenommenen Anzuges einer Schraube oder 00332 dergleichen ist es, daß das Drehmoment zwischen vorgege00333 benen Grenzwerten Mmi.n, Mmax bzw. der Auslenkwinkel 00334 zwischen Grenzwerten ßr mi.n, ßrmax letzlich nach Anzug^ 00335 der Schraube zu liegen kommen. Dies wird im weiteren 00336 anhand des Ablaufplanes nach Fig. 3 erläutert . Nach 00337 Überschreiten des Start-Drehmomentes Ms wird sowohl die 00338 Drehmomentenmessung 18 wie auch die Beschleunigungsmes00339 sung 19 unverändert weiter durchgeführt. Die Auswertung 00340 der Beschleunigungsmessung ©C erfolgt gleichfalls weiter00341 hin gemäß der Schritte 21, 22, wobei im aktuellen Spei00342 cher jedoch nicht mehr eine Aufsurnmierung des Drehwin00343 kels >L , sondern nach Schritt 23 eine Aufsurnmierung des 00344 Auslenkwinkels ß nunmehr erfolgt, wie vorstehend erläu00345 tert . 00346 00347 In einem Schritt 30 erfolgt dann eine Abfrage, ob die 00348 aktuellen Werte des Drehmoments M bzw. des Auslenkwin00349 kels ß in den vorgegebenen Grenzbereichen gemäß Fig. 4 00350 liegen. Ist dies, wie zunächst durch zu kleine Werte 00351 für das Drehmoment M und den Auslenkwinkel ß nicht
00352 gegeben, erfolgt im Schritt 31 die Abfrage, ob die
00353 oberen Grenzwerte Mmax ,
Figure imgf000013_0001
von den aktuellen Werten
00354 überschritten wurden. Liegen die aktuellen Werte M, ß
00355 noch unterhalb des vorgegebenen Endbereiches, so ist
00356 dies naturgemäß nicht der Fall und die Drehmomentenmes-
00357 sung M und Beschleunigungsmessung ov werden unverändert
00358 weiter ausgeführt . Der Schritt 31 ist alternativ zu
00359 einem späteren Zeitpunkt erst vorhersehbar, nämlich
00360 dann, wenn die unteren Grenzwerte Mmi.n, |ßJmι.n überschrit-
00361 ten wurden. Dieser Schritt 31 würde sich dann in dem
00362 "Ja" Zweig dem Schritt 30 anschließen. Hierdurch könnte
00363 gegebenenfalls Rechenkapazität auch eingespart werden. 00364
00365 Wird im Schritt 30 festgestellt, daß ein aktueller
00366 Meßwert M, ß in dem angegebenen Intervall der unteren
00367 und oberen Grenzwerte liegt, so wird im Schritt 32 eine
00368 Signalauslösung beispielsweise der LED-Zeile 7 dahinge-
00369 hend vorgenommen, daß ein Meßergebnis in dem gewünsch-
00370 ten Bereich liegt. Je nach der Verknüpfung der Abfragen
00371 im Schritt 30 kann eine solche Signalauslösung für
00372 jeden Schritt einzeln vorgenoπmen oder kann eine solche
00373 Signalauslösung auch nur dann erfolgen, wenn beide
00374 Kriterien erfüllt sind. Diese letzte Signalauslösung
00375 zeigt dem Benutzer an, daß der Anziehvorgang erfolg-
00376 reich beendet ist. Bei einer getrennten Anzeige wird
00377 dem Benutzer signalisiert, daß er am Ende des Anzugvor-
00378 ganges mit erhöhter Aufmerksamkeit auch das Erreichen
00379 des anderen Kriteriums zu beachten hat. Nach wie vor
00380 wird dann aber auch die Drehmomentenmessung M sowie die
00381 Beschleunigungsmessung oC weiterhin vorgenommen. 00382
00383 Wird durch die Signalauslösung das korrekte Ende des
00384 Anzugvorganges signalisiert, wird der Benutzer in der
00385 Regel den Drehmomentschlüssel 1 entlasten. Demnach wird 00386 das Drehmoment M, die Winkelbeschleunigung o und die 00387 Winkelgeschwindigkeit όi den Wert Null annehmen. Wird 00388 solches durch die Auswertevorrichtung 5 im Schritt 33 00389 festgestellt, sorgt sie für eine Anzeige der Endwerte 00390 beispielsweise auf dem LCD-Display 8. Diese Endwerte 00391 können gleichfalls von der Auswertevorrichtung 5 abge00392 speichert werden, beispielsweise bis zu 1.000 Stück. 00393 Alternativ können diese Endwerte auch sogleich oder 00394 nach Abspeicherung, wie eingangs erläutert, an einen 00395 Computer 11 oder Drucker 12 übertragen werden. Wird im 00396 Schritt 33 jedoch von der Auswertevorrichtung 5 festge00397 stellt, daß nach wie vor ein Drehmoment M und/oder eine 00398 Winkelgeschwindigkeit oc in Anzugsrichtung vorliegt , so 00399 wird nach wie vor auch die Drehmomentmessung M sowie 00400 die Beschleunigungsmessung [ vorgenommen. Es kann insbe00401 sondere in einem solchen Fall, wo der Benutzer unauf00402 merksam beispielsweise eine Schraube weiter anzieht, im 00403 Schritt 30 festgestellt werden, daß die aktuellen Werte 00404 M, ß nicht mehr in dem vorgegebenen Intervall liegen, 00405 sondern gemäß Schritt 31 die vorgegebenen oberen 00406 Grenzen Mmax und/oder ßr max überschritten worden sind. 00407 In diesem Fall kommt es zu einer Signalauslösung "feh00408 lerhaft" im Schritt 35. Insbesondere bei einer fehler00409 haften Überschreitung der maximalen Grenzwerte hat es 00410 sich auch als zweckmäßig erwiesen, eine akustische 00411 Anzeige zu verwenden, beispielsweise einen Summer. 00412 00413 Entsprechend dem Schritt 33 wird in einem Schritt 36 00414 festgestellt, ob der Anzugvorgang beendet ist und es 00415 kommt dann entsprechend zu einer Endwertanzeige 37 00416 "fehlerhaft" oder wird der Meßvorgang nach wie vor 00417 fortgesetzt . 00418 00419 Alle offenbarten Merkmale sind erfindungswesentlich. In 00420 die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der 00421 Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Priori-
00422 tätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhalt-
00423 lieh mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser
00424 Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit
00425 aufzunehmen. 00426

Claims

00427 Ansprüche 00428 00429 1. Drehmomentschlüssel mit einer elektronischen Auswer00430 tevorrichtung für Meßwerte von Sensoren zur Erfassung 00431 des Drehmoments und eines Drehwinkels, dadurch gekenn00432 zeichnet, daß ein Sensor als Beschleunigungssensor (9) 00433 zur Erfassung der Drehwinkelbeschleunigung (ό ) ausge00434 bildet ist, dessen Meßwerte die Auswertevorrichtung (5) 00435 zur Ermittlung des Drehwinkels (o-C ) zweimal zeitlich 00436 integriert . 00437 00438 2. Drehmomentschlüssel nach Anspruch 1 oder insbesonde00439 re danach, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschleuni00440 gungssensor (9) in einem definierten Abstand (s) zu der 00441 Drehachse (2) in dem Drehmomentschlüssel (1) angeordnet 00442 ist und die Drehachse (2) dem Beschleunigungssensor (9) 00443 als virtueller Festpunkt dient . 00444 00445 3. Drehmomentschlüssel nach einem oder mehreren der 00446 vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, 00447 dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertevorrichtung (5) 00448 mit einem Start-Drehmoment (M ) vorprogrammierbar ist 00449 und einen Auslenkwinkel (ß) ab Erreichen des Start- 00450 Drehmoments (Ms) bestimmt . 00451 00452 4. Drehmomentschlüssel nach einem oder mehreren der 00453 vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, 00454 dadurch gekennzeichnet, daß Meßwerte des Beschleuni- 00455 gungssensors (9) nur in einer vorgebbaren Drehrichtung 00456 oder Zählrichtung der Winkelgeschwindigkeit ( β£ ) ausge00457 wertet werden. 00458 00459 5. Drehmomentschlüssel nach einem oder mehreren der 00460 vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, 00461 dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertevorrichtung (5) 00462 mit jeweils einem unteren und einem oberen Grenzwert 00463 für das Drehmoment (Mmi.n, Mmax) und einem Auslenkwinkel 00464 ( ßrmi■n, ßrmax) vorp ^rogarammierbar ist und daß die Auswer- 00465 tevorrichtung zwischen den Grenzwerten liegende Ist-Wer 00466 te (M,ß) anzeigt. 00467 00468 6. Drehmomentschlüssel nach einem oder mehreren der 00469 vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, 00470 dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertevorrichtung (5) 00471 das Überschreiten des unteren Grenzwertes des Drehmo00472 ments (Mmi.n) und/oder des Auslenkwinkels (ß \ min an- 00473 zeigt. 00474 00475 7. Drehmomentschlüssel nach einem oder mehreren der 00476 vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, 00477 dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertevorrichtung (5) 00478 das Überschreiten des oberen Grenzwertes des Drehmo00479 ments (M IUci-C) und/oder des Auslenkwinkels (ß \ TTICT-X.) anzeigt . 00480 00481 8. Drehmomentschlüssel nach einem oder mehreren der 00482 vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, 00483 dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeige mittels wenig00484 stens einer Leuchtdiode (7) er olgt. 00485 00486 9. Drehmomentschlüssel nach einem oder mehreren der 00487 vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, 00488 dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertung der Meßwerte 00489 analog erfolgt . 00490 00491 10. Drehmomentschlüssel nach einem oder mehreren der 00492 vorhergehenden Ansprüche oder insbesondere danach, 00493 dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertung der Meßwerte 00494 digital erfolgt.
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