DE202014009065U1 - Messbank zur Überprüfung und Kalibrierung von gyroskopisch messenden Schraubwerkzeugen - Google Patents
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Abstract
Messbank (1), zur Überprüfung und Kalibrierung von gyroskopisch messenden Schraubwerkzeugen (20) mit einer Schraubachse (A1), einer in das Schraubwerkzeug (20) integrierten Drehmomentmesseinrichtung (56) und einer in das Schraubwerkzeug (20) integrierten Drehwinkelmesseinrichtung (26), wobei die Messbank (1) aufweist: 1.1 eine Werkzeugaufnahme (14), in die das Schraubwerkzeug (20) fest einspannbar ist, 1.2 eine messbankeigene Drehwinkelmesseinrichtung (46) und 1.3 zumindest eine Rotationseinrichtung (40, 50) zum Bewegen des eingespannten Schraubwerkzeugs (20) um zumindest eine Drehachse (A2), 1.4 wobei die Lage der Drehachse (A2) im Raum unabhängig von der Schraubachse (A1) gewählt ist und entweder 1.5 die messbankeigene Drehwinkelmesseinrichtung (46) als Rotationseinrichtung derart angeordnet ist, dass die Drehachse (A2) diejenige ist, um welche Teile der messbankeigenen Drehwinkelmesseinrichtung (46) sowie das Schraubwerkzeug (20) während der Drehwinkelmessung rotieren, oder 1.6 die Drehachse einer als Rotationseinrichtung dienenden Neigungseinrichtung (50) eine Lage außerhalb der Vertikalen hat oder 1.7 beides.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Messbank gemäß dem Hauptschutzanspruch, soweit dessen Merkmale aus dem Stand der Technik bekannt sind.
- Bekannte Betätigungsvorrichtungen, beispielsweise gemäß
DE 10 2010 040 217 B4 , zum Kalibrieren von Drehmoment-Drehwinkelschlüsseln weisen auf: eine Aufnahme für den Drehmoment-Drehwinkelschlüssel, einen Drehmomentaktor zum Aufbringen eines Drehmoments auf den Drehmoment-Drehwinkelschlüssel und einen Drehmomentmessaufnehmer zur Erfassung des Drehmoments. Der Stand der Technik geht von dem Gedanken aus, dass das Drehwinkelmesssystem das Drehmomentmesssystem als geschlossene Einheit verdreht. Dabei löst man sich nicht von der Schraubachse und dreht zur Drehwinkelmessung um die Schraubachse, um welche das Drehmoment gemessen wird. Es sei vorteilhaft, wenn die Rotationsachse der Drehwinkelmessung mit der Schraubachse zusammenfällt, um die das Drehmoment durch den Drehmomentaktor in den Drehmoment-Drehwinkelschlüssel eingebracht wird. Auch wird diese Anordnung als besonders vorteilhaft im Fall von Simulationen von Schraubverbindungen beschrieben. Dann sei kein Reibsystem erforderlich. - Solche Messbänke sind dafür bekannt, dass eine limitierte Einspannlänge der Schraubwerkzeuge in Kauf genommen werden muss. Auf eine vorteilhafte Variante mit auseinanderfallenden Drehachsen für Drehmoment- und Drehwinkelmessungen ist nirgends hingewiesen.
- Um Schraubwerkzeuge regelmäßig zu überprüfen, sollten Testmethoden sowie eine lokale Werkzeug- und Ergebnisdatenbank zur Verfügung stehen, mit der alle Daten lückenlos dokumentiert werden können. Drehwinkel, Vorspannkraft und Drehmoment werden zur Qualitätssicherung im Fall sicherer Schraubverbindungen mittels der Schraubwerkzeuge selbst gemessen, weshalb dieselben regelmäßig zu kalibrieren sind, wie es beispielsweise die
DE 10 2010 040 217 B4 angibt. - Es besteht weiterhin Bedarf, solche Kalibrier- oder Messbänke zu verbessern, und sei es nur zur Kostensenkung in der Schraubenmontage. Im Vordergrund steht sicher die stets möglichst weiter zu steigernde Präzision der Messungen, auf denen die Kalibrierung basiert.
- Die vorliegende Erfindung löst sich erstmals gedanklich von der durch die Schraubachse und die Drehmomenteinleitung in das Schraubwerkzeug festgelegten Schraubachse für das Drehwinkelkalibrierverfahren. Die Drehachse der messbankeigenen Drehwinkelmesseinrichtung liegt erfindungsgemäß als benachbarte Vertikale angeordnet und durchstößt gedanklich das eingespannte Schraubwerkzeug in einem mittigen Bereich.
- Dadurch baut und/oder arbeitet die Messbank deutlich kompakter.
- Unabhängig von diesem Merkmal benachbarter Achsen der Drehmoment- und Drehwinkelmessungen ist ferner dem Grundgedanken der Erfindung folgend, sich für den Fall Drehwinkelmessung von der Schraubachse gedanklich zu lösen, eine Drehachse quer zur Schraubachse angeordnet worden, um die Kalibrierung zu präzisieren. Es konnte gezeigt werden, dass die Schwerkraft einen Einfluss auf die Messungen mit den gattungsgemäßen Schraubwerkzeugen hat. Daher ist der bisher stets waagerecht ausgerichtete Kalibriertisch gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung neigbar ausgestaltet, sodass mit erfindungsgemäßen Vorrichtungen solcher neigbarer Ausgestaltung auch Referenzmessungen beispielsweise bei Drehungen um eine Horizontale möglich geworden sind.
- Eine entsprechende Vorrichtung ist in dem Schutzanspruch 1 angegeben.
- Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
- Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung zweier bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen
-
1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Messbank nach einem ersten Ausführungsbeispiel ohne Peripheriegeräte und Verkleidungsteile, welche einen Einblick in die Mechanik der Messbank verwehren würden, -
2 eine weitere perspektivische Darstellung der Messbank aus1 mit vollverkleideter Tischplatte und ausgezogenem Ausziehgestell zur Aufnahme langer Schraubwerkzeuge, -
3 eine perspektivische Ansicht der Mechanik der Drehmomentmesseinrichtung in herausgelöster Darstellung aus der Messbank gemäß1 , -
4 eine perspektivische Ansicht auf die Messbank aus1 bei 45°-Neigung der Tischplatte, -
5 eine perspektivische Ansicht auf die Messbank aus1 bei 90°-Neigung der Tischplatte, -
6 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels mit erfindungsgemäß angeordneter Drehachse der Drehwinkelmesseinrichtung und -
7 eine schematische Darstellung einer klassischen Anordnung der Drehachse der Drehwinkelmesseinrichtung nach dem Stand der Technik. - Die
1 bis5 zeigen schematisch eine erfindungsgemäße Messbank1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, insbesondere auch zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Kalibrierverfahrens. Ein mittels der Messbank1 zu kalibrierendes Schraubwerkzeug20 mit, wie bekannt, Schraubende22 , Griffende24 und in der Regel dazwischen ablesbarer Drehmoment- und Drehwinkelmesseinrichtung26 ist schraubendenseitig in einer Werkzeugaufnahme14 und griffendseitig in einem Halter12 auf einer Tischplatte10 der Messbank1 in horizontaler Ausrichtung fixiert. - Durch einen Schraubenansatz an dem Schraubende
22 des Schraubwerkzeuges20 verläuft eine vertikale Schraubachse A1, solange die Tischplatte10 horizontal ausgerichtet bleibt. Eine messbankeigene Drehmomentmesseinrichtung30 ist derart um die Schraubachse A1 angeordnet, dass ein definiertes Drehmoment über den Schraubansatz in das Schraubwerkzeug20 eingeleitet werden kann. Dazu wird ein in der Tischplattenebene quer zur Längsachse des Schraubwerkzeugs20 verfahrbares Linear-Modul32 angetrieben. Der Drehmomentantrieb erfolgt bevorzugt mittels eines AC-Servomotors31 mit Absolutwertgeber. Das Linear-Modul32 trägt oder ist zumindest verbunden mit einen/m Schlitten33 mit einem vertikal nach oben abstehenden Zapfen35 . Der Zapfen35 greift in ein Langloch34 eines Hebels36 , um den Hebel36 auszulenken oder zumindest ein Drehmoment einzuleiten. Der Hebel36 endet dem Schlitten33 abgewandt in einem Drehmomentaufnehmer37 , der in einem verwindungssteifen Drehlager38 hochpräzise gelagert ist. - Parallel aber mit Abstand zur Schraubachse A1 verläuft eine Drehachse A2 einer messbankeigenen Drehwinkelmesseinrichtung
46 mit Rotationseinrichtung für die Tischplatte10 , selbst wenn die Tischplatte10 an sich mittels einer Neigungseinrichtung50 geneigt wird (4 und5 ). In den4 und5 ist erkennbar, dass die Rotationseinrichtung40 , die sich bei waagerechter Tischplatte10 unterhalb derselben befindet, um ein nicht erkennbares Gelenk mitdreht, wenn die Tischplatte10 geneigt wird. - Das Einleiten des Drehmoments in das Schraubwerkzeug
20 und die Drehung des Schraubwerkzeugs20 zur Drehwinkelmessung sind demnach drehzentrumsmäßig unabhängig voneinander angelegt. Das Schraubwerkzeug20 wird während der Drehwinkelmessung46 bevorzugt mittels eines NC-Rundtisches mit hochpräziser steifer Drehtellerlagerung um einen Drehachsendurchstoßpunkt in seinem mittleren Bereich gedreht40 , was eine kompaktere Bewegung der Messbank zum Erfolg hat. Der Antrieb dieser Rotationseinrichtung40 erfolgt bevorzugt mittels eines AC-Servomotors, bürstenlos mit Resolver für einen Servoverstärker. - Ferner ist ein weiteres Drehen
50 um eine Querachse, insbesondere um eine Horizontale gestattet, um auch den Scherkrafteinfluss herauskalibrieren zu können. - Die messbankeigene Drehwinkelmesseinrichtung
46 hat einen nicht dargestellten ersten Absolutwertgeber, der auf eine um die der Schraubachse A1 benachbarte vertikale Drehachse A2 rotierende Welle gerichtet ist, vorzugsweise auf eine Schneckenwelle. Ein zweiter Absolutwertgeber ist auf eine quer zur Drehachse A2 angeordnete, nicht zeichnerisch herausgearbeitete Querwelle gerichtet, um den Neigungswinkel der Tischplatte10 festzustellen. - Die Werkzeugaufnahme
14 ist nach dem ersten Ausführungsbeispiel auf einer entlang des einzuspannenden Schraubwerkzeugs20 ausziehbaren16 Tischplatte angeordnet. Gemäß2 ist das Griffende24 des Schraubwerkzeugs20 auf dem ausziehbaren Teil der Tischplatte10 fixierbar12 . Dazu weist die Tischplatte auf der Seite des Griffendes24 ein Ausziehgestell16 auf, das entlang der Tischplattenebene geführt aus der Tischplatte10 herausziehbar ist. Gerade bei besonders langen Schraubwerkzeugen20 kommt der Erfolg der Erfindung besonders zum Tragen, dass die Tischplatte nicht um die Schraubachse A1 gedreht wird, um den Drehwinkel zu messen. - In
6 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Werkbank1' schematisch angedeutet, wobei gegenüber den Darstellungen zum ersten Ausführungsbeispiel zeichnerisch zu Klarheitszwecken auf wesentliche Merkmale verzichtet worden ist. Die Tischplatte10' ist kreisrund um das Drehzentrum der Drehwinkelmesseinrichtung30' ausgeführt worden. Die Bewegungsrichtung der Drehwinkelmesseinrichtung ist mit einem Pfeil RA2 eingetragen. Ein weiterer Pfeil RA1 gibt die Drehung des Hebels36 um das Zentrum für die Einleitung des Drehmoments um die Schraubachse A1 an. - Mit beiden Ausführungsbeispielen ist ein Kalibrierverfahren gemäß der Erfindung durchführbar, bei dem ein gyroskopisch messendes Schraubwerkzeug
20 ,20' kalibriert wird. Das Schraubwerkzeug20 ,20' hat an einem Schraubende22 einen Schraubenansatz zum Schrauben um eine Schraubachse A1, vgl. auch RA1. Vor dem Kalibrieren wird das Schraubwerkzeug20 ,20' fest in der Werkzeugaufnahme14 ,14' der Messbank1 ,1' eingespannt, sodass während des Kalibrierens seine Lage gegenüber dieser Werkzeugaufnahme14 ,14' nicht mehr veränderbar ist. Es wird bevorzugt zunächst ein Drehmoment in das Schraubwerkzeug20 ,20' eingeleitet30 , RA1. Es muss nicht zwangsweise in einer Sequenz Drehmomentmessung Drehwinkelmessung kalibriert werden. Die Messungen/Überprüfungen können völlig unabhängig voneinander durchgeführt werden. Nicht notwendigerweise aber oft bevorzugt wird anschließend mittels einer Drehwinkelmesseinrichtung46 , vgl. auch RA2, der Drehwinkel des Schraubwerkzeugs20 ,20' um eine Drehachse A2 herum gemessen. Die Drehachse A2, vgl. auch RA2, verläuft unabhängig von der Schraubachse A1, vgl. auch RA1. - Alternativ oder zusätzlich verläuft das erfindungsgemäße Verfahren zum Kalibrieren eines gyroskopisch messenden Schraubwerkzeuges
20 ,20' wie folgt: Zunächst wird übereinstimmend ein Drehmoment über den Schraubansatz in das Schraubwerkzeug10 ,10' eingeleitet30 , P2. Anschließend wird mittels der Drehwinkelmesseinrichtung26 der Drehwinkel des Schraubwerkzeugs20 ,20' um die Drehachse A2, vgl. auch P1, herum gemessen. Die Werkzeugaufnahme14 ,14' ist gemäß den4 und5 um eine Querachse quer zur Vertikalen, nämlich gemäß den Darstellungen zum ersten Ausführungsbeispiel um eine Horizontale herum, drehbar bzw. abkipp- oder neigbar. Zur Kalibrierung einer Drehwinkelmessung des Schraubwerkzeugs20 ,20' erfolgt dann zumindest eine zweite Drehwinkelmessung bei geneigter Tischplatte10 ,10' nach Rotation der Werkzeugaufnahme14 ,14' um die Querachse. Für das zweite Ausführungsbeispiel ist dies allerdings nicht dargestellt. - In
7 ist das herkömmliche Verfahren gemäß dem Stand der Technik ähnlich der Darstellungsweise der6 skizziert. Ähnliche Komponenten tragen die obigen Bezugszeichen mir '' gekennzeichnet. Die Drehwinkelmessung und die Drehmomenteinleitung haben dabei dasselbe Drehzentrum, vermerkt mit zwei Pfeilen RA1'', RA2''. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Messbank
- 10
- Tischplatte
- 12
- Halter
- 14
- Werkzeugaufnahme
- 16
- Ausziehgestell
- 20
- Schraubwerkzeug
- 22
- Schraubende
- 24
- Griffende
- 26
- Drehwinkel- und Drehmomentmesseinrichtung Schraubwerkzeug
- 30
- Drehmomentmesseinrichtung Messbank
- 31
- Drehmomentantrieb
- 32
- Linear-Modul
- 33
- Schlitten
- 34
- Langloch
- 35
- Zapfen
- 36
- Hebel
- 37
- Drehmomentaufnehmer
- 38
- Drehlager
- 40
- Rotationseinrichtung
- 42
- Antrieb
- 46
- messbankeigene Drehwinkelmesseinrichtung
- 50
- Neigungseinrichtung
- A1
- Schraubachse
- A2
- Messachse
- RA2
- Pfeil zur Kennzeichnung der Drehung um ein Drehzentrum
- RA1
- Pfeil zur Kennzeichnung der Richtung einer Drehmomenteneinleitung
- Zur Kennzeichnung des zweiten Ausführungsbeispiels sind ähnliche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen, wobei diese mit einem ' apostrophiert sind. Der Stand der Technik ist mit doppelt apostrophierten Bezugszeichen in
7 versehen. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102010040217 B4 [0002, 0004]
Claims (5)
- Messbank (
1 ), zur Überprüfung und Kalibrierung von gyroskopisch messenden Schraubwerkzeugen (20 ) mit einer Schraubachse (A1), einer in das Schraubwerkzeug (20 ) integrierten Drehmomentmesseinrichtung (56 ) und einer in das Schraubwerkzeug (20 ) integrierten Drehwinkelmesseinrichtung (26 ), wobei die Messbank (1 ) aufweist: 1.1 eine Werkzeugaufnahme (14 ), in die das Schraubwerkzeug (20 ) fest einspannbar ist, 1.2 eine messbankeigene Drehwinkelmesseinrichtung (46 ) und 1.3 zumindest eine Rotationseinrichtung (40 ,50 ) zum Bewegen des eingespannten Schraubwerkzeugs (20 ) um zumindest eine Drehachse (A2), 1.4 wobei die Lage der Drehachse (A2) im Raum unabhängig von der Schraubachse (A1) gewählt ist und entweder 1.5 die messbankeigene Drehwinkelmesseinrichtung (46 ) als Rotationseinrichtung derart angeordnet ist, dass die Drehachse (A2) diejenige ist, um welche Teile der messbankeigenen Drehwinkelmesseinrichtung (46 ) sowie das Schraubwerkzeug (20 ) während der Drehwinkelmessung rotieren, oder 1.6 die Drehachse einer als Rotationseinrichtung dienenden Neigungseinrichtung (50 ) eine Lage außerhalb der Vertikalen hat oder 1.7 beides. - Messbank (
1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die messbankeigene Drehwinkelmesseinrichtung (46 ) einen ersten Absolutwertgeber aufweist, der auf eine um eine der Schraubachse benachbarte vertikale Drehachse (A2) rotierende Welle gerichtet ist. - Messbank (
1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Absolutwertgeber auf eine quer zur Drehachse angeordnete Querwelle gerichtet ist. - Messbank (
1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentmesseinrichtung derart angeordnet ist, dass ein definiertes um die Schraubachse (A1) wirkendes Drehmoment oder eine solche Drehmomentkurve in das Schraubwerkzeug (20 ) einleitbar ist, insbesondere mittels eines quer zur Längsachse des Schraubwerkzeugs (20 ) angeordnetes Linear-Modul (32 ) zum Positionieren eines Hebels (36 ), der zwischen die Werkzeugaufnahme (14 ) und das Linear-Modul (32 ) geschaltet und um die Schraubachse (A1) herum drehbar gelagert ist. - Messbank (
1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugaufnahme (14 ) auf einer entlang des einzuspannenden Schraubwerkzeugs (20 ) ausziehbaren Tischplatte angeordnet ist, wobei insbesondere das Griffende (24 ) des Schraubwerkzeugs (20 ) auf dem ausziehbaren Teil der Tischplatte fixierbar ist.
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