CZ300231B6

CZ300231B6 - Screw evaluation unit

Info

Publication number: CZ300231B6
Application number: CZ20050429A
Authority: CZ
Inventors: Babák@Jan
Original assignee: Škoda Auto a. s.
Priority date: 2005-07-01
Filing date: 2005-07-01
Publication date: 2009-03-25
Also published as: CZ2005429A3

Abstract

The present invention relates to an evaluation unit (2) for selection of usable screws tightened in excess of yield value and provided with indication marks (5) in the region of a screw head and indication marks (13) at the free end of the threaded portion (4) of the screw (4), whereby the indication marks (13) of so far unused screw (1) is disposed in forward axial projection in front of the indication mark (5) in the direction of the screw (1) tightening torque vector by an angle {alpha} of an extremely acceptable permanent twist of the screw (1) about the axis (o-o). The invented screw evaluation unit (2) is provided with formation marks (6) for contact with the screw (1) indication marks (5), and readout tongues (3), (9) disposed in the region of the free end of the screw (1) threaded portion (4) when the screw (1) is inserted in the evaluation unit (2), whereby the thickness plane of the formation mark (6) symmetry passes through a connection line (x-x) of the readout tongue (3), (9) tips (14). After seating a removed screw (1) in the evaluation unit (2), it is possible to determine by a simple optical comparison of the position of the indication mark (13) and the tips (14) whether the screw (1) can be still used or whether the angle {alpha} of the extremely acceptable permanent twist was exceeded and the screw must be rejected.

Description

Oblast technikyTechnical field

Vynález se týká přípravku zjednodušujícího a zrychlujícího vyhodnocení další použitelnosti spojovacích šroubů, které jsou utahovány přes mez kluzu svého materiálu v tažné části dříku.The invention relates to a device for simplifying and accelerating the evaluation of the further usability of connecting bolts which are tightened over the yield strength of their material in the tension portion of the shaft.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Utahování předepjatých spojovacích šroubů za mez kluzu jejich materiálu zvyšuje kvalitu procesu montáže, neboť za cenu omezených plastických deformací, jako vyrovnávacího faktoru, je dosaženo při hromadné výrobě nej lepší stability utahovacího momentu. V servisní praxi se pro zachování špičkové kvality a spolehlivosti spoje zpravidla všechny demontované šrouby vyřazují a nahrazují novými, byť byly i jen jednou utažené přes mez kluzu a vykazují proto plastickou deformaci.Tightening the prestressed connecting bolts beyond the yield strength of their material improves the quality of the assembly process, since at the cost of limited plastic deformation as a compensating factor, the best torque stability is achieved in mass production. In service practice, in order to maintain the top quality and reliability of the joint, all dismantled screws are usually discarded and replaced by new ones, even if they were only tightened once over the yield point and therefore exhibit plastic deformation.

Je však známo řešení, popsané v patentu CZ 293517 B6, kdy spojovací šroub je opatřen na hlavě indikační značkou s pevně definovanou vzájemnou úhlovou polohou vůči indikačnímu znamení, vytvořenému na volném konci dříku. Indikační značka a indikační znamení, určují změnou své vzájemné úhlové polohy trvalou úhlovou deformaci dříku spojovacího šroubu po jeho utažení přes mez kluzu, Vyhodnocením jejich úhlové polohy lze před opakovanou montáží šroubu bezpečně stanovit zda nebyla překročena maximální dovolená trvalá torzní deformace a šroub lze ještě použít, či zda již je zkroucení dříku šroubu nepřípustné a je nutno šroub vyřadit.However, a solution is known, as described in patent CZ 293517 B6, wherein the connecting screw is provided on the head with an indication mark with a fixed defined relative angular position relative to the indication sign formed at the free end of the shaft. By changing their relative angular position, the indication mark and indication indicate the permanent angular deformation of the connecting screw shaft after tightening over the yield point. By assessing their angular position, it is safe to determine whether the maximum permissible permanent torsional deformation has been exceeded and or whether the twist of the screw shaft is no longer permissible and the screw must be discarded.

Problémem však zůstává snadné a rychlé vyhodnocení takto označeného šroubu v podmínkách montáže.However, an easy and quick evaluation of such a marked bolt under assembly conditions remains a problem.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Uvedený nedostatek do značné míry odstraňuje vyhodnocovací přípravek podle vynálezu, určený pro výběr použitelných šroubů utahovaných pres mez kluzu a opatřených indikačními značkami v oblasti hlavy šroubu a indikačními znameními na volném konci jeho závitové části, přičemž indikační znamení ještě nepoužitého šroubu předbíhá v čelní osové projekci umístění indikační značky ve směru vektoru utahovacího momentu šroubu o úhel krajně akceptovatelného trvalého zkroucení šroubu kolem osy šroubu před jeho posledním možným použitím. Vyhodnocovací přípravek je opatřen zakládacími známkami pro kontakt s indikačními značkami šroubu, a odečí40 tacími jazýčky v oblasti volného konce závitové části šroubu založeného do přípravku, přičemž tloušťková rovina symetrie zakládacích známek prochází spojnicí hrotů odečítacích jazýčků. Vyhodnocovací přípravek je zhotoven jako tenkostěnný profil o konstantní tloušťce a je opatřen ložem a operou pro radiální fixaci šroubu, přičemž osa šroubu založeného do přípravku protíná spojnici hrotů odečítacích jazýčků. Přípravek může být jednodílný s pevnou délkou vytvořený ohýbáním z polotovaru deskového tvaru nebo dvoudílný se vzájemně rovnoběžnými stěnami a s posuvně nastavitelnou délkou ve směru osy šroubu.This deficiency is largely eliminated by the evaluation device of the present invention intended to select applicable bolts tightened beyond the yield point and provided with indication marks in the region of the bolt head and indication signals at the free end of its threaded portion, the indication of an unused bolt ahead of the front axial projection. indication marks in the direction of the bolt torque vector by an angle of extremely acceptable continuous twist of the bolt about the bolt axis prior to its last possible use. The evaluating jig is provided with punch marks for contact with the bolt indication marks and reads 40 thrust tabs in the region of the free end of the threaded portion of the bolt inserted into the jig, the thickness plane of symmetry of the punch marks passing through the junction of the prong pins. The evaluation jig is made as a thin-walled profile of constant thickness and is provided with a bed and an abutment for radially fixing the bolt, the axis of the bolt inserted into the jig intersecting the junction of the tips of the reading tabs. The fixture may be a one-piece fixed length formed by bending from a plate-shaped blank or two-piece with mutually parallel walls and a sliding length adjustable in the direction of the screw axis.

Po založení šroubu do přípravku lze jednoduše opticky odečíst stav trvalého zkroucení závitového konce šroubu, vyplývající ze vzájemné polohy hrotů jazýčků a indikačního znamení, a lze jednoznačně stanovit zda ještě existuje nějaká torzní rezerva hodnoceného šroubu pro jeho další utažení přes mez kluzu. Přípravek je univerzální pro všechny šrouby daného průměru s různými mezními trvalými zkrouceními vyplývajícími z určení pro různé pevnostní aplikace tzn. různými vzájemnými úhlovými pootočeními indikačních značek a znamení nastavenými při výrobě šroubu.After insertion of the screw into the jig, the state of permanent twisting of the threaded end of the screw resulting from the relative position of the tongue tips and the indication signal can be easily read and it can be unambiguously determined whether there is still any torsional reserve of the evaluated screw for further tightening. The fixture is universal for all screws of a given diameter with different limit permanent twisting resulting from the design for different strength applications ie. various angular rotations of the indicator marks and signs set in the production of the screw.

- 1 CZ 300231 B6- 1 GB 300231 B6

Přehled obrázků na výkresechOverview of the drawings

Vyhodnocovací přípravek podle vynálezu je přiblížen pomocí připojených vyobrazení. Obr. 1 axonometricky znázorňuje vzájemnou polohu diagnostikovaného šroubu a vyhodnocovacího přípravku v poloze před vlastním vyhodnocováním, obr. 2 pohled shora ve směru P na obě součásti v dotyku při vyhodnocování a obr. 3 znázorňuje rozvinutý tvar vyhodnocovacího přípravku. Na obr. 4 je příčný řez A-A složeným systémem v akci a na obr. 5 je příčný řez samotným přípravkem. Obr. 6 zobrazuje čelní pohled směrem W na vyhodnocovací konfiguraci indikačního io znamení nepoužitého šroubu a hrotů odečítacích jazýčků vyhodnocovacího přípravku v běžném případě šroubu s výchozím kondičním úhlem C_max menším než 90°, obr. 7 takovou limitní diagnostickou konfiguraci ještě naposled použitelného šroubu, obr. 8 totéž již při trvalém zkroucení signalizujícím nutné vyřazení šroubu z montážního procesu a obr. 9 variantu vyhodnocení nepoužitého šroúbu s výchozím kondičním úhlem B_max mezi 90 a 180°.The evaluation device according to the invention is illustrated by means of the attached figures. Giant. 1 shows an axonometric view of the position of the diagnosed bolt and the evaluation fixture in the pre-evaluation position; FIG. 2 shows a top view in the P direction of the two components in contact during evaluation; and FIG. 3 shows the developed shape of the evaluation fixture. Fig. 4 is a cross sectional view of the composite system AA in action; and Fig. 5 is a cross sectional view of the formulation itself. Giant. Fig. 6 shows a front view W of the evaluation configuration of the indicator as well as the indication of the unused bolt and the tips of the evaluation device's reading tabs with a default condition angle C _{max of} less than 90 °; the same, even with a permanent twisting signal indicating the necessary removal of the screw from the assembly process and FIG. 9, a variant of the evaluation of an unused screw with a starting condition angle B _{max of} between 90 and 180 °.

Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Vynález bude objasněn na příkladu provedení pro běžný šroub s pravým stoupáním závitu. Šroub i, podle obr. 1, s osou o-o a s dříkem 8 je při výrobě opatřen na hlavě indikačními značkami 5 dutého tvaru a na volném konci své závitové části 4 indikačním znamením 13, úhlově předbíhajícím ve směru utahovacího momentu M lokaci dutých indikačních značek 5 na opačném konci šroubu i o výchozí kondiční úhel β^. Úhel B_max je totožný s ještě akceptovatelným úhlem a dovoleného trvalého zkroucení šroubu 1 před jeho posledním možným použitím bez újmy kvality. Zmíněný úhel a je nutno zjistit na konkrétním šroubu v podmínkách každého potenciálního výrobce experimentálně v závislosti na měření velikosti předpětí šroubu při opakovaném utahování stejným postupem a následně podle něj také nastavit polohu tvářecího nářadí pro výrobu znamení 13.The invention will be elucidated on an exemplary embodiment for a conventional right-hand thread pitch screw. The screw 1, according to FIG. 1, with the axis o and the shank 8, is provided with hollow-shaped indicator marks 5 at the head and at the free end of its threaded portion 4 with 13, angularly projecting the hollow indicator marks 5 the other end of the screw and the initial condition angle β ^. The angle B _max is identical to the still acceptable angle a permissible continuous twisting of the screw 1 before its last possible use without detriment to quality. Said angle α must be determined on a particular bolt under the conditions of each potential manufacturer experimentally depending on the measurement of the amount of bolt preload on repeated tightening by the same procedure and subsequently adjusting the position of the forming tool for producing the sign 13 accordingly.

Vyhodnocovací přípravek 2 znázorněný na obr, 1 je vytvořen z deskového polotovaru nástřihem podle obr. 3 a následným jednoduchým ohnutím podél linií c-c, n-n a m-m. V konečném tvaru představuje vyhodnocovací přípravek 2 třírozměrný tenkostěnný profil tvaru M nebo obráceného U o tloušťce t, délce 1 a světlé šířce b. Jeho důležité části jsou lože 2 závitové části 4 šroubu 1, opěra 10 dříku 8 šroubu 1, bočnice 16, spojovací můstek 1J_, zakládací zámky 6 a odečítací jazýč35 ky 3 a 9 s hroty 14.The evaluation fixture 2 shown in FIG. 1 is formed from the sheet blank by cutting according to FIG. 3 and then simply bending along the lines c-c, n-n and m-m. In its final form, the evaluator 2 represents a three-dimensional thin-walled M-shaped or inverted U-shaped profile of thickness t, length 1 and clear width b. Its important parts are the bed 2 of the threaded part 4 of the bolt 1, support 10 of the shaft 8 of the bolt 1; 11, loading locks 6 and reading tabs 35 and 3 with spikes 14.

Tvarování deskového polotovaru přípravku 2 ohybem je sladěno s návrhem jeho rozvinutého tvaru tak, aby osa šroubu o-o po jeho vložení do přípravku ve směru P na lože 7 a operu 10 ve tvaru opticky výškově padla právě do linie x-x, spojující hroty _14 odečítacích jazýčků 3 a 9. Současně se předpokládá, že ohybem se při výrobě přípravku 2 přiměřeně přiblíží vzdálenost s hrotů 14 tak, aby byla jen o nutnou vůli větší, než je průchozí vnější průměr závitu d šroubu 1. Nutná diference délek a hloubek při ohýbání partií 7, 10 a _11 je kompenzována rozdílnými zaobleními profilů M a případně i vyrovnávacím meandrem u můstku H tak, aby svislé bočnice 16 přípravku 2 byly výsledně vzájemně rovnoběžné. Největší světlou výšku h přípravku 2 je výhodné volit o málo větší, než je velikost poloviny průměru D integrované podložky pod hlavou šroubu L Orientaci a skladování vyhodnocovacího přípravku 2 pak usnadňuje otvor 12.The bending of the plate blank of the jig 2 is aligned with the design of its deployed shape so that after insertion into the jig in the P direction on the bed 7 and the 10-shaped abutment 10, the axis of the screw falls exactly line xx connecting the prongs 14 of the reading tabs. 9. At the same time, it is assumed that by bending in the manufacture of the fixture 2, the distance s of the spikes 14 is reasonably approached so that it is only by the necessary clearance greater than the through outer diameter of the thread d of the screw 1. and 11 is compensated for by the different rounding of the M-sections and, optionally, by the equalizing meander at the bridge H, so that the vertical sides 16 of the fixture 2 are consequently parallel to each other. It is advantageous to select the greatest clear height h of the jig 2 slightly larger than half the diameter D of the integrated washer under the screw head L The opening 12 facilitates the orientation and storage of the evaluation jig 2.

Aplikace přípravku a provedení diagnózy je následující: Testovaný šroub I se podle obr. 1 založí ve vertikálním směru P do lože 7 a na opěru 10 vyhodnocovacího přípravku 2, který spočívá svý50 mi bočnicemi 16 na alespoň přibližně rovné podložce 15. Poté se otáčením a axiálním doražením ve směru své osy o-o upraví poloha šroubu I tak, že indikační značky 5 šroubu svým dutým tvarem bez vůle přilehnou do zakládacích známek 6 přípravku 2, jak znázorňuje obr. 2. Vyhodnocení výsledku detekce kondičního úhlu β potom probíhá ze strany závitového konce 4 šroubu i, tedy ve směru W. Aktuální konfigurace kondičních úhlů β a filozofii jejich vyhodnocení zná55 zorňují obr. 6 až 9. Na obr. 6 je zobrazen stav kondičního úhlu β^χ u nepoužitého šroubu, kde seThe application of the fixture and the diagnosis is as follows: The test bolt I is inserted in the vertical direction P into the bed 7 and on the support 10 of the evaluation fixture 2, which rests with 50 sidewalls 16 on at least approximately a flat support 15. By screwing in the direction of its axis o, it adjusts the position of the screw I so that the screw markers 5 with their hollow shape adhere to the foundation marks 6 of the fixture 2 as shown in FIG. 2. The current configuration of the condition angles β and the philosophy of their evaluation are shown in Fig. 6 to 9. Fig. 6 shows the condition of the condition angle β ^ χ for an unused screw, where

-2CZ 300231 B6 projeví jako maximálně kladně orientovaný úhel polohy indikačního znamení J_3 ve směru vektoru utahovacího momentu M šroubu I s počátkem na linii x-x spojnice hrotů 14 odečítacích jazýčků 3 a 9. Takto pojatý orientovaný kondiční úhel β se s počtem utažení přes mez kluzu zmenšuje. Krajní případ představuje konfigurace na obr. 7, kde je právě β = 0. Takový šroub lze ještě naposledy použít, na rozdíl od konfigurace na obr. 8, kde již vůči hrotům 14 odečítacích jazýčků 3, 9 a jejich linii x-x záporně orientovaný kondiční úhel β další použití nedovoluje. Popsaný postup vystihuje nejčastější a nejjednodušší případ, kdy je zjištěný úhel ct akceptovatelného zkroucení menší než 90°. Pokud ale je úhel a větší než 90°, což může přicházet v úvahu u velmi dlouhých šroubů, nemohou být indikační znamení 13 z důvodu nebezpečí zaměnitelnosti io již jednoduše symetrická, jak ukazuje obr. 9. Vodítkem je pak i technologický požadavek, aby výslednice tvářecích sil na závitovém čele opět ležela v ose o-o šroubu 1.As shown in FIG. 2, the direction of the torque vector M in the direction of the torque vector M of the screw I starting at line xx of the jaw line 14 of the counting tongues 3 and 9 is reduced as positively oriented. . The extreme case is represented by the configuration in Fig. 7, where it is just β = 0. Such a bolt can be used for the last time, unlike in the configuration in Fig. 8, where the negative angle of the condition angle is already aligned with the tips 14 of the counting tabs 3 and 9. β does not allow further use. The described procedure describes the most common and simplest case where the detected angle of acceptable torsion angle is less than 90 °. However, if the angle α is greater than 90 °, which may be possible with very long screws, the indication signals 13 can no longer be simply symmetrical due to the risk of interchangeability, as shown in FIG. 9. the forces on the threaded face were again in the axis about the screw 1.

Další možností univerzálnějšího řešení vyhodnocovacího přípravku také představuje zde blíže neznázoměná dvoudílná verze s nastavitelnou délkou 1, opatřená saněmi v oblasti bočnic, posuv15 nými ve směru osy o-o, která je vhodná projeden typ šroubů různých délek.Another possibility of a more universal solution of the evaluation device is also represented here by a two-part version with adjustable length 1, provided with a slide in the area of the sides displaceable in the o-o axis direction, which is suitable for different types of screws.

Průmyslová využitelnost .20 Vyhodnocovací přípravek podle vynálezu je využitelný pro jednoduchý a spolehlivý výběr opětovně použitelných šroubů utahovaných přes mez kluzu až do maximální hodnoty trvalé úhlové deformace jejich dříku, čímž je zajištěna značná úspora nákladů nejen na nové šrouby, ale i na jejich skladování.INDUSTRIAL APPLICABILITY The evaluation device of the invention is useful for a simple and reliable selection of reusable bolts tightened over the yield point up to the maximum value of permanent angular deformation of their shank, thereby providing considerable cost savings not only for new bolts but also for their storage.

Claims

PATENT CLAIMS

An evaluation tool (2) for selecting usable bolts tightened beyond the yield point and provided with indicator marks (5) in the region of the screw head and indicator signals (13) at the free end of its threaded portion (4), the indicator signal (13) not yet used of the bolt (1) in the front axial projection precedes the positioning of the indicator mark (5) in the direction of the tightening vector

35 of the torque (M) of the bolt (1) by an angle (α) of an extremely acceptable continuous twist of the bolt (1) about the axis (oo), characterized in that it is provided with foundations (6) for contacting the indicator marks (5) of the bolt ( 1) and subtraction tabs (3), (9) in the region of the free end of the threaded portion (4) of the screw (1) inserted into the fixture (2), the thickness plane of symmetry of the foundations (6) passing through the junction (xx) 14) counting tabs (3) and (9).

Evaluation device according to claim 1, characterized in that it is made as a thin-walled profile of thickness (t) and is provided with a bed (7) and an abutment (10) for radial fixation of the screw (1), 1) inserted into the jig (2) intersects the line (xx) of the tips (14) of the reading tabs (3) and (9).

Evaluation device according to claim 2, characterized in that it is one-piece with a fixed length (1) formed by bending from a plate-shaped blank.

Evaluation device according to claim 1 or 2, characterized in that the millet is guided in two parts with mutually parallel walls (16) and with a displaceably adjustable length (1) in the direction of the axis (o-o) of the screw (1).