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Title:
SCREW LOAD TESTING DEVICE, USE OF THE SCREW LOAD TESTING DEVICE, AND METHOD FOR LOAD TESTING A SCREW
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2020/229204
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a screw load testing device (10), comprising: a housing (12) which is designed for the arrangement of a screw (1) and a mating element (5), in particular in the form of a threaded nut (6), which interacts with a threaded portion (4) of the screw (1), the housing (12) having a first housing part (14), which is designed to interact at least indirectly with a portion (7) connected integrally to the screw (1); a second housing part (62), which is designed to interact with the mating element (5), the two housing parts (14, 62) being arranged movably relative to each other, at least in the direction of a longitudinal axis (22); and a measuring device (70) for sensing an axial force F acting on the screw (1) and/or for sensing a torque M acting on the screw (1).

Inventors:
NEUMANN GERALD (DE)
BODENSTEINER CHRISTOPH (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/062235
Publication Date:
November 19, 2020
Filing Date:
May 04, 2020
Export Citation:
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Assignee:
KISTLER HOLDING AG (CH)
International Classes:
G01L5/24
Domestic Patent References:
WO2008151799A12008-12-18
Foreign References:
US20110184666A12011-07-28
EP1764596A22007-03-21
US20100162829A12010-07-01
CN108915748A2018-11-30
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Claims:
Patentansprüche

1. Schraubenlastprüfeinrichtung (10), mit einem Gehäuse (12), das dazu ausgebildet ist, eine Schraube (1) und ein mit einem Gewindeabschnitt (4) der Schraube (1) zusammen wirkenden, insbesondere als Gewindemutter (6) ausgebildeten Gegenelement (5) anzuordnen, wobei das Gehäuse (12) ein erstes Gehäuseteil (14) aufweist, das dazu ausgebildet ist, zumindest mittelbar mit einem monolithisch mit der Schraube (1) verbundenen Abschnitt (7) zusammenzuwirken, mit einem zweiten Gehäuseteil (62), das dazu ausgebildet ist, mit dem Gegenelement (5) zusammenzuwirken, wobei die beiden Gehäu seteile (14, 62) zumindest in Richtung einer Längsachse

(22) beweglich zueinander angeordnet sind, und mit einer Messeinrichtung (70) zur Erfassung einer auf die Schraube (1) wirkenden Axialkraft F und/oder zur Erfassung eines auf die Schraube (1) wirkenden Drehmoments M,

dadurch gekennzeichnet,

dass die beiden Gehäuseteile (14, 62) mittels einer Span neinrichtung (24) aus einer ersten Position zumindest in eine zweite Position verstellbar sind, und dass in der ers ten Position ein erster Abstand (al) in Richtung der Längs achse (22) zwischen zwei Anlageflächen (19, 61), die dazu ausgebildet sind, mit der Schraube (1) und dem Gegenelement (5) zusammenzuwirken, geringer ist als ein zweiter Abstand (a2) der beiden Anlageflächen (19, 61) in der zweiten Posi tion .

2. Schraubenprüfeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass Rückstellmittel (46) vorgesehen sind, die dazu ausgebildet sind, die beiden Gehäuseteile (14, 62) mit einer Rückstellkraft in Richtung der ersten Position zu verstellen.

3. Schraubenprüfeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, dass die Rückstellmittel (46) in Form wenigstens eines Federelements (45) ausgebildet sind, das im Bereich der Spanneinrichtung (24) zwischen zwei in Richtung der Längsachse (22) beweglich zueinander angeordneten Teilen (26, 28) der Spanneinrichtung (24) angeordnet ist.

4. Schraubenprüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spanneinrichtung (24) als hydraulische Spanneinrichtung (24) ausgebildet ist.

5. Schraubenprüfeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, dass der hydraulische Druck eines hydraulischen Mediums in einem Druckraum (38) der Spanneinrichtung (24) durch Erhöhung eines Anzugsdrehmoments der Schraube (1) vergrösserbar ist.

6. Schraubenprüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) dazu ausge bildet ist, die Schraube (1) zwischen den beiden Anlage flächen (19, 61) unter Ausbildung eines Radialspalts auf zunehmen .

7. Schraubenprüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Formatteil (16) mit vor zugsweise mehreren, unterschiedliche Durchmesser aufwei senden Durchgangsöffnungen (18) als Gegenelement für den monolithisch mit der Schraube (1) verbundenen Abschnitt

(7) vorgesehen ist, und dass das Formatteil (16) unter axialer Anlage drehfest zum ersten Gehäuseteil (14) posi tionierbar ist.

8. Schraubenprüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (70) zwi schen dem zweiten Gehäuseteil (62) und einem weiteren Teil (65) angeordnet ist, wobei das zweite Gehäuseteil (62) und das weitere Teil (65) in Richtung der Längsachse (22) und um die Längsachse (22) zueinander beweglich angeordnet sind, und wobei die Messeinrichtung (70) in vorzugsweise unmittelbarem Anlagekontakt mit dem zweiten Gehäuseteil (62) und dem weiteren Teil (65) angeordnet ist.

9. Schraubenprüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das erste und zwei te Gehäuseteil (14, 62) hülsen- oder ringförmig ausgebil det sind.

10. Verwendung einer Schraubenlastprüfeinrichtung (10), die nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist, zur Lastprüfung von Abreissschrauben (2) .

11. Verfahren zur Prüfung einer Schraube (1), insbesondere einer Abreissschraube (2), mittels einer Schraubenlastprü feinrichtung (10), die nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist, umfassend zumindest folgende Schritte:

- Verstellen des ersten und des zweiten Gehäuseteils (14, 62) von der ersten in die zweite Position unter Vergrös- serung des axialen Abstands (al, a2) zwischen zwei Anla geflächen (19, 61) für die Schraube (1) durch Aktivierung der Spanneinrichtung (24) - Montage der Schraube (1) und des mit der Schraube (1) zu sammenwirkenden Gegenelements (5)

- Aufbringen eines Anzugsdrehmoments auf die Schraube (1)

- Deaktivierung der Spanneinrichtung (24) nach Ende der Lastprüfung

- Demontage der Schraube (1)

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Deaktivierung der Spanneinrichtung (24) die bei den Gehäuseteile (14, 62) durch Rückstellmittel (46) von der zweiten in Richtung der ersten Position bewegt werden.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeich net, dass zur Demontage der Schraube (1) zwischen der ers ten Anlagefläche (19) und einem mit der ersten Anlageflä che (19) zusammenwirkenden Abschnitt (7) der Schraube (1) ein Axialspalt (76) erzeugt wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Druck eines hydrau lischen Mediums in einem Druckraum (38) der Spanneinrich tung (24) durch Erhöhung eines Anzugsdrehmoments der Schraube (1) vergrössert wird.

Description:
Schraubenlastprüfeinrichtung, Verwendung der Schraubenlast prüfeinrichtung und Verfahren zur Lastprüfung einer Schraube

Technisches Gebiet

[0001] Die Erfindung betrifft eine Schraubenlastprüfein richtung, wie sie insbesondere dazu geeignet ist, Festig keitswerte einer Schraube zu prüfen. Ferner betrifft die Er findung die Verwendung einer erfindungsgemässen Schrau- benlastprüfeinrichtung sowie ein Verfahren zur Lastprüfung einer Schraube unter Verwendung einer erfindungsgemässen Schraubenlastprüfeinrichtung .

Stand der Technik

[0002] Schrauben sind bekannt. Gemäss VDI/VDE 2645 Blatt 2:2014-09 ermöglichen Schrauben eine lösbare Verbindung mit Gewinde, die zwei oder mehrere Teile so zusammenfügt, dass sie sich unter allen vorkommenden Betriebskräften wie ein Teil verhalten. Bei der Herstellung von Schrauben werden Chargen von Schrauben stichprobenartig hinsichtlich der Ein haltung von Festigkeitswerten geprüft. Diese sogenannte Last prüfung erfolgt durch eine Schraubenlastprüfeinrichtung.

[0003] Eine solche Schraubenlastprüfeinrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist aus der W02008/ 151799A1 bekannt. Die zur Lastprüfung von konventio nellen Schrauben dienende bekannte Schraubenlastprüfeinrich tung weist ein Gehäuse mit mehreren Gehäuseteilen auf, wobei ein Schraubenkopf axial an einer Stirnfläche eines ersten Ge häuseteils anliegt und eine mit einem Gewindeabschnitt der Schraube zusammenwirkende Gewindemutter mit einer Stirnfläche eines zweiten Gehäuseteils zusammenwirkt. Beim Aufbringen ei nes Anzugsdrehmoments auf die Schraube werden die beiden Ge häuseteile über die Schraube gegeneinander verspannt. Mittels einer Messeinrichtung lässt sich die Verspannung als Axial kraft und/oder Drehmoment erfassen.

[0004] Mittels einer derartigen Schraubenlastprüfeinrich tung lassen sich konventionelle Schrauben sowohl zerstörungs frei als auch bis zu einer zur Zerstörung der Schraube füh renden Last prüfen. Insbesondere folgt die Zerstörung der Schraube bei einer zerstörenden Lastprüfung typischerweise in dem Gewindeabschnitt der Schraube, wodurch die beiden Gehäu seteile nach der Zerstörung der Schraube relativ problemlos voneinander getrennt bzw. Schraubenbestandteile anschliessend relativ einfach aus der Schraubenlastprüfeinrichtung entfernt werden können.

[0005] Eine derartige, aus dem Stand der Technik bekannte Schraubenlastprüfeinrichtung ist zu einer zerstörenden Last prüfung einer Abreissschraube nur bedingt geeignet. Eine Ab reissschraube weist entlang ihrer Längsachse zwei hinterei nander angeordnete Schraubenköpfe auf. Ein hinterer Schrau benkopf bricht beim Aufbringen eines vorbestimmten Anzieh drehmoments ab. Abreissschrauben werden in vielen technischen Gebieten als Sicherungselement oder Diebstahlsicherung einge setzt. Denn wenn der hintere Schraubenkopf abgerissen ist, lässt sich der verbleibende Schraubenkörper nur noch mit Spe zialwerkzeug aus der Schraubverbindung lösen. Abreissschrau ben sind vielfältig, insbesondere was Form und Grösse des hinteren Schraubenkopfs betrifft. [ 0006 ] Bei der zerstörenden Lastprüfung einer Abreiss schraube sind daher die beiden Gehäuseteile der Schrau- benlastprüfeinrichtung durch die Axialkraft gegeneinander verspannt, und der Raum zum Anbringen des Spezialwerkzeugs ist konstruktiv durch die Gehäuseteile versperrt. Mit dem Spezialwerkzeug kann man also nicht die entsprechenden Werk zeugangriffsflächen erreichen, sodass eine Entfernung der Schraubenbestandteile aus der Schraubenlastprüfeinrichtung nicht möglich ist.

[ 0007 ] In der Praxis hat man sich dahingehend beholfen, dass die zu prüfende Abreissschraube vor deren Lastprüfung mit zusätzlichen Werkzeugangriffsflächen in dem Bereich der Abreissschraube ausgestattet wird, die nach dem Abbrechen der eigentlichen Werkzeugangriffsfläche bzw. des Schraubenkopfes von aussen her am Schraubenkörper noch zugänglich sind. Nach teilhaft bei einem derartigen Vorgehen ist einerseits, dass das Anbringen bzw. Ausbilden derartiger, zusätzlicher und le diglich zum Lösen nach der zerstörenden Lastprüfung der Ab reissschraube dienenden Werkzeugangriffsflächen einen zusätz lichen Arbeitsaufwand erforderlich macht. Weiterhin wird als besonders nachteilhaft angesehen, dass die mechanische Bear beitung der Abreissschraube zur Ausbildung der zusätzlichen Werkzeugangriffsflächen typischerweise mit einer thermischen Beanspruchung des Materials des Schraubenkörpers verbunden ist, die ggf. zu einer Gefügeänderung des Materials und somit zu veränderten Festigkeitseigenschaften des Schraubenkörpers führt. Dadurch können die Messergebnisse bei der Lastprüfung einer Abreissschraube ggf. verfälscht sein. Darstellung der Erfindung

[0008] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schraubenlastprüfeinrichtung bereitzustellen, welche nach ei ner Lastprüfung bzw. Zerstörung einer Schraube eine problem lose Demontage der Schraube von der Schraubenlastprüfeinrich tung ermöglicht.

[0009] Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhän gigen Anspruchs 1 gelöst.

[0010] Die Erfindung nach Anspruch 1 betrifft eine Schrau- benlastprüfeinrichtung, mit einem Gehäuse, das dazu ausgebil det ist, eine Schraube und ein mit einem Gewindeabschnitt der Schraube zusammenwirkenden, insbesondere als Gewindemutter ausgebildeten Gegenelement anzuordnen, wobei das Gehäuse ein erstes Gehäuseteil aufweist, das dazu ausgebildet ist, zumin dest mittelbar mit einem monolithisch mit der Schraube ver bundenen Abschnitt zusammenzuwirken, mit einem zweiten Gehäu seteil, das dazu ausgebildet ist, mit dem Gegenelement zusam menzuwirken, wobei die beiden Gehäuseteile zumindest in Rich tung einer Längsachse beweglich zueinander angeordnet sind, und mit einer Messeinrichtung zur Erfassung einer auf die Schraube wirkenden Axialkraft F und/oder zur Erfassung eines auf die Schraube wirkenden Drehmoments M, wobei die beiden Gehäuseteile mittels einer Spanneinrichtung aus einer ersten Position zumindest in eine zweite Position verstellbar sind, und wobei in der ersten Position ein erster Abstand in Rich tung der Längsachse zwischen zwei Anlageflächen, die dazu ausgebildet sind, mit der Schraube und dem Gegenelement zu sammenzuwirken, geringer ist als ein zweiter Abstand der bei den Anlageflächen in der zweiten Position. [0011] Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, dass es nach der (zerstörenden) Lastprüfung der Schraube zur Demontage der Schraubenbestandteile wesentlich ist, dass eine aufgrund der Lastprüfung in die beiden mit der Schraube zusammenwirkenden Gehäuseteile eingebrachte Axialkraft reduziert wird, sodass der noch vorhandene Schraubenkörper auch ohne spezielle Werk zeugangriffsflächen möglichst manuell von seinem im Gehäuse angeordneten Gegenelement (Schraubenmutter) gelöst werden kann .

[0012] Vor diesem Hintergrund sieht es die Lehre der Er findung gemäss ihrem Anspruch 1 vor, die Schraubenlastprü feinrichtung derart auszubilden, dass die beiden mit der Schraube zusammenwirkenden Gehäuseteile mittels einer Span neinrichtung aus einer ersten Position zumindest in eine zweite Position verstellbar sind, und dass in der ersten Po sition ein erster Abstand in Richtung der Längsachse zwischen zwei Anlageflächen, die dazu ausgebildet sind, mit der Schraube und dem Gegenelement zusammenzuwirken, geringer ist als ein zweiter Abstand der beiden Anlageflächen in der zwei ten Position.

[0013] Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemässen Schraubenlastprüfeinrichtung sind in den Unteransprüchen auf geführt .

[0014] Um nach der Zerstörung bzw. Lastprüfung der Schrau be die beiden Gehäuseteile des Gehäuses nicht manuell aus ih rer zweiten, voneinander in einem Abstand angeordneten Posi tion in ihre erste, einen geringeren Abstand zueinander auf weisende Position verstellen zu müssen, sieht es eine beson ders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung vor, dass Rück- stellmittel vorgesehen sind, die dazu ausgebildet sind, die beiden Gehäuseteile des Gehäuses in Richtung der ersten Posi tion zu verstellen. Dadurch erfolgt bei deaktivierter Span neinrichtung eine automatische Rückstellung in Richtung der ersten axialen Position der Gehäuseteile.

[0015] Hinsichtlich der konkreten Ausgestaltung der Rück stellmittel gibt es unterschiedliche Möglichkeiten. Bevorzugt ist eine mechanische Realisierung, bei der die Rückstellmit tel in Form wenigstens eines Federelements ausgebildet sind. Eine derartige Ausbildung hat insbesondere den Vorteil, dass diese ohne zusätzliche Aktivierung bzw. Hilfsstoffe in ge wünschter Art und Weise die Rückstellung der Gehäuseteile be wirkt. Bei dem Federelement handelt es sich insbesondere um eine Druckfeder. Eine konkrete konstruktive Umsetzung sieht vor, dass das wenigstens eine Federelement im Bereich der Spanneinrichtung zwischen zwei in Richtung der Längsachse be weglich zueinander angeordneten Teilen der Spanneinrichtung angeordnet ist. Besonders bevorzugt ist es weiterhin, wenn nicht nur ein Federelement bzw. eine Druckfeder zur Anwendung kommt, sondern mehrere Federelemente bzw. Druckfedern. In diesem Fall ist es besonders bevorzugt vorgesehen, dass diese in gleichmässigen Winkelabständen auf einem Teilkreisdurch messer um die Längsachse der Gehäuseteile angeordnet sind. Ergänzend wird erwähnt, dass anstelle mechanischer Rückstell mittel bzw. Federelemente es auch denkbar ist, die Rückstell mittel beispielsweise unter Verwendung von Druckluft bzw. ei nes Hydraulischen Mediums als pneumatische bzw. hydraulische Rückstellmittel auszubilden.

[0016] Hinsichtlich der Spanneinrichtung zur Erzeugung ei ner auf die beiden Gehäuseteile in Richtung der zweiten Posi- tion wirkenden Vorspannkraft ist es besonders bevorzugt vor gesehen, dass diese als hydraulische Spanneinrichtung ausge bildet ist. Eine hydraulische Spanneinrichtung weist einen Kolben und einen Zylinder auf. Der Kolben wird mit hydrauli schem Medium beaufschlagt und fährt den Kolben im Zylinder aus, dabei wird der Kolben im Zylinder geführt. Die Verwen dung einer hydraulischen Spanneinrichtung hat insbesondere den Vorteil, dass relativ hohe, in axialer Richtung wirkende Spannkräfte aufgenommen werden können, und da das hydrauli sche Medium inkompressibel ist, der Kolben dabei auch keine störende Hubänderung vornimmt.

[0017] In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird die Druckbeaufschlagung durch das hydraulische Medium mittels einer elektrischen Pumpe oder einer Pneumatik erzeugt.

[0018] Um einerseits ein und dasselbe Gehäuse bzw. ein und dieselben Gehäuseteile für unterschiedliche Gewindedurchmes ser aufweisende (Abreiss-) Schrauben verwenden zu können, und andererseits zu gewährleisten, dass eine nach der Einbringung von einem Anzugsdrehmoment auf die (Abreiss-) Schraube wir kende Axialkraft und/oder ein auf die (Abreiss-) Schraube wirkendes Drehmoment lediglich im Bereich von Anlageflächen des mit der Schraube zusammenwirkenden Gegenelements bzw. des Schraubenkopfes wirkt/wirken und so von einer Messeinrichtung genau erfasst werden können, sieht es eine konstruktive Wei terbildung des Gehäuses vor, dass das Gehäuse dazu ausgebil det ist, die Schraube zwischen den beiden Anlageflächen unter Ausbildung eines Radialspalts aufzunehmen.

[0019] Um die Schraubenlastprüfeinrichtung ohne aufwändige Umbauten bzw. lange Rüstzeiten für unterschiedlich grosse Schraubenformate verwenden zu können, ist es in einer weite ren vorteilhaften Ausgestaltung der Schraubenlastprüfeinrich tung vorgesehen, dass ein Formatteil mit vorzugsweise mehre ren, unterschiedliche Durchmesser aufweisenden Durchgangsöff nungen als Gegenelement für den monolithisch mit der (Ab- reiss-) Schraube verbundenen Abschnitt vorgesehen ist, und dass das Gegenelement unter axialer Anlage drehfest zum ers ten Gehäuseteil des Gehäuses positionierbar ist.

[0020] Auch hinsichtlich der Anordnung und Ausbildung der Messeinrichtung gibt es unterschiedliche Möglichkeiten. In der konstruktiv besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass die Messeinrichtung zwischen dem zweiten Ge häuseteil und einem weiteren Teil angeordnet ist, wobei das zweite Gehäuseteil und das weitere Teil in Richtung der Längsachse und um die Längsachse zueinander beweglich ange ordnet sind, und wobei die Messeinrichtung in vorzugsweise unmittelbarem Anlagekontakt mit dem zweiten Gehäuseteil und dem weiteren Teil angeordnet ist.

[0021] Besonders einfach und wirtschaftlich lassen sich die einzelnen Gehäuseteile des Gehäuses hersteilen, wenn die se als Drehteile ausgebildet sind. Vor diesem Hintergrund schlägt es eine weitere Ausgestaltung der Erfindung vor, dass zumindest das erste und zweite Gehäuseteil hülsen- oder ring förmig ausgebildet sind.

[0022] Die Erfindung umfasst auch die Verwendung einer so weit beschriebenen erfindungsgemässen Schraubenlastprüfein richtung zur Lastprüfung von Abreissschrauben. Eine derartige Verwendung ist deshalb besonders vorteilhaft, da es durch die erfindungsgemässe Ausgestaltung der Schraubenlastprüfeinrich- tung auf besonders einfache Art und Weise möglich ist, die nach einer zerstörenden Lastprüfung einer Abreissschraube im Bereich des Gehäuses befindlichen Bestandteile der Schraube demontieren zu können.

[0023] Weiterhin umfasst die Erfindung auch ein Verfahren zur Lastprüfung einer Schraube, insbesondere einer Abreiss schraube, mittels einer soweit beschriebenen erfindungsgemäs- sen Einrichtung. Das erfindungsgemässe Verfahren zeichnet sich zumindest durch folgende Schritte aus:

- Verstellen des ersten und des zweiten Gehäuseteils von der ersten in die zweite Position unter Vergrösserung des axialen Abstands zwischen zwei Anlageflächen für die Schraube durch Aktivierung der Spanneinrichtung

- Montage der Schraube und des mit der Schraube zusammenwir kenden Gegenelements

- Aufbringen eines Anzugsdrehmoments auf die Schraube

- Deaktivierung der Spanneinrichtung nach Ende der Lastprü fung

- Demontage der Schraube

[0024] In einer Weiterbildung des Verfahrens ist es vorge sehen, dass nach der Deaktivierung der Spanneinrichtung die beiden Gehäuseteile durch Rückstellmittel von der zweiten in Richtung der ersten Position bewegt werden.

[0025] Eine weitere vorteilhafte Gestaltung des Verfahrens sieht vor, dass zur Demontage der Schraube zwischen der ers ten Anlagefläche und einem mit der ersten Anlagefläche zusam- menwirkenden Abschnitt der Schraube ein Axialspalt erzeugt wird. Ein derartiges Verfahren hat insbesondere den Vorteil, dass die zuvor auf die Schraube wirkende Axialkraft vollstän dig aufgehoben ist, sodass ein Lösen der Schraube von dem Ge genelement allein durch manuelles Betätigen bzw. Drehen der Schraube möglich ist.

[0026] Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Er findung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung be vorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine erfindungsge- mässe Schraubenprüfeinrichtung nach einer zerstö renden Prüfung einer Schraube vor deren Demontage aus der Schraubenprüfeinrichtung und

Fig. 2 bis 5 jeweils in einem perspektivischen Längs schnitt, die Schraubenprüfeinrichtung gemäss der Fig. 1 während unterschiedlicher Phasen der Prü fung einer Schraube.

Wege zur Ausführung der Erfindung

[0027] Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funkti on sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern verse hen .

[0028] Die in den Figuren dargestellte Schraubenlastprü feinrichtung 10 dient der zerstörungsfreien oder zerstörenden Lastprüfung von Schrauben 1. Insbesondere ist die Schrau- benlastprüfeinrichtung 10 zur Lastprüfung von Abreissschrau ben 2 geeignet. Die in der Fig. 3 in unzerstörtem Zustand dargestellte Abreissschraube 2 zeichnet sich durch einen zy lindrischen Abschnitt 3 aus, der zumindest an einem stirnsei tigen Endbereich einen lediglich in der Fig. 1 erkennbaren Gewindeabschnitt 4 aufweist, der dazu ausgebildet ist, mit einem Gegenelement 5 in Form beispielsweise einer Gewindemut ter 6 zusammenzuwirken. Am anderen axialen Endbereich der Ab reissschraube 2 weist diese einen (kurzen) zylindrischen Ab schnitt 7 auf, an den sich ein sanduhrenförmig ausgebildeter Abscherabschnitt 8 anschliesst, der monolithisch mit einem Kopfabschnitt 9 der Abreissschraube 2 verbunden ist. Der Kopfabschnitt 9 weist in an sich bekannter Art und Weise Werkzeugangriffsflächen zur Einleitung eines Anzugsdrehmo ments in die Abreissschraube 2 auf. Die Werkzeugangriffsflä chen sind insbesondere als ebene Flächen ausgebildet, um bei spielsweise mit einem Schraubenschlüssel bzw. einer entspre chenden Drehmomenteneinrichtung zusammenzuwirken.

[ 0029 ] Eine derartige Abreissschraube 2 wird in der Praxis dazu verwendet, Teile miteinander zu verbinden, bei denen nach der Montage bzw. nach der Verbindung der Teile sicherge stellt sein soll, dass diese nicht mehr einfach voneinander getrennt bzw. demontiert werden können. Hierzu wird bei der Montage der Abreissschraube 2 über den Kopfabschnitt 9 ein derartig grosses Anzugsdrehmoment in die Abreissschraube 2 eingeleitet, dass diese im Bereich des Abscherabschnitts 8 zerstört wird bzw. der Kopfabschnitt 9 im Bereich des ge ringsten Querschnitts des Abscherabschnitts 8 abschert. Da an dem verbleibenden zylindrischen Abschnitt 7 bzw. dem Abscher abschnitt 8 keine Werkzeugangriffsflächen vorhanden sind, kann eine derartige Abreissschraube 2 nach deren Montage üb- licherweise ohne weitere Hilfsmittel bzw. ohne grösseren Auf wand nicht mehr demontiert werden.

[0030] Die Schraubenlastprüfeinrichtung 10 dient dazu, bei der Herstellung von Schrauben Chargen von Schrauben stichpro benartig hinsichtlich der Einhaltung von Festigkeitswerten zu prüfen .

[0031] Die Schraubenprüfeinrichtung 10 weist ein mehrtei lig ausgebildetes Gehäuse 12 auf. Das Gehäuse 12 umfasst ein erstes, platten- bzw. ringförmig ausgebildetes Gehäuseteil 14, das unter axialer Zwischenlage eines Formatteils 16 mit einer ersten Anlagefläche 19 des Formatteils 16 axial an der Stirnfläche 17 des zylindrischen Abschnitts 7 der Abreiss schraube 2 auf der dem Abscherabschnitt 8 abgewandten Seite der Abreissschraube 2 anliegt.

[0032] Das Formatteil 16 ist im dargestellten Ausführungs beispiel leistenförmig ausgebildet und weist Durchgangsöff nungen 18 mit unterschiedlichen Durchmessern auf, damit das Formatteil 16 für unterschiedliche Formate bzw. Durchmesser der Abreissschraube 2 verwendet werden kann. Dabei durchsetzt der zylindrische Abschnitt 3 der Abreissschraube 2 eine Durchgangsbohrung 18 mit geringem Radialspiel. Weiterhin weist das erste Gehäuseteil 14 eine der Breite des Formatt eils 16 angepasste Längsnut 20 auf, an deren Grund das For matteil 16 axial anliegt, sodass zwischen dem ersten Gehäuse teil 14 und dem Formatteil 16 eine drehfeste Verbindung um eine Längsachse 22 des Gehäuses 12 ausgebildet ist.

[0033] Das erste Gehäuseteil 14 liegt axial, d.h. in einer senkrecht zur Längsachse 22 verlaufenden Ebene, an einer Spanneinrichtung 24 an. Vorzugsweise ist die Spanneinrichtung 24 eine hydraulische Spanneinrichtung. Die Spanneinrichtung 24 weist ein erstes Teil 26 mit einer Durchgangsbohrung 27 auf, die konzentrisch zur Längsachse 22 verläuft. Der Durch messer der Durchgangsbohrung 27 ist dem Durchmesser des zy lindrischen Abschnitts 3 der Abreissschraube 2 derart ange passt, dass zwischen dem zylindrischen Abschnitt 3 und der Durchgangsbohrung 27 stets ein zumindest geringer Radialspalt ausgebildet ist. Das erste Teil 26 der Spanneinrichtung 24 ist radial von einem zweiten Teil 28 der Spanneinrichtung 24 umfasst. Das hülsenförmig ausgebildete zweite Teil 28 weist einen Hydraulikanschlussbereich 30 sowie ein Entlüftungsan schlusselement 36 auf. In dem Hydraulikanschlussbereich 30 ist ein Hydraulikelement 34 angeordnet, das mit einer nicht dargestellten Hydraulikquelle und einer Ventileinrichtung verbunden ist. Das Entlüftungsanschlusselement 36 dient zum Entlüften der Spanneinrichtung 24. Ein ringförmiger Druckraum 38 ist zwischen den beiden Teilen 26, 28 der Spanneinrichtung 24 angeordnet.

[0034] Die beiden Teile 26, 28 der Spanneinrichtung 24 sind in Richtung der Längsachse 22 aus einer ersten Position, in der die beiden Teile 26, 28 mit axial gegenüberliegenden Anschlagflächen 39, 40 aneinander anliegen (Fig. 5), in Rich tung des Pfeils 41 (Fig. 1) in eine axial von der ersten Po sition beabstandete zweite Position bewegbar.

[0035] Zur Abdichtung des Druckraums 38 gegenüber der Um gebung sind zwischen den beiden Teilen 26, 28 ringförmige Dichtelemente 42, 43 vorgesehen. Vorzugsweise weist das erste Teil 26 entsprechende Ringnuten auf, um die ringförmigen Dichtelemente 42, 43 aufzunehmen. Diese bevorzugte Ausfüh rungsform ist besonders platzsparend. Alternativ kann aber auch das zweite Teil 28 entsprechende Ringnuten zur Aufnahme der ringförmigen Dichtelemente aufweisen.

[ 0036 ] In dem ersten Teil 26 der Spanneinrichtung 24 sind auf einem Teilkreisdurchmesser um die Längsachse 22 an einer dem ersten Gehäuseteil 14 abgewandten Stirnfläche mehrere Sacklochbohrungen 44, vorzugsweise in gleichmässigen Winkel abständen zueinander, ausgebildet. In den Sacklochbohrungen 44 ist jeweils ein Federelement 45 in Form einer Druckfeder angeordnet. Die Federelemente 45 dienen als Rückstellmittel 46 dazu, die beiden Teile 26, 28 der Spanneinrichtung 24 in die oben erwähnte erste Position mit einer Rückstellkraft zu beaufschlagen. Hierzu stützen sich die Federelemente 45 an einer ringförmig ausgebildeten Abstützplatte 48 axial ab, die axial mit dem ersten Teil 26 mittels Schrauben 49 verspannt ist. Die Abstützplatte 48 weist ebenfalls eine Durchgangsboh rung 51 zur Aufnahme des zylindrischen Abschnitts 3 der Ab reissschraube 2 unter Ausbildung eines Radialspalts auf.

[ 0037 ] Die Spanneinrichtung 24 taucht axial mit ihrem zweiten Teil 28 auf der dem ersten Gehäuseteil 14 abgewandten Seite in eine Vertiefung 52 eines weiteren Gehäuseteils 54 ein, das Teil einer Messeinrichtung 70 ist. Das weitere Ge häuseteil 54 weist koaxial zur Längsachse 22 einen Bohrungs abschnitt 56 auf, in den eine Ringscheibe 58 unter Ausbildung eines Radialspalts 59 angeordnet ist. Die Ringscheibe 58 nimmt radial einen Teilbereich eines hülsenförmigen Einsatzes 60 auf, der als zweites Gehäuseteil 62 wirkt. Die Ringscheibe 58 und das zweite Gehäuseteil 62 sind beispielsweise mittels mehrerer Spannstifte 63 (Fig. 2) drehfest miteinander verbun den. Der Einsatz 60 bzw. das zweite Gehäuseteil 62 dient der axialen Anlage der Gewindemutter 6 an einer als zweite Anla- gefläche 61 wirkenden Stirnfläche 64 des zweiten Gehäuseteils 62. Weiterhin ist die Ringscheibe 58 drehfest mit einer wei teren Scheibe 65 verbunden, z.B. durch eine monolithische Ausbildung zwischen der Ringscheibe 58 und der weiteren Scheibe 65.

[0038] Zwischen zwei, in Richtung der Längsachse 22 in ei nem Abstand zueinander angeordneten, ringförmig um die Längs achse 22 verlaufenden Flächen 66, 67 an der weiteren Scheibe 65 sowie dem weiteten Gehäuseteil 54 ist die oben bereits er wähnte Messeinrichtung 70 aufgenommen. Die beispielsweise in an sich bekannter Art und Weise ausgebildete Messeinrichtung 70 weist ebenfalls rein beispielhaft mehrere (nicht darge stellte) Dehnmessstreifen oder ähnliche Messelemente auf, die dazu dienen, ein auf die Abreissschraube 2 bzw. die Gewinde mutter 6 in Richtung der Längsachse 22 wirkende Axialkraft F und/oder ein Drehmoment M zu erfassen. Die Messeinrichtung 70 ist über einen elektrischen Steckeranschluss 72 beispielswei se mit einer nicht dargestellten Auswerte- und/oder Anzeige einheit verbunden, die dazu ausgebildet ist, die von der Mes seinrichtung 70 erfasste Axialkraft und/oder das von der Mes seinrichtung 70 erfasste Drehmoment auszuwerten, anzuzeigen und/oder abzuspeichern.

[0039] Die Scheibe 65 ist in axialer Richtung mittels ei nes Drehmomentmesskörpers 74 über die Messeinrichtung 70 ge gen das weitere Gehäuseteil 54 verspannt.

[0040] Die Arbeitsweise der soweit beschriebenen Schrau benprüfeinrichtung 10 bei der Lastprüfung einer Abreiss schraube 2 wird nunmehr anhand der Figurenfolge der Fig. 2 bis 5 wie folgt erläutert: In der Fig. 2 ist der Zustand dar- gestellt, bei dem die Abreissschraube 2 an der Schraubenlast prüfeinrichtung 10 noch nicht montiert ist. Der Druckraum 38 ist über den Hydraulikanschlussbereich 30 mit unter einem Vordruck von beispielsweise 30bar stehenden Druckmittel be- füllt und ein Rücklauf des Druckmittels aus dem Druckraum 38 ist durch eine entsprechende Stellung eines Ventils in der Hydraulikversorgung verhindert. Der in dem Druckraum 38 herr schende hydraulische Druck bewirkt, dass die Spanneinrichtung 24 bzw. die beiden Teile 26, 28 entgegen der Federkräfte der Federelemente 45 aus ihrer ersten Position in ihre zweite Po sition bewegt wird/werden. Die zweite axiale Position ist ge kennzeichnet durch einen Abstand a2 in Richtung der Längsach se 22 zwischen den beiden Anlageflächen 19 und 61 für die Ab reissschraube 2. Die Axialbewegung wird dabei durch eine An lage zwischen der Abstützplatte 48 und dem ausgefahrenen zweiten Teil 28 der Spanneinrichtung 24 begrenzt, wobei die axiale zweite Position ggf. durch einen Näherungssensor (nicht dargestellt) überwacht wird.

[ 0041 ] In der Fig. 3 ist die Abreissschraube 2 in der Schraubenlastprüfeinrichtung 10 durch Einschrauben des Gewin deabschnitts 4 in die Gewindemutter 6 montiert. Gleichzeitig ist erkennbar, dass der zylindrische Abschnitt 7 auf der dem Gehäuse 12 zugewandten Seite mit der Stirnfläche 17 axial an dem Formatteil 16 anliegt. Nunmehr wird entsprechend der Dar stellung der Fig. 3 über die Werkzeugangriffsflächen des Kopfabschnitts 9 der Abreissschraube 2 ein Anzugsdrehmoment in die Abreissschraube 2 eingeleitet, bis diese im Bereich des Abscherabschnitts 8 zerstört wird. Dies ist in der Fig. 4 dargestellt. Durch Erhöhung des Anzugsdrehmoments der Schrau be 1 wird auch der hydraulische Druck des hydraulischen Medi ums im Druckraum 38 der Spanneinrichtung 24 vergrössert. [0042] Eine nach dem Einleiten des Anzugsdrehmoments auf die Abreissschraube 2 wirkende Axialkraft F und/oder ein nach dem Einleiten des Anzugsdrehmoments auf die Abreissschraube 2 wirkendes Drehmoment M wird dabei mittels der Messeinrichtung 70 erfasst. Dabei kann der Fachmann nur die Axialkraft F oder nur das Drehmoment M erfassen, oder er kann sowohl die Axial kraft F als auch das Drehmoment M erfassen.

[0043] Nach dem Ende der Prüfung ist es erforderlich, die nun unter axialer Verspannung in der Schraubenlastprüfein richtung 10 verbliebenen Bestandteile der Abreissschraube 2 zu entfernen. Hierzu wird zunächst ein Rücklauf des hydrauli schen Mediums aus dem Druckraum 38 ermöglicht, insbesondere durch Öffnen des nicht dargestellten Ventils. Anschliessend bewegen sich die beiden Teile 26, 28 der Spanneinrichtung 24, hervorgerufen durch die Rückstellmittel 46 bzw. die Feder kräfte der Federelemente 45 aus der zweiten axialen Position wieder in ihre ursprüngliche erste Position. Der dabei ent stehende axiale Abstand al zwischen den beiden Anlageflächen 19 und 61 ist geringer als der zweite axiale Abstand a2. Zu sätzlich ist entsprechend der Darstellung der Fig. 5 zwischen dem Formatteil 16 und dem zylindrischen Abschnitt 7 im Be reich der Stirnfläche 17 der Abreissschraube 2 ein Axialspalt 76 von beispielsweise 5mm ausgebildet. Dies bewirkt, dass die Abreissschraube 2 besonders einfach manuell über den zylind rischen Abschnitt 7 bzw. den Abscherabschnitt 8 aus dem Ge genelement 5 bzw. der Gewindemutter 6 ausgeschraubt und in axialer Richtung aus dem Gehäuse 12 entfernt werden kann.

[0044] Die soweit beschriebene Schraubenlastprüfeinrich tung 10 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. Insbesondere wird darauf hingewiesen, dass die Schrauben- lastprüfeinrichtung 10, obwohl lediglich im Zusammenhang mit der Lastprüfung von Abreissschrauben 2 beschrieben, selbst verständlich auch zur Lastprüfung konventioneller Schrauben 1 verwendet werden kann.

Bezugszeichenliste

1 Schraube

2 Abreissschraube

3 zylindrischer Abschnitt

4 Gewindeabschnitt

5 Gegenelement

6 Gewindemutter

7 zylindrischer Abschnitt

8 Abscherabschnitt

9 Kopfabschnitt

10 Schraubenlastprüfeinrichtung 12 Gehäuse

14 erstes Gehäuseteil

16 Formatteil

17 Stirnfläche

18 Durchgangsöffnung

19 erste Anlagefläche

20 Längsnut

22 Längsachse

24 Spanneinrichtung

26 erstes Teil der Spanneinrichtung

27 Durchgangsbohrung

28 zweites Teil der Spanneinrichtung 30 Hydraulikanschlussbereich

34 Hydraulikelement

36 Entlüftungsanschlusselement

38 Druckraum

39 Anschlagfläche

40 Anschlagfläche 41 Pfeil

42 Dichtelement

43 Dichtelement

44 Sacklochbohrung

45 Federelement

46 Rückstellmittel

48 Abstützplatte

49 Schraube

51 Durchgangsbohrung

52 Vertiefung

54 weiteres Gehäuseteil 56 Bohrungsabschnitt

58 Ringscheibe

59 Radialspalt

60 hülsenförmiger Einsatz

61 zweite Anlagefläche

62 zweites Gehäuseteil

63 Spannstift

64 Stirnfläche

65 weitere Scheibe

66 Fläche

67 Fläche

70 Messeinrichtung

72 Steckeranschluss

74 Drehmomentmesskörper 76 Axialspalt

ai erster Abstand

a2 zweiter Abstand