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Patent Searching and Data


Title:
TORQUE WRENCH OR THE LIKE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1996/033844
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a torque wrench or the like with a first component (1) and a second component (2) which can be shifted in relation to the first (1) to set a torque limit and, for easier handling and operation, proposes to provide a sensor (3) to provide a signal changing with the movement of the second component (2) and a circuit operating with the indication to display a reading allocated to the signal.

Inventors:
JENKINS BRAD (US)
Application Number:
PCT/EP1996/001498
Publication Date:
October 31, 1996
Filing Date:
April 06, 1996
Export Citation:
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Assignee:
WERNER HERMANN WERA WERKE (DE)
JENKINS BRAD (US)
International Classes:
B25B23/142; B25B23/143; (IPC1-7): B25B23/142
Foreign References:
EP0360894A11990-04-04
DE9415973U11996-02-08
DE29501355U11995-03-02
DE2651636A11978-05-24
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Description:
00001 Drehmomentschlüssel oder dergleichen 00002 00003 Die Erfindung betrifft einen Drehmomentschlüssel oder 00004 dergleichen gemäß Gattungsbegriff des Anspruchs 1. 00005 00006 Ein derartiger Drehmomentschlüssel ist aus den DE-PSen 00007 23 38 304 bzw. 23 12 030 bekannt. Bei der bekannten 00008 Vorrichtung ist ein erstes, festes Element vorgesehen, 00009 welches von einem rohrförmigen Gehäuse ausgebildet 00010 wird. Ein zweites, gegenüber dem ersten bewegliches 00011 Element wird von einem Spannorgan einer Druckfeder im 00012 Inneren des Gehäuses ausgebildet. Dieses Spannorgan 00013 wirkt zusammen mit einem Drehgriff. Beim Drehen des 00014 Griffes wird ein Schraubgewinde verlagert, so daß das 00015 Spannorgan linear verlagert wird, um die Spannung der 00016 Feder zu beeinflussen. Die Feder wirkt auf ein Druck¬ 00017 stück, welches unter Zwischenlage einer Klinke auf 00018 einen Schwenkarm eines Arbeitsendes wirkt, welches mit 00019 der Schraube oder der anzuziehenden Mutter in Verbin¬ 00020 dung gebracht wird. Je nach Druckbeaufschlagung der 00021 Feder auf das Druckstück verschwenkt der Schwenkarm bei 00022 einem anderen Drehmoment. Ein geringes Verschwenken 00023 des Schwenkarmes im Gehäuse ist durch eine Verkippung 00024 der Klinke möglich. Der Schwenkarm schlägt bei seiner 00025 Verlagerung gegen das Gehäuse an, so daß dies einen 00026 hörbaren Ton von sich gibt und der Anwender erkennt, 00027 daß das eingestellte Drehmoment erreicht worden ist. 00028 00029 Bei dem gattungsgemäßen Drehmomentschlüssel wird das 00030 einzustellende Drehmoment über eine Drehverstellung der 00031 Handhabe eingestellt. Dabei ist vorgesehen, daß die 00032 Handhabe zufolge der Einstellung axial verlagert wird. 00033 Mit einer Kante der Handhabe fluchten entsprechende 00034 Einstellungsskalenteile des Gehäuses. Anhand diesen 00035 Skalenteilen läßt sich das maximal einzustellende Dreh-

00036 moment ablesen. Die Fertigung derartiger Skalen ist 00037 recht ungenau, da die Federn Toleranzen unterliegen und 00038 auch das Gehäuse bzw. die Spindel und der Griff Abwei¬ 00039 chungen aufweisen, so daß eine genaue Drehmomenteinstel¬ 00040 lung nur schwer möglich ist und mit erheblichem Anfangs¬ 00041 montageaufwand verbunden ist. 00042 00043 Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen 00044 gattungsgemäßen Drehmomentschlüssel handhabungstech¬ 00045 nisch und gebrauchsvorteilhaft zu verbessern. 00046 00047 Gelöst wird die Aufgabe durch die im Anspruch 1 angege¬ 00048 bene Erfindung. 00049 00050 Unteransprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen der 00051 Erfindung dar. 00052 00053 Zufolge der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist ein 00054 Drehmomentschlüssel oder dergleichen gegeben, bei dem 00055 sich die Justierung der Skala erheblich vereinfacht 00056 hat. Die Anzeige wird von einem elektronischen Signal 00057 angesteuert, welches von einem Schaltkreis bereitge¬ 00058 stellt wird, welcher mit einer Signal-Erzeugungseinrich¬ 00059 tung verbunden ist. Die Signal-Erzeugungseinrichtung 00060 dedektiert dabei die Stellung des beweglichen Elemen¬ 00061 tes. Dabei kann es sich um die Drehstellung der Griff¬ 00062 handhabe bzw. um die lineare Verlagerungsstellung des 00063 Schiebers handeln, welche auf die Druckfeder wirkt. In 00064 einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung sind dem 00065 Schaltkreis Einstellelemente, bspw. Potentiometer zuge¬ 00066 ordnet, mit welchen die Übertragungscharakteristik des 00067 Signals auf die Anzeige eingestellt werden können. Mit 00068 diesen Einsteilvorrichtungen können bspw. das niedrig¬ 00069 ste und das höchste Drehmoment eingestellt werden an¬ 00070 hand von Werten, die auf einem Prüfstand individuell

00071 für jeden Drehmomentschlüssel ermittelt werden. Es ist

00072 bevorzugt vorgesehen, daß das erste Element von einem

00073 Gehäuse oder dergleichen ausgebildet wird. Das Gehäuse

00074 kann zylindrisch ausgebildet sein und rohrförmig sein.

00075 Das Gehäuse kann ein elastisches Element lagern. Die-

00076 ses elastische Element wird bevorzugt von einer Schrau-

00077 bendruckfeder ausgebildet. Das zweite Element ist

00078 dabei vorzugsweise einer Spannvorrichtung für das ela-

00079 stische Element zugeordnet. Dabei kann entweder die

00080 Drehstellung der Spindel oder der Handhabe oder die

00081 lineare Stellung des Schiebers, welcher auf die Druckfe-

00082 der wirkt, abgelesen werden. Der Sensor kann mit einem

00083 Abtastteil zusammenwirken. Der Sensor kann dabei dem

00084 ersten, festen Element, also dem Gehäuse, zugeordnet

00085 sein und das Abtastelement dem beweglichen Teil. Das

00086 Abtastelement kann ein Gitter sein, welches von einer

00087 Lichtquelle, bspw. einer Leuchtdiode, durchleuchtet

00088 wird. Der Sensor kann ein Fototransistor oder derglei-

00089 chen sein, mit welchem die bei der Verstellung des

00090 Gitters am Sensor vorbeiwandernden Gitteröffnungen

00091 gezählt werden. Dabei werden die Änderungen der Licht-

00092 stärke am Sensor gezählt. Es kann bevorzugt ein zwei-

00093 ter Sensor vorgesehen sein, um zu ermitteln, in welcher

00094 Richtung das bewegliche Element verlagert wird. Es

00095 kann auch vorgesehen sein, daß das Abtastteil von einer

00096 Strichstruktur ausgebildet wird. Bspw. kann die Strich-

00097 Struktur einer Strichscheibe zugeordnet sein, welche

00098 dem Handgriff zugeordnet ist, so daß durch Abzählen der

00099 an dem Sensor vorbeiwandernden Striche die Drehstellung

00100 ermittelt werden kann. Auch hier sind bevorzugt zwei

00101 Sensoren vorgesehen zur Ermittlung der Drehrichtung.

00102 In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung

00103 ist der Sensor als Drucksensor ausgebildet und kann in

00104 von der Feder oder einem anderen elastischen Element

00105 druckbeaufschlagten Bestandteil des Drehmomentschlüs-

00106 sels oder dergleichen angeordnet sein. Die Anordnung 00107 kann dabei bevorzugt im Druckstück, welches im wesentli¬ 00108 chen ortsfest ist, angeordnet sein oder auch im Schie¬ 00109 ber, welcher verlagert werden soll. Es ist ferner 00110 vorgesehen, daß als Sensor eine Vorrichtung verwendet 00111 wird, welche ihre elektrischen Eigenschaften in Abhän¬ 00112 gigkeit einer Wegänderung ändert. Auch sind Sensoren 00113 möglich, deren elektrische Eigenschaften sich bei Ände¬ 00114 rung eines Drehwinkels ändern. Diese Sensoren können 00115 dann der Spindel zugeordnet sein. 00116 00117 Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden 00118 nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen erläutert. 00119 Es zeigen: 00120 00121 Fig. 1 einen Drehmomentschlüssel in perspektivischer 00122 Darstellung, 00123 00124 Fig. 2 einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbei¬ 00125 spiel im unbetätigten Zustand, 00126 00127 Fig. 3 eine Detaildarstellung eines Ausführungsbei- 00128 spiels gemäß Fig. 2 bei Erreichen des Grenz- 00129 Drehmomentes, 00130 00131 Fig. 4 eine zweite Ausführungsform der Erfindung, 00132 00133 Fig. 5 eine dritte Ausführungsform der Erfindung, 00134 00135 Fig. 6 eine vierte A sführungsform der Erfindung und 00136 00137 Fig. 7 einen Schnitt gemäß der Linie VII-VII in 00138 Fig. 6. 00139

00140 Der Drehmomentschlüssel weist ein rohrför iges Gehäuse

00141 1 auf, in welchem axial verlagerbar ein Druckstück 10

00142 einliegt. Auf das Druckstück 10 wirkt eine Feder 5,

00143 bei der es sich um eine Schraubendruckfeder handeln

00144 kann. Die Schraubendruckfeder 5 ist widergelagert

00145 gegen über einem Schieber 2, welcher in Achsrichtung

00146 verstellbar ist. Die Verstellbarkeit des Schiebers 2

00147 kann auf mehrere Weisen erfolgen. Bspw. kann auf den

00148 Schieber eine axial verlagerbare Spindel wirken, welche

00149 in einem Innengewinde des Gehäuses widergelagert ist

00150 und welche mit einer Drehhandhabe verbunden ist, wie

00151 sie aus der PS 23 38 304 bekannt ist. Im Ausführungs-

00152 beispiel kann die Spindel 18 den Schieber 2 durchsetzen

00153 und dort in ein Innengewinde des Schiebers eingreifen.

00154 Die Spindel 8 ist am Boden 1' des Gehäuses 1 drehgela-

00155 gert und von einem Einstellrad 20 drehbar. Wird das

00156 Einstellrad 20 gedreht, so erfolgt eine Drehung der

00157 Spindel 18 und zufolge des Gewindeeingriffes mit dem

00158 Schieber 2 eine Axialverlagerung des Schiebers 2 und

00159 einhergehend damit eine Kompression der Feder 5, so daß

00160 sich die Druckbeaufschlagung auf das Druckstück 10

00161 einstellen läßt. 00162

00163 Das Druckstück 10 ist um ein gewisses Maß verlagerbar.

00164 Die Spindel 18 liegt endseitig in einem Spindellager 21

00165 des Druckstückes 10 ein. Das Spindellager 21 ist so

00166 gestaltet, daß das Druckstück 10 gegenüber der Spindel

00167 18 um einen gewissen Betrag in Achsrichtung verlagerbar

00168 ist. 00169

00170 Beim Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 2 und 7 liegt

00171 auf der dem Spindellager 21 gegenüberliegenden Seite

00172 des Druckstückes 10 eine würfelförmige Klinke 11 in

00173 einer Aussparung 16 des Druckstückes 10 ein. Die Klin-

00174 ke 11 wirkt auf den Schwenkarm 12, welcher um eine

00175 Achse 13 im Gehäuse 1 schwenkgelagert ist. An seiner 00176 Stirnfläche weist der Schwenkarm 12 ebenfalls eine 00177 Aussparung 17 auf, auf deren Boden die Klinke 11 00178 wirkt. Der dem Schwenkarm 12 gegenüberliegende Ab¬ 00179 schnitt bildet das Arbeitsende 14 aus. Im Ausführungs¬ 00180 beispiel ist ein Vierkant 15 vorgesehen, mit welchem in 00181 eine Nuß oder dergleichen eingegriffen werden kann, um 00182 eine Schraube oder eine Mutter zu drehen. 00183 00184 Wird bei einem derartigen Drehmomentschlüssel ein gewis¬ 00185 ses Grenzdrehmoment erreicht, so verkippt die Klinke 11 00186 in die in Fig. 3 dargestellte Stellung, wobei sich das 00187 Druckstück 10 um einen gewissen Betrag axial verla¬ 00188 gert. Das Ende des Schwenkarmes 12 stößt nach einer 00189 derartigen Verschwenkung gegen das Gehäuse 1 an. Dies 00190 Anstoßen erzeugt ein hörbares "Klick", so daß der Betä¬ 00191 tiger weiß, daß das Grenzdrehmo ent erreicht ist. Das 00192 Grenzdrehmoment kann durch eine entsprechende Verlage¬ 00193 rung des Schiebers 2 eingestellt werden. 00194 00195 Beim Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 4 und 5 weist 00196 das Arbeitsende ein Zahnrad 25 auf, welches Rastausnehm- 00197 ungen 26 ausbildet, in welche ein Rastvorsprung 24 des 00198 Schiebers 10 einrastet. Beim entsprechenden Drehmoment 00199 wird zufolge der keilflächigen Auflage des Rastvorsprun¬ 00200 ges in der Rastausnehmung der Rastvorsprung 25 aus der 00201 Rastausnehmung 26 herausgedrückt, so daß das Zahnrad 00202 drehen kann. 00203 00204 Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 ist der Sensor 3 00205 als Fototransistor oder Fotodiode ausgebildet. Es sind 00206 bevorzugt zwei dicht nebeneinander liegende opto-elek- 00207 tronische Sensoren 3 vorgesehen. Die Sensoren sind 00208 fest am Gehäuse 1 angeordnet. Die Sensoren 3 sind mit 00209 einer im Gehäuse angeordneten, in den Zeichnungen aber

00210 nicht dargestellten elektrischen Schaltung verbunden, 00211 welche wiederum mit einer Anzeigevorrichtung 4 verbun¬ 00212 den ist. Am Schieber 2 ist ein Gitter 6 angeordnet mit 00213 Gitterstäben quer zur Verlagerungsrichtung des Schie¬ 00214 bers 2, so daß bei Verlagerung des Schiebers die Gitter¬ 00215 stäbe über die Sensoren wandern. Eine Beleuchtungsein¬ 00216 richtung 19, bei welcher es sich um eine Leuchtdiode 00217 oder dergleichen handelt, beleuchtet das Gitter, so daß 00218 beim Verlagern des Schiebers 2 und beim Überstreichen 00219 der Gitterstäbe bzw. Gitterfreiräume über die Sensoren 00220 3 eine Hell/Dunkel-Folge erfolgt. Das Abwechseln von 00221 Hell/Dunkel wird durch die elektronische Schaltung 00222 gezählt und einer Verlagerung des Schiebers 2 bzw. 00223 einem Federdruck zugeordnet. Aus diesen Werten ermit¬ 00224 telt dann die elektronische Schaltung einen Anzeigewert. 00225 00226 Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausfuhrungsbeispiel ist 00227 ein Drehsensor 28 vorgesehen, welcher mit der Spindel 00228 zusammenwirkt und im Druckstück 10 angeordnet ist. Der 00229 Drehsensor 28 wird mittels einer Kupplung 23 mit der 00230 Spindel verbunden. Der Drehsensor gibt der elektroni¬ 00231 schen Schaltung ein Signal, welches der Drehstellung 00232 der Spindel und demzufolge der axialen Stellung des 00233 Schiebers 2 entspricht. 00234 00235 Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 ist im Druckstück 00236 10 ein Drucksensor 9 angeordnet. Dieser Drucksensor 9 00237 gibt der elektronischen Schaltung ein Signal, welches 00238 abhängig ist von dem auf den Drucksensor 9 ausgeübten 00239 Druck, also von der Federspannung. Hierzu ist das 00240 Druckstück 10 zweigeteilt, der eine Teil des Druck¬ 00241 stücks 10 wirkt auf das Arbeitsende, der andere Teil 00242 des Druckstückes 10 wird von der Feder beaufschlagt. 00243

00244 Beim Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 6 und 7 ist

00245 eine Strichanordnung auf der inneren Stirnseite des

00246 Einstellrades 20 angeordnet. Die Strichanordnung 7

00247 wirkt mit einem Sensor 3 bzw. einem zweiten Sensor 8

00248 zusammen. Eine innere Strichanordnung 7' wirkt dabei

00249 mit dem Sensor 8 zusammen, während die äußere Strichan-

00250 Ordnung 7 mit dem Sensor 3 verbunden ist. Wegen der

00251 zwei Sensoren und eines Phasenversatzes zwischen den

00252 beiden Strichanordnungen 7, 7' bzw. der Anordnung der

00253 bei den Sensoren 3, 8 ist es möglich, bei der Betäti-

00254 gung des Handrades zwischen den beiden Drehrichtungen

00255 zu unterscheiden. Vom Sensor wird das Vorbeiwandern

00256 der Striche dedektiert. Diese Signaländerungen werden

00257 von der elektronischen Schaltung gezählt und aus diesem

00258 Wert die Stellung des Schiebers 2 ermittelt. 00259

00260 Auf der nicht dargestellten elektronischen Schaltung

00261 sind Potentiometer 27 vorgesehen, mit welchen sich die

00262 Anzeige justieren läßt. Bspw. wird mit einer minimalen

00263 Federvorspannung an einem Prüfgerät ein bestimmtes Dreh-

00264 moment gemessen. Durch Verstellung eines ersten Poten-

00265 tiometers wird dieser minimale Wert dann eingestellt,

00266 so daß er auf der Anzeige erscheint. Daran anschlie-

00267 ßend wird durch Betätigung des Handrades die Federvor-

00268 Spannung maximiert und ebenfalls zu dieser Stellung der

00269 zugehörige Drehmomentwert an einem Prüfgerät ermit-

00270 telt. Der so ermittelte Drehmomentwert wird durch

00271 Verstellung eines zweiten Potentiometers auf der Anzei-

00272 gevorrichtung als Maximalwert eingestellt. Der Drehmo-

00273 mentschlüssel ist dann justiert. Gegebenenfalls kann

00274 noch ein drittes Potentiometer vorgesehen sein, das

00275 gegebenenfalls vorhandene Nichtlinearitäten des elasti-

00276 sehen Elementes, bspw. der Druckfeder 5, berücksich-

00277 tigt. Hierzu wird auch im mittleren Einstellungsbe-

00278 reich ein Drehmoment gemessen und anschließend mit dem 00279 dritten Potentiometer eingestellt. 00280 00281 Bei dem Sensor, welcher die Drehstellung der Handhabe 00282 und/oder die Position des Schiebers 2 ermittelt, kann 00283 es sich um einen beliebigen, dem Fachmann bekannten 00284 Sensor handeln, wobei auch Sensoranordnungen vorgesehen 00285 sind, bei denen der Sensor aus mehreren Sensorteilen 00286 besteht und wobei ein Sensorteil gegenüber dem anderen 00287 Sensorteil verlagerbar ist und ein der Verlagerungsstel¬ 00288 lung dieser beiden Sensorteile entsprechendes elektri¬ 00289 sches Signal abgegeben wird. Bei diesem elektrischen 00290 Signal kann es sich um einen Strom oder eine Spannung 00291 handeln, die sich dann bevorzugt proportional zum Verla¬ 00292 gerungsweg der beiden Sensorteile ändert. Einer der 00293 beiden Sensorteile ist dann mit dem ersten Element 1 00294 und der zweite Sensorteil mit dem zweiten Element 2 00295 verbunden, so daß die Verlagerung der beiden Elemente 00296 1, 2 zueinander unmittelbar eine Verlagerung der beiden 00297 Senεorteile ist. So können beispielsweise die beiden 00298 gegeneinander verlagerbaren Elemente eines derartigen 00299 Potentiometers den jeweiligen Elementes des Drehmoment¬ 00300 schlüssels zugeordnet sein, so daß die Verlagerungsstel¬ 00301 lung der Drehmomentelemente der der Potentiometerstel¬ 00302 lung entspricht. 00303 00304 Alle offenbarten Merkmale sind erfindungswesentlich. 00305 In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der 00306 Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Priori¬ 00307 tätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhalt¬ 00308 lich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser 00309 Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit 00310 aufzunehmen. 00311