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Dokumentenidentifikation DE68925507T2 26.09.1996
EP-Veröffentlichungsnummer 0363587
Titel Anziehdrehmoment-Kontrollvorrichtung für Schraubenschlüssel
Anmelder Fuji Kuuki K.K., Osaka, JP
Erfinder Ohkubo, Masaaki, Osaka-shi Osaka, JP;
Fukada, Ryo, Osaka-shi Osaka, JP
Vertreter Strehl, Schübel-Hopf, Groening & Partner, 80538 München
DE-Aktenzeichen 68925507
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT, SE
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 31.07.1989
EP-Aktenzeichen 891141251
EP-Offenlegungsdatum 18.04.1990
EP date of grant 24.01.1996
Veröffentlichungstag im Patentblatt 26.09.1996
IPC-Hauptklasse B25B 23/145

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft Drehmomentschlüssel, wie etwa Schlagschraubenschlüssel und hydraulische Schlüssel.

Bei der Verwendung eines Schlagschraubenschlüssels ist es erforderlich, den Schlagzustand zu erfassen, um das Festzieh- Drehmoment genau zu steuern oder die Anzahl der festgezogenen Muttern genau zu erfassen. Der Schlagzustand wird herkömmlich durch Erfassen der Drehungsumkehr der Hauptwelle eines Druckluftmotors gemessen, wobei ein an dieser Hauptwelle befestigter Meßfühler verwendet wird. Da es bei diesem Verfahren jedoch erforderlich ist, daß der Meßfühler die Vorwärts- und Rückwärtsdrehungen der innerhalb des Schlagschraubenschlüssels angeordneten Hauptwelle mißt, weist es in der Hinsicht Nachteile auf, daß die Maschine vergrößert wäre und ihre Kosten erhöht wären.

Um dieses Problem zu lösen, kann erwogen werden, ein System zu verwenden, bei dem der angelegte Druck erfaßt wird und bei dem der Schlagzustand erfaßt wird, wenn der Schlagschraubenschlüssel aktiviert wird, wenn der angelegte Druck unter einen Bezugspegel fällt. Bei Verwendung dieses Systems ist es jedoch nicht möglich zu entscheiden, ob sich der Schlagschraubenschlüssel im freilaufenden Zustand (bei Drehung ohne Last) oder im Schlagzustand befindet. Dies liegt daran, daß die Differenz der im freilaufenden Zustand und im Schlagzustand erzeugten Drücke kleiner ist als eine in der Druckquelle unvermeidlich erzeugte Druckänderung, wodurch es unmöglich gemacht wird, den einen Zustand vom anderen zu unterscheiden.

In FR-A-1 517 360 ist eine Festzieh-Steuervorrichtung für einen Drehmomentschlüssel mit den Merkmalen aus dem ersten Teil des Anspruchs 1 offenbart. In Fig. 2 jenes Dokumentes ist eine Flüssigkeitsleitung, die eine Verengung aufweist, parallel zu einem Hauptventil angeschlossen, das in die Druckzufuhrleitung von einer Druckquelle zum Schlüssel eingefügt ist. Wenn der Betätigungshebel am Schlüssel gedrückt wird, tritt eine Änderung an der stromabwärts gelegenen Seite der Verengung auf, und die so erzeugte Druckdifferenz zwischen der stromabwärts gelegenen und der stromaufwärts gelegenen Seite der Verengung wird zum Schließen eines Schalters verwendet, wodurch das Hauptventil geöffnet, Druck auf den Schlüssel ausgeübt und das ein elektrisches Zeitglied gestartet wird. Nach Ablauf des durch das Zeitglied festgelegten Zeitraums wird das Hauptventil geschlossen. Wiederum unterscheidet die bekannte Steuervorrichtung nicht zwischen dem freilaufenden Zustand und dem tatsächlichen Schlagzustand des Schlüssels.

In US-A-3 590 582 ist eine weitere Steuervorrichtung für einen Drehmomentschlüssel beschrieben, bei der die Differenz zwischen dem Leitungsdruck und dem am Eingang des Werkzeugs auftretenden Druck erfaßt wird, um den Start- oder den Schlagzustand des Werkzeugs zu bestimmen. Bei der bekannten Vorrichtung ist es erforderlich, den Leitungsdruck auf einem im wesentlichen konstanten Wert zu halten.

Bei einer weiteren, in US-A-3 732 932 offenbarten Steuervorrichtung wird ein Zeitraum, während dessen eine Druckflüssigkeit dem Schlüssel zugeführt wird, begonnen, wenn der Schlüssel unter Überwindung eines erhöhten Widerstandes tatsächlich zu arbeiten beginnt. Die Steuervorrichtung nach diesem Dokument benötigt jedoch mehr als einen Druckmeßfühler, wobei jeder Druckmeßfühler einem Druckbehälter zugeordnet ist, und ist daher sperrig und teuer.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Festzieh- Steuereinrichtung für einen Drehmomentschlüssel zu schaffen, die den Schlagzustand des Schlüssels mittels einer einfachen Vorrichtung genau erfassen kann.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 enthaltenen Merkmale gelöst.

Während des Freilaufens wird der angelegte Druck auf einem bestimmten Pegel gehalten und ändert sich zeitlich nicht, so daß das Schlagsignal nicht erzeugt wird. Im Schlagzustand tritt jedoch im angelegten Druck bei jedem Schlag eine gewisse minimale Änderung auf, und gemäß dieser Änderung wird das Schlagsignal erzeugt. Ein Vorteil liegt darin, daß der Schlagzustand anders als beim herkömmlichen System zur Erfassung des angelegten Drucks aus einer Druckänderung erfaßt wird, wodurch die genaue Erfassung des Schlagzustands mit einer einfachen Anordnung gewährleistet ist.

In bevorzugten Ausführungsbeispielen wird die Anzahl der erzeugten Schlagsignale gezählt (Anspruch 3), oder es wird die Zeit, während der das Schlagsignal kontinuierlich erzeugt wird, gemessen (Anspruch 4). Wenn der Zählwert oder die gemessene Zeit einen vorgegebenen Wert erreicht, wird die Druckzufuhr bei beiden Ausführungsbeispielen unterbrochen, wodurch die genaue Festzieh-Drucksteuerung gewährleistet wird. Durch Vorsehen einer Signalausgabezeit-Änderungseinrichtung (Anspruch 2) kann das Erfassungssystem dieser Ausführungsbeispiele nach Bedarf von einer zur anderen umgeschaltet werden. Hierdurch wird die Genauigkeit der Drehmomentsteuerung weiter verbessert.

Gemäß einer weiteren Alternative (Anspruch 5) kann die Festzieh-Steuervorrichtung die Anzahl der festgezogenen Muttern messen und erfassen, ob diese Zahl einen vorgegebenen Wert erreicht, wodurch eine genaue Verwaltung der Anzahl festgezogener Muttern sowie eine genaue Drehmomentsteuerung erreicht werden.

Die vorausgehend beschriebenen Aufgaben, Vorteile und weiteren Merkmale werden aus der detaillierten Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen deutlich. Darin zeigen:

Fig. 1 ein Diagramm, in dem die allgemeine Anordnung einer Festzieh-Steuervorrichtung für einen Drehmomentschlüssel gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dargestellt ist;

Fig. 2 ein Blockdiagramm, in dem ein Steuersystem der Vorrichtung dargestellt ist; und

Fig. 3 ein Zeitablaufdiagramm, in dem Betriebszustände des Regelsystems dargestellt sind.

In Fig. 1 ist die generelle Anordnung der vorliegenden Vorrichtung dargestellt, wobei die Bezugszahl 1 eine Versorgungsquelle, die Bezugszahl 2 einen Luftschlauch und die Bezugszahl 3 einen Schlagschraubenschlüssel bezeichnet. Der Luftschlauch 2 ist mit einem Elektromagnetventil 4, einem Rückschlagventil 5 und einem Druckgeber 6 versehen, wobei die Reihenfolge von der Seite der Versorgungsquelle 1 angegeben ist. Das Rückschlagventil 5 dient dazu, Schwierigkeiten aufgrund eines Druckabfall an der Versorgungsquelle 1 zu verhindern. Im selben Diagramm bezeichnet die Bezugszahl 7 eine Steuereinrichtung 7, die einen an den Druckgeber 6 angeschlossenen Eingang 8, einen an das Elektromagnetventil 4 angeschlossenen Ausgang 9, mehrere Eingänge 10..., die Daten bezüglich einer vorgegebenen Anzahl empfangen, sowie Ausgänge 11 und 12 umfaßt, die jeweils bei einer festgelegten Zahl ein Festzieh-Endsignal und ein NG-Signal ausgeben.

Fig. 2 ist ein Funktionsblockdiagramm der Steuereinrichtung 7. Ein Drucksignal vom Druckgeber 6 wird in einen Drucksignalverstärker 21 eingegeben und von diesem an eine Druckänderungs-Erfassungseinrichtung 22 und einen Schlagsignal-Ausgabeabschnitt 23 übertragen. Der Schlagsignal-Ausgabeabschnitt 23 weist einen Erfassungspegel-Einstellabschnitt 24, einen Signalausgabezeit-Anderungsabschnitt 25 und einen Rücksetzpegel-Einstellabschnitt 26 auf und gibt ein Schlagsignal aus. (Die Funktionsweise dieses Abschnitts 23 wird später beschrieben.) Die Anzahl der vom Abschnitt 23 ausgegebenen Schlagsignale wird durch einen Zähler 27 gezählt, und die Zeit, während der das Schlagsignal fortlaufend ausgegeben wird, wird durch ein Zeitglied 28 gemessen. Wenn die gemessenen Werte in zugehörigen Einstellabschnitten 29 und 30 eingestellte Werte erreichen, wird ein Festzieh-Endsignal ausgegeben. Aufgrund dieses Festzieh-Endsignals schließt ein Elektromagnetventil-Sperrabschnitt 31 das Elektromagnetventil 4.

Die Steuereinrichtung 7 umfaßt weiterhin einen aus digitalen Schaltern bestehenden Anzahl-Einstellabschnitt 32 sowie einen Zählerabschnitt 33, der das Festzieh-Endsignal zählt. Wenn der Zählwert einen im Abschnitt 32 eingestellten Wert erreicht, wird vom Zählerabschnitt 33 ein vorgegebenes Festzieh-Endsignal ausgegeben, wodurch der Festziehvorgang unterbrochen wird. Die Bezugszahl 34 bezeichnet eine Restzahl- Anzeigeeinrichtung, die mittels LEDs (Leuchtdioden) anzeigt, wie viele Muttern noch festgezogen werden müssen. Der Anzahl- Einstellabschnitt 32 kann einfach oder mehrfach vorhanden sein. Die Steuereinrichtung 7 weist weiterhin ein Zeitglied auf, das durch ein Startsignal rückgesetzt wird, das erzeugt wird, wenn ein Festziehvorgang beginnt. Wenn innerhalb einer vorgewählten Zeit nach dem Rücksetzen des Zeitgliedes 35 kein vorgegebenes Festzieh-Endsignal ausgegeben wird, wird ein NG-Signal erzeugt. Die Bezugszahl 36 bezeichnet einen Zeitgeber-Einstellabschnitt und die Bezugszahl 37 eine Stromquelle.

Nachfolgend werden die Arbeitszustände der oben beschnebenen Steuereinrichtung 7 anhand von Fig. 3 erklärt. Wie in Teil (a) der Fig. 3 dargestellt ist, in dem das Ausgangssignal des Druckgebers 6 veranschaulicht ist, gewinnt die Druckänderungs-Erfassungsvorrichtung 22 lediglich aus diesem Ausgangssignal eine Wechselstromkomponente als Druckänderungssignal. Dieses Druckänderungssignal weist die Eigenschaft auf, daß es sich nicht ändert, wenn der Schlagschraubenschlüssel angehalten wird; daß es eine große negative Änderung aufweist, wenn der Hebel geöffnet ist; daß es eine sehr geringe positive und negative Änderung aufweist, wenn sich der Schlagschraubenschlüssel im freilaufenden Zustand befindet; und daß eine große positive Änderung und eine geringe negative Änderung für jeden Schlagvorgang wiederholt werden (wie bei (b) in Fig. 3 gezeigt). Wenn in diesem Zusammenhang die beim Öffnen des Hebels bewirkte negative Änderung einen im Rücksetzpegel-Einstellabschnitt 26 festgelegten Rücksetzpegel erreicht, setzt der Schlagsignal-Ausgabeabschnitt 23 den Zähler 27 oder das Zeitglied 28 zurück und beginnt mit dem Erfassen des Schlagzustands.

Im folgenden wird eine Beschreibung für den Fall gegeben, daß der Zähler 27 die Anzahl der Schläge zählt. Wenn eine positive Änderung, die größer oder gleich dem im Erfassungspegel-Einstellabschnitt 24 festgelegten Erfassungspegel ist, d.h. wenn ein Schlagen auftritt, gibt der Schlagsignal-Ausgabeabschnitt 23 das Schlagsignal für eine vorgewählte Zeit T4 aus, wie in (c) in Fig. 3 dargestellt ist. Es sei nun angenommen, daß die durch den Signalausgabezeit-Änderungsabschnitt 25 festgelegte Signalausgabezeit T4 kürzer vorgegeben ist als ein Schlagzeitraum T3. Die Anzahl der ausgegebenen Schlagsignale wird durch den Zähler 27 gezählt. Wenn der Zählwert den vorgegebenen Wert erreicht, wird das Festzieh- Endsignal vom Zähler 27 ausgegeben, wodurch das Elektromagnetventil 4 geschlossen wird, woraufhin der Hebel (vgl. (d) und (e) in Fig. 3) geschlossen wird. Nach Ablauf einer vorgewählten Zeit T2 nach Schließen des Elektromagnetventils 4 wird dieses Ventil 4 automatisch geöffnet. Wenn der genannte Festziehvorgang eine vorgewählte Anzahl von Malen durchgeführt wurde und die Anzahl der vom Zählerabschnitt 33 gezählten Festzieh-Endsignale den vorgegebenen Wert erreicht, wird das Festzieh-Endsignal mit vorgegebener Zahl vom Abschnitt 33 ausgegeben. Auf diese Weise wird ein Festziehvorgang vervollständigt.

Im folgenden wird der Fall beschrieben, daß die Signalausgabezeit T4 größer festgelegt ist als der Schlagzeitraum T3 im Signalausgabezeit-Anderungsabschnitt 25. In diesem Fall wird das Schlagsignal vom ersten Schlag an als kontinuierliches Signal ausgegeben. Erreicht die im Zeitglied 28 gemessene Ausgabezeit des kontinuierlichen Signals auf diese Weise die Einstellzeit T1, so wird das Festzieh-Endsignal vom Zeitglied 28 ausgegeben. Der Arbeitszustand ist danach der gleiche wie der im vorausgehenden Fall beschriebene.

In der vorausgehenden Beschreibung ist die Festzieh-Steuervorrichtung für einen Drehmomentschlüssel gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Es versteht sich, daß die vorliegende Vorrichtung keineswegs auf dieses spezielle Ausführungsbeispiel beschränkt ist; vielmehr kann es innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche auf verschiedene Weise abgeändert werden. Wird beispielsweise erkannt, daß der Schlagzeitraum T3 größer ist als eine Bezugszeit, so kann beispielsweise eine Änderung insofern vorgenommen werden, als dieses Ereignis als Störung angesehen wird und nicht als ein Auftreten eines Schlagens, und durch Rücksetzen des Zählers 27 oder des Zeitglieds 28 kann eine Gegenmaßnahme vorgenommen werden.


Anspruch[de]

1. Festzieh-Steuervorrichtung für einen Drehmomentschlüssel, umfassend

eine Einrichtung (22) zum Erfassen einer Änderung in dem an dem Schlüssel (3) angreifenden Druck,

eine Einrichtung (23) zur Abgabe eines Schlagsignais während der Betätigung des Schlüssels (3), und

eine Einrichtung (31) zum Schließen der Druckzuleitung zu dem Schlüssel (3) bei Empfang eines Festzieh-Endsignals,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Druckänderungs-Erfassungseinrichtung (22) mit einem Druckamplitudensignal aus einer Einrichtung (6), die den an dem Schlüssel (3) angreifenden Druck mißt, beaufschlagt ist, um das Maß der Änderung im Ausgangssignal der Druckmeßeinrichtung (6) zu erfassen, und

daß die das Schlagsignal abgebende Einrichtung (23) gestartet wird, wenn das Maß der Druckänderung einen Bezugswert erreicht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die das Schlagsignal abgebende Einrichtung (23) so ausgelegt ist, daß sie ein Schlagsignal mit vorgegebener Impulsbreite erzeugt, sooft das Maß der Druckänderung den Bezugswert erreicht, und wobei die Vorrichtung ferner eine Einrichtung (25) zur Änderung der Impulsbreite aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2 mit einem Zähler (27) zum Zählen der Schlagsignalimpulse, wenn die Impulsbreite kürzer ist als das Schlagintervall des Schlüssels (3), und zur Abgabe des Festzieh-Endsignals, wenn ein vorgegebener Zählwert erreicht ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 mit einem Zeitglied (28) zur Messung der Zeit, während der das Schlagsignal kontinuierlich abgegeben wird, wenn die Impulsbreite größer ist als das Schlagintervall des Schlüssels (3), und zur Abgabe des Festzieh-Endsignals, wenn eine vorgegebene Meßzeit erreicht ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einem Zähler (33) zum Ermitteln, wie oft das Festzieh-Endsignal aufgetreten ist, und zur Beendigung einer Folge von Festzieh- Vorgängen, wenn der Zähler (33) einen vorgegebenen Zählwert erreicht.







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