DE29615771U1

DE29615771U1 - Vorrichtung zum Prüfen von Kraftschraubern

Info

Publication number: DE29615771U1
Application number: DE29615771U
Authority: DE
Original assignee: BLM SAS di L Bareggi and Co
Current assignee: Atlas Copco BLM SRL
Priority date: 1996-09-10
Filing date: 1996-09-10
Publication date: 1996-11-21
Anticipated expiration: 2006-09-11

Description

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Vorrichtung zum Prüfen von Kraftschraubern

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Prüfen von Kraftschraubern mit einer im Gehäuse der Prüfvorrichtung gelagerten Halterung zur drehfesten Aufnahme des Kraftschraubers, einer mit dem Abtrieb des Kraftschraubers kuppelbaren Welle und einer auf die Welle wirkenden Bremseinrichtung, wobei der Welle Meßwertaufnehmer für Drehmoment und Drehwinkel oder Drehgeschwindigkeit zugeordnet sind. Bei der Prüfung wird die Welle mit gesteuert zunehmender Bremskraft bis zum Stillstand des Kraftschraubers gebremst.

Derartige Vorrichtungen sind u. a. aus der DE-OS 28 53 908 und der DE-PS 33 05 457 bekannt. Die vornehmlich in der Automobilindustrie verwendeten Druckluft- oder Elektroschrauber müssen, sofern sie Schraubverbindungen stets mil: einem vorgegebenen, zuverlässig reproduzierbaren Anzugsdrehmonent festziehen sollen, in regelmäßigen Abständen oder nach einer Reparatur geprüft werden, um ihre Genauigkeit und die Wiederholbarkeit des Anzugdrehmoments gegenüber vorgegebenen Sollwerten zu prüfen. Gegebenenfalls werden sie dann nachjustiert oder repariert.

Die Abtriebswelle des Kraftschraubers wird über eine Meßwelle, mit der sie verbunden wird, mit einer Bremseinrichtung, beispielsweise einer Reibungsbremse, deren Bremsteile hydraulisch oder pneumatisch angelegt werden, beaufschlagt. Nicht nur das bis zum Stillstand der Welle erreichte maximale Drehmoment und der erreichte Drehwinkel werden heutzutage in einem Rechner (meist Universalrechner, PC) o. ä. Auswertgerät gespeichert und können abgelesen werden, sondern gemäß der ISO-Norm 5393 wird die Prüfung des Kraftschraubers an Verschraubungen mit bestimmtem

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Drehmomentenanstieg vorgenommen. Der Drehmomentenanstieg wird durch gleichzeitige Aufzeichnung des angelegten Drehmoments und des Drehwinkels während des Abbremsvorgangs gemessen. Die Reproduzierbarkeit der erfaßten Werte hängt vom Schraubfall, d. h. ob harte oder weiche Schraubverbindungen zu prüfen sind, sowie von der Motordrehzahl des jeweiligen Kraftschraubers ab. Diese haben einen Einfluß auf die Anziehzeit, auf den zeitlichen Drehmomentenanstieg und auf das letztlich erreichte Anziehdrehmoment. Je nach Zeitspanne bis zum Erreichen des sogenannten Fügemomentes der Schraubverbindung, wenn also der Kopf der Schraube zur Anlage gekommen ist, üben die beteiligten Massen der Prüfeinrichtung, insbesondere der Bremseinrichtung, einen mehr oder minder verfälschenden Einfluß auf den Meßvorgang und das Prüfergebnis aus.

Bei den meisten bekannten Prüfvorrichtungen für Kraftsehrauber bzw. deren Bremssystemen ist ein sehr hohes Anlaufdrehmoment aufgrund der beteiligten großen Massen erforderlich. Wird ein Kraftschrauber im unteren Bereich seines Leistungsbereiches bei sehr hoher Drehzahl geprüft, ist es dann manchmal nicht möglich, die Bremse in Drehung zu versetzen.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, den Einfluß der Massenträgheit der Bremseinrichtung, insbesondere Elektrobremsen, zu vermindern oder gar auszuschließen, um so die Prüfgenauigkeit zu erhöhen.

Zur Lösung dieses Problems ist bei der eingangs genannten Prüfeinrichtung von Kraftschraubern erfindungsgemäß vorgesehen, daß zwischen der Welle und der Bremseinrichtung eine Kupplung zu deren Verbindung vorgesehen ist und die mit der Bremseinrichtung in Verbindung stehende Kupplungshälfte der Kupplung vor dem Einrücken motorisch auf die Drehzahl des Abtriebs des Kraftschraubers bringbar ist.

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Gemäß einer Ausführungsform ist die Bremseinrichtung als elektromotorische Bremse ausgebildet, die zunächst als Elektromotor zur Beschleunigung der mit der Bremseinrichtung in Verbindung stehenden Kupplungshälfte der Kupplung und anschließend als elektromotorische Bremse ansteuerbar ist. Die Bremse kann auch als hydraulikmotorische Bremse ausgebildet sein, die während des Hochfahrens der Kupplung auf die Drehzahl des Kraftschraubers als Hydraulikmotor wirkt. Für den Bremsvorgang wird die Kupplung eingerückt und die Bremse als solche gesteuert eingesetzt. Bei einer anderen Ausfuhrungsform ist ein von der Bremseinrichtung getrennter Antriebsmotor für den Antrieb der Freilaufkupplung/ Kupplung vorgesehen. Um diesen Antriebsmotor beim Bremsvorgang nicht ebenfalls abbremsen zu müssen, kann er über eine weitere Kupplung, auch einer Freilaufkupplung mit der Kupplung der Welle verbunden sein.

Wird der Kraftschrauber gestartet, ist die Kupplung nicht eingerückt. Der Kraftschrauber dreht nur die Welle und die dieser zugeordnete Kupplungshälfte und ggfs. die Meßwertaufnehmer. Durch eine Drehzahlerkennung wird die Drehzahl des motorischen Antriebs der unteren Kupplungshälfte und die Drehzahl des Kraftschraubers erfaßt. Bei Drehzahlgleichheit wird zur Einleitung des Bremsvorgangs die Kupplung eingerückt. Auf diese: Weise ist nur ein minimales Startdrehmoment für den Meßvorgang erforderlich.

Die Ausbildung der Prüfeinrichtung kann derart sein, daß unter dem Bremssystem bzw. der Bremse ein gesonderter Antriebs-Elektromotor vorgesehen ist, mit dem die Bremseinrichtung unmittelbar angetrieben wird, um sie auf dieselbe Drehzahl, die der Kraftschrauber abgibt, zu beschleunigen. Sind die Drehzahlen gleich, wird die Kupplung eingerückt. Dann ist der Kraftschrauber über die Meßwelle mit der Bremse verbunden und wird der Bremsvorgang eingeleitet. Ist dieser Antriebsmotor mit einer eigenen Freilaufkupplung oder einer Schaltkupplung versehen, braucht dessen Masse

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nicht während des Meßvorgangs abgebremsit zu werden. Seine Massenträgheit wird nicht wirksam.

Ist zwischen der Bremseinrichtung und der Welle eine Freilaufkupplung vorgesehen, so kann die der Bremsvorrichtung zugeordnete Kupplungshälfte auch zunächst auf eine über der Drehzahl des Kraftschraubers hinausgehende Drehzahl beschleunigt und erst dann die Synchronisation mit der Schrauberdrehzahl hergestellt werden, ohne daß es hierzu einer Steuerung oder Betätigung der Kupplung bedarf.

Schließlich sieht eine Ausbildung einer gattungs- oder erfindungsgemäßen Prüfvorichtung vor, daß sich die Bremsvorrichtung über eine Freilaufkupplung am Gehäuse der Prüfvorrichtung abstützt. Diese generell vorteilhafte Ausbildung hat sich bei Verwendung von sogenannten bürstenlosen oder "brushless" Bremsmotoren bewährt. Die Steuerung der Zunahme der Bremskraft und die damit einhergehende Motorregelung kann 2:u einer Drehmomentrichtungsumkehr führen. Dies würde es erforderlich machen, daß der Kraftschrauber und die Bremsvorrichtung in beiden Drehrichtungen abgestützt sind. Das ist nicht erforderlich, wenn an dieser Stelle eine Freilaufkupplung vorgesehen ist.

Die erfindungsgemäße Ausbildung schaltet also den Einfluß der Massenträgheit der Bremseinrichtung weitestgehend aus. Dadurch lassen sich auch hohe Kraftschrauberdrehzahlen mit sehr geringen Drehmomenten ermöglichen.

Zwei Ausführungsbexspiele der Erfindung sind anhand einer Zeichnung näher erläutert, in der zeigt:

Figur 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform eines Drehschrauberprüfstands mit einer Schaltkupplung mit axialen Kupplungselementen, und

Figur 2 eine zweite Ausführungsform mit einer Freilaufkupplung zwischen Bremsvorrichtung und Welle.

Unterhalb einer Geräteplatte 12 einer Prüfvorrichtung 10 befindet sich gemäß Fig. 1 ein Gehäuse 15, an detssen unterer Wand eine Elektro-Motorbremse 16 angebracht ist. Die Geräteplatte 12 nimmt eine Lagerung 14 mit Befestigungsflansch für eine Meßwelle 11 auf, welche oben in einem Vierkant endet, der als Aufnahme für einen nicht näher dargestellten Kraftschrauber 13 dient. Der Meßwelle 11 ist im Gehäuse 15 ferner ein Drehwinkelmeßwertaufnehmer 18 zugeordnet, auf den die Drehzahl der Welle mittels eines Keilriemenantriebs 19 übertragen wird. Auf der Meßwelle 11 befindet sich ferner ein Meßwertaufnehmer 17 für das während des Bremsvorgangs auftretende Drehmoment. In diesen könnte der Drehwinkelmeßwertaufnehmer auch integriert sein.

Die Elektro-Motorbremse 16 ist mit der Heßwelle 11 über eine Kupplung 21 verbindbar, deren beide Kupplungshälften im Ruhezustand der Prüfeinrichtung nicht drehfest miteinander verbunden sind. Die Elektro-Motorbremse 16 wird von einer Motorsteuereinrichtung 25 gesteuert, die wiederum von einem Rechner 23 gesteuert wird, dessen Steuerprogramm vor Einleitung des Meßvorgangs die Elektro-Motorbremse und damit die der Bremsvorrichtung zugeordnete Kupplungshälfte auf die Nenndrehzahl des Kraftschraubers 13 bringt. Dazu ist in die Kupplung ein Drehzahlgeber integriert, dessen Ausgangssignal dem Rechner 23 zugeführt wird. Anschließend wird der Brems- und Meßvorgang eingeleitet und dazu sowohl die Kupplung 21 eingerückt als auch die Elektro-Motorbremse 16 als Bremse geschaltet. Der Anstieg der Bremskraft wird nach vorheriger Festlegung oder unter Berücksichtigung der von dem Meßwertaufnehmern 17 und gegebenenfalls 18 aufgenommenen Meßwerte für Drehmoment und gegebenenfalls Drehwinkel oder einer vorgegebenen Bremszeit über die MotorSteuereinrichtung 25 gesteuert. Gleichzeitig wird der Verlauf der Abnahme der Drehzahl und der Zunahme des Drehmoments und deren Endwerte durch den

Rechner 23 aufgezeichnet, festgestellt, gespeichert und dargestellt.

Statt einer auch als Antriebsmotor schaltbaren Elektro-Motorbremse kann unterhalb der Bremseinrichtung, wie dies in den Figuren unterhalb der Bremseinrichtung gestrichelt angedeutet ist, ein eigenständiger, separater Elektro-Antriebsmotor 24 vorgesehen sein, der ggfs. über eine Freilauf- oder Schaltkupplung die Bremseinrichtung auf die Drehzahl des Kraftschraubers und gegebenenfalls darüber beschleunigt.

An der unteren Platte des die Meßwelle 11 und die Kupplung 21 aufnehmenden Gehäuses 15, an der die Bremsvorrichtung angebracht ist, befindet sich eine weitere Freilaufkupplung 22, über die sich die Bremsvorrichtung am Gehäuse 15 abstützt. Während des Bremsvorgangs stützt sich üblicherweise die Bremsvorrichtung in einer Drehrichtung am Gehäuse ab, bis die Drehzahl des Kraftschraubers auf 0 abgesunken ist. Führt die Steuerung der Veränderung der Bremskraft dazu, daß eine Richtungsumkehr des Drehmoments erforderlich ist, könnte die Drehabstützung der Bremsvorrichtung in der entgegengesetzten Richtung erforderlich sein mit der Folge, daß sich eine einseitige Abstützung vom Anschlag lösen könnte. Dies ist dann nicht der Fall, wenn eine Freilaufkupplung vorgesehen ist.

Die Kupplung 21 ist als Schaltkupplung mit axial ausgerichteten Kupplungselementen und -halften ausgebildet.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist eine topfförmige Freilaufkupplung 20, 21 und unter dieser wiederum eine Freilaufkupplung 22 für die Abstützung der Bremsvorrichtung 16 gegenüber dem Gehäuse 15 der Prüfvorrichtung 10 vorgesehen, um beim Bremsvorgang Drehmoment-Drehrichtungsumkehrungen auf einfache Weise zu beherrschen.

Claims

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Prüfen von Kraftsohraubern mit einer im Gehäuse der Prüfvorrichtung gelagerten Halterung zur drehfesten Aufnahme des Kraftschraubers, einer mit dem Antrieb des Kraftschraubers kuppelbaren Welle und einer auf die Welle wirkenden Bremseinrichtung, wobei der Welle Meßwertaufnehmer für Drehmoment und Drehwinkel oder Drehgeschwindigkeit: zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Welle (11) und der Bremseinrichtung (16) eine Kupplung (20, 21) zu deren Verbindung vorgesehen ist und die mit der Bremseinrichtung in Verbindung stehende Kupplungshälfte der Kupplung (20, 21) vor dem Einrücken motorisch auf die Drehzahl des Abtriebs des Kraftschraubers (13) bringbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Bremseinrichtung (16) als elektromotorische Bremse ausgebildet ist, die zunächst als Elektromotor zur Beschleunigung der mit der Bremseinrichtung (16) in Verbindung stehenden Kupplungshälfte der Kupplung (20, 21) und anschließend als elektro-motorische Bremse ansteuerbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß ein von der Bremseinrichtung (16) getrennter Antriebsmotor (24) für den Antrieb der mit der Bremsvorrichtung (16) in Verbindung stehenden Kupplungshälfts der Kupplung (20, 21) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Kupplung, insbesondere Freilaufkupplung, vorgesehen ist, mit der der Antriebsmotor (24) die mit der

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Bremseinrichtung (16) in Verbindung stehende Kupplungshälfte der Kupplung (21) antreibt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Motor (24) für den Antrieb der Kupplung (2 0, 21) bzw. dieser ein Drehzahlmeßwertaufnehmer zugeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung (20, 21) als mechanische Freilaufkupplung ausgebildet ist.

7. Vorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Bremsvorrichtung über eine Freilaufkupplung (22) am Gehäuse (15) der Prüfvorrichtung (10) abstützt.