DD147642A1 - METHOD AND DEVICE FOR INDIRECTLY MEASURING THE SCREW TENSION - Google Patents

METHOD AND DEVICE FOR INDIRECTLY MEASURING THE SCREW TENSION Download PDF

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DD147642A1
DD147642A1 DD79217601A DD21760179A DD147642A1 DD 147642 A1 DD147642 A1 DD 147642A1 DD 79217601 A DD79217601 A DD 79217601A DD 21760179 A DD21760179 A DD 21760179A DD 147642 A1 DD147642 A1 DD 147642A1
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Walter Prestel
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf die indirekte Messung der Schraubenvorspannung mit dem Ultraschall-Impuls-Echo-Verfahren beim Verbinden von Maschinenelementen. Ziel ist eine schnelle und praezise Ermittlung der Vorspannung. Dazu sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, bei denen der Meszvorgang indirekt und unter Vermeidung mechanischer Mittel erfolgt. Die Vorspannung wird durch die relative Laengenaenderung nach dem Hookschen Gesetz errechnet,wobei die Laengenaenderung aus der Laufzeitdifferenz eines Ultraschallimpulses mit Rechner ermittelt und mit der Laengenaenderung einer Probeschraube mit bekannter Vorspannung verglichen wird.Entsprechende Vorrichtungen mit Ultraschallgeraeten sind dargestellt.Die Erfindung wird beispielsweise angewendet bei der Montage von Verbrennungsmotoren.The invention relates to the indirect measurement of the screw bias with the ultrasonic pulse-echo method when connecting machine elements. The aim is a fast and precise determination of the preload. For this purpose, a method and an apparatus are to be provided in which the measuring process takes place indirectly and while avoiding mechanical means. The bias voltage is calculated by the relative Laengenaenderung according to the Hooke's law, the change in length is determined from the transit time difference of an ultrasonic pulse with computer and compared with the change in length of a test screw with known bias voltage Assembly of internal combustion engines.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur indirekten Messung der ScliraubenvorsρannungMethod and device for the indirect measurement of clean-up bias

Die Erfindung bezieht sich auf die indirekte Messung der Schraubenvorspannung mit dem Ultraschall-Impuls-Echo-Verfahren beim Verbinden von Maschinenelemente!-!»The invention relates to the indirect measurement of the screw bias with the ultrasonic pulse-echo method when connecting machine elements! -!

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Die Schraubenvorspannung, z, B, bei Zylinderkopfachrauben, wird üblicherweise auf direktem Weg über die Messung des Anzugsmoment es mit mechanischen Mitteln bestimmt. Dabei muß man allerdings einen Streubereich von Hh 25 % hinnehmen, der hauptsächlich durch die Abhängigkeit des Reibkoeffizienten von äußeren Bedingungen (Rost, Schmierung etc.) an der Oberfläche der Schraube abhängt. Dies muß für die Serienfertigung als unbefriedigender Zustand angesehen werden.The Schraubenvorspannung, z, B, in cylinder head screw, is usually determined directly by measuring the torque it by mechanical means. However, one must accept a range of Hh 25 % , which depends mainly on the dependence of the friction coefficient of external conditions (rust, lubrication, etc.) on the surface of the screw. This must be regarded as unsatisfactory condition for mass production.

.Ziel .„der., ,^.f j-^u.n/j..Ziel. "The., ^ ^ F ^ u . n / j.

Um diesem Wißstand zu begegnen, hat die Erfindung das Ziel, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur schnelleren und wesentlich präziseren Ermittlung der Scliraubenvorspamiung zu entwickeln.To address this problem, the invention has the object to develop a method and a device for faster and much more accurate determination of the Scliraubvorspamiung.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren'und eine Vorrichtung zur indirekten Messung der Schraubenvorspannung, mit dem Ultraschall-Impuls-Echo-Verfahren zu schaffen, bei denen der Meßvorgang indirekt und unter Vermeidung mechanischer Mittel erfolgt.The invention has for its object to provide a Verfahren'und apparatus for indirect measurement of the screw bias, to provide with the ultrasonic pulse-echo method, in which the measuring process is carried out indirectly and avoiding mechanical means.

2 1 760 1 -2" 11.3.19802 1 760 1 - 2 "11.3.1980

WP B 25 B/217 601 56 680/26WP B 25 B / 217 601 56 680/26

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch, gelöst, daß die Länge einer Prüfschraube jeweils vor und nach dem Aufbringen einer bestimmten Vorspannung durch eine Zugmaschine gemessen wird· Die Längen entsprechen jeweils einer bestimmten Laufzeit der Ultraschallimpulse« Aus der Differenz der Längen ergibt sich die relative Längenänderung der Schraube. Die Vorspannkraft der Einbauschraube, sie ist gleichen Typs wie die Prüfschraube, wird durch Anziehen so weit gesteigert, bis die relative Längenänderung, angezeigt durch die Laufzeit von Ultraschallimpulsen, identisch ist mit der der Prüfschraube. Zur Durchführung des Verfalirens ist das verwendete Ultraschallgerät auf die Schallgeschwindigkeit des Materials in der unbelasteten Schraube geeicht.According to the invention, this object is achieved in that the length of a test screw before and after the application of a certain bias is measured by a tractor · The lengths correspond to a particular duration of the ultrasonic pulses «From the difference of the lengths results in the relative change in length of the screw , The preload force of the mounting screw, which is the same type as the test screw, is increased by tightening until the relative change in length, indicated by the duration of ultrasonic pulses, is identical to that of the test screw. To perform the procedure, the ultrasonic device used is calibrated to the speed of sound of the material in the unloaded screw.

Durch dieses Verfahren wurde es möglich, die Abweichungen der tatsächlichen Vorspannung von der gewünschten Vorspannung auf einen Wert von ± 5 % an Stelle von ± 25 % nach den herkömmlichen Verfahren einzuengen. Dies ist möglich durch Loslösung des Verfalirens von Unsicherheitsfaktoren wie dem Reibkoeffizienten, v/elcher stark in Abhängigkeit von der Oberflächenbeschaffenheit der Schraube schwankt« Die Abhängigkeit des er-~ findungsgemäßen Verfahrens von der Schallgeschwindigkeit des Schraubenmaterials wird durch Eichung des Ultraschallgerätes auf die Schallgeschwindigkeit der Schraube im unbelasteten Zustand umgangen· Ein weiterer Vorteil des Verfahrens ist die Anwendung normaler Vollschaftschrauben an Stelle von teueren Dehnschrauben, da man über die erreichte Vorspannung genau im Bilde ist und man daher kein Lösen der Schrauben durch Wechselbelastung zu fürchten braucht.By this method, it became possible to narrow the deviations of the actual bias from the desired bias to a value of ± 5% instead of ± 25 % according to the conventional methods. This is possible by releasing the propagation of uncertainty factors such as the friction coefficient, which fluctuates greatly depending on the surface condition of the screw. The dependence of the method according to the invention on the speed of sound of the screw material is determined by calibrating the ultrasonic device to the speed of sound of the screw bypassed unloaded state · Another advantage of the method is the use of normal Vollschaftschrauben instead of expensive expansion screws, as you are on the achieved preload in the picture and you need therefore fear no loosening of the screws by alternating load.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfalirens zeichnet sich dadurch aus, daß in eine zwischen einen Schraubenkopf und' eine Ratsche eingeschaltete Schraubennuß und zu dieser konzentrisch ein Ultraschallprüfkopf eingebaut ist, daß dieser Ultraschallprüfkopf über eine Feder unter Zwischenschaltung eines Kopp-A device for carrying out the Verfalirens is characterized by the fact that in an inserted between a screw head and 'a ratchet nut and this concentrically an ultrasonic probe is installed, that this Ultraschallprüfkopf via a spring with the interposition of a Kopp-

-3- 11.3.1930-3- 11.3.1930

VT/P B 25 B/217 601 56 680/26VT / P B 25 B / 217 601 56 680/26

lungsmediums an den Schraubenkopf anpreßbar ist, und daß dieser Prüfkopf über ein Ultraschallgerät mit einem Rechner verbunden ist.Medium is pressed against the screw head, and that this probe is connected via an ultrasound device to a computer.

Durch eine solche Vorrichtung kann man zuverlässig und ohne zusätzlichen Zeitaufwand Schrauben so anziehen, daß sie eine vorbestimmte Vorspannung besitzen. Erreicht wird dies durch eine Messung der LaufZeitunterschiede von Schallimpulsen aus dem Prüfkopf, welche einem Rechner nach vorheriger Verstärkung in einem Ultraschallgerät zugeführt werden, wobei der Rechner die Längung, der Schraube errechnet, aus v/elcher die Vorspannung resultiert. Es braucht vom Bedienungspersonal also nur vor dem Aufsetzen der Schraubennuß etwas Kopplungsmedium auf den Schraubenkopf gestrichen und die Schraube so weit angezogen zu werden, bis der Rechner eine bestimmte Dehnung der Schraube anzeigteBy such a device can be reliably and without additional time screws tighten so that they have a predetermined bias. This is achieved by measuring the propagation time differences of sound pulses from the test head, which are fed to a computer after prior amplification in an ultrasound machine, the computer resulting in the elongation of the screw resulting in the preload. It takes the operator so only before putting the nut some coupling medium painted on the screw head and the screw to be tightened until the computer indicated a certain elongation of the screw

Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung der Vorrichtung, wenn in die zwischen dem Schraubenkopf und der Ratsche angeordnete Schraubennuß und zu dieser konzentrisch eine 'elektrodynamische Sonde eingebaut ist, wobei zwischen Sonde und Schraubenkopf ein Luftspalt vorgesehen ist. Die Sonde ist über ein Ultraschallgerät mit dem Rechner verbunden·Particularly advantageous is the design of the device, when in the arranged between the screw head and the ratchet nut screw and concentric to an 'electrodynamic probe is installed, wherein between the probe and the screw head, an air gap is provided. The probe is connected to the computer via an ultrasound device.

Diese Art der Vorrichtung ist von einem Kupplungsmedium unabhängig, bietet aber die gleichen Vorteile wie die vorherbeschriebene Vorrichtung. Als zusätzlichen Vorteil bietet sie aber eine Anwendbarkeit bei höheren Temperaturen (über 330 K), da an Stelle des wärmeempfindlichen Kopplungsmediums nur ein kleiner Luftspalt zur Ankopplung erforderlich ist.This type of device is independent of a coupling medium, but offers the same advantages as the previously described device. However, as an additional advantage, it offers applicability at higher temperatures (over 330 K), since instead of the heat-sensitive coupling medium, only a small air gap is required for coupling.

-4- 11.3.1930-4- 11.3.1930

WP B 25 B/217 601 56 680/26WP B 25 B / 217 601 56 680/26

Ausführungsbeispiel Execution example

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the accompanying drawing show:

Fig. 1 : den Schnitt durch eine auf einen Schraubenkopf aufgesetzte Schraubennuß mit Prüfkopf;1 shows the section through an attached to a screw head nut with test head;

Fig. 2: ein Eichdiagramm zur Ermittlung der Schraubenvorspannkraft.Fig. 2: a calibration diagram for determining the Schraubenvorspannkraft.

Das erfindungsgemäße Verfahren besteht aus folgenden nacheinander ablaufenden Verfahrensschritten zu Bestimmen der Länge einer Prüfscheibe mittels Ultraschallimpuls, danach Aufbringen einer festgelegten Vorspannung auf die Prüfschraube mittels einer Zugmaschine, Dadurch erfolgt eine relative Längenänderung der Schraube6 Darauf erfolgt ein Messen der Länge der vorgespannten Prüfschraube mittels Ultraschallimpuls» Die Differenz der Ultraschallimpulse entspricht der Längenänderungβ Bei der Montage wird die Vorspannkraft der Einbauschraube, die gleichen Typs wie die Prüfschraube ist, solange gesteigert, bis durch die Laufzeit der Ultraschallimpulse eine relative Längenänderung angezeigt wird, die mit der relativen Längenänderung der Prüfschraube identisch ist.The inventive method consists of the following successive process steps to determine the length of a Prüfscheibe by means of ultrasonic pulse, then applying a fixed bias on the test screw by means of a tractor, this results in a relative change in length of the screw 6 is followed by measuring the length of the preloaded test screw by means of ultrasonic pulse » The difference between the ultrasonic pulses corresponds to the change in length. During assembly, the preload force of the mounting screw, which is the same type as the test screw, is increased until the duration of the ultrasonic pulses indicates a relative change in length which is identical to the relative change in length of the test screw.

Zur Durchführung des Verfahrens muß das verwendete Ultraschallgerät auf die Schallgeschwindigkeit des Materials in der unbelasteten Schraube geeicht sein©To carry out the process, the ultrasonic device used must be calibrated to the speed of sound of the material in the unloaded screw ©

Das Verfahren beruht auf der Tatsache, daß beim Vorspannen einer Schraube eine Dehnung auftritt % welche nach dem Hookschen Gesetzt der Vorspannung proportional ist. Zur Messung dieser Dehnung "bedient man sich des Ultraschalls, welcher am Schraubenkopf eingeleitet wird, die Schraube durchläuft und an ihrem Ende reflektiert wird« Aus der Laufzeit kann dieThe method is based on the fact that when a screw is preloaded there is an elongation % which is proportional to the pretension according to Hook's law. To measure this strain "one uses the ultrasound, which is introduced at the screw head, passes through the screw and is reflected at its end

21760 121760 1

VZP B 25 B/217 601 56 680/26VZP B 25 B / 217 601 56 680/26

Länge der Schraube ermittelt werden, wobei noch zu beachten ist, daß die Schallgeschwindigkeit YQ* eine Punktion der Spannung ist. Ist V die Schallgeschwindigkeit im unbelasteten Zustand, so ergibt sich Vg* zu:Length of the screw are determined, it should be noted that the speed of sound YQ * is a puncture of the voltage. If V is the speed of sound in the unloaded state, then Vg * becomes:

V0* = V0 (1 + a . ff) (1)V 0 * = V 0 (1 + a ff) (1)

Hierin ist a ebenfalls eine Materialkonstante. Wird nun eine Schraube der Länge 1 ·durch die Spannung ff um einen Betrag gedehnt, so ergibt s'ich ein Laufzeitunterschied Δ t zu:Here a is also a material constant. If now a screw of length 1 · is stretched by the amount ff by an amount, then a transit time difference Δt results:

2 (1 + Al) 2 ' 1O2 (1 + Al) 2 '1 O

At= 2 - — (o).At = 2 - - (o).

V0 (1 + a ·ο) οV 0 (1 + a · ο) ο

Mit dem Hookschen Gesetz, welches umgeformt lautet:With Hooke's Law, which is transformed:

(2.1),(2.1),

ergibt sich mit a . ö 4.^.1 und Ό ^ ^ E die N öhr ungs formel:results with a. ö 4. ^. 1 and Ό ^ ^ E the earning formula:

f&ls—AJL·. (i _ a . E) (3)o f & ls AJL ·. (i) a) E) (3) o

Die in dieser Formel auftretenden JYjaterialkonstanten ν , Ε sind bekannt oder leicht bestimmbar, nicht aber a0 Die Ursachen für die Änderung der Schallgeschwindigkeit, die von dem Ε-Modul, der Dichte und dem Poissonschen Querkontraktionskoeffizienten abhängt, sind schwer zu erfassen, um daraus a zu errechnen. Daher ist es besser, den direkten Zusammenhang zwischen & t und Δ 1 durch Versuch zu bestimmen. In Hinblick auf die übliche Technik wird dabei nicht & t, sondern die auf dem Bildschirm des Ultraschallgerätes zu beobachtende VerschiebungThe JYj material constants ν, Ε occurring in this formula are known or easily determinable, but not a 0 The causes for the change in the speed of sound, which depends on the Ε modulus, the density, and the Poisson's transverse contraction coefficient, are difficult to grasp, in order to obtain a to calculate. Therefore, it is better to determine the direct relationship between & t and Δ 1 by experiment. With regard to the usual technique, it is not the t shift that is observed on the screen of the ultrasound machine

1 760 1 "6- 11.3.19801 760 1 " 6 - 11.3.1980

WP B 25 B/217 601 56 680/26WP B 25 B / 217 601 56 680/26

A s des Echos in Bezug auf den Impuls, der ausgesendet wurde ο Diese Verschiebung Δ s ist A t proportional. A s of the echo with respect to the pulse that was sent out ο This shift Δ s is proportional to A t.

s ^ I^-Ai . b (1 - a . E) (4). οs ^ l ^ -Ai. b (1 - ae) (4). ο

Der Paktor b ist eine Gerätekonstante des Ultraschallgerätes und ist die Abtastgeschwindigkeit des Elektronenstrahls auf den Zeilen des Bildschirmes,The factor b is a device constant of the ultrasound device and is the scanning speed of the electron beam on the lines of the screen,

Der in den Formeln 2, 3, 4 auftauchende Faktor 2 wird üblicherweise weggelassen, da die für Ultraschallprüfung verwendeten Geräte so eingerichtet sind, daß der Faktor 2 resultierend aus dem doppelten Weg, den der Schall bei Reflexion zurückzulegen hat, bereits ins Gerät eingearbeitet ist β Zum besseren Verständnis der tatsächlich auftretenden Größen wurde Faktor 2 in die Formel eingearbeitet.The factor 2 appearing in the formulas 2, 3, 4 is usually omitted, since the devices used for ultrasonic testing are set up so that the factor 2 is already incorporated into the device as a result of the double path which the sound has to cover in reflection β For a better understanding of the actual occurring quantities factor 2 was incorporated into the formula.

Bei der Vorrichtung zur Durchführung des. Verfahrens wird über eine Ratsche 1 unter Zwischenschaltung einer Schraubennuß 2 eine Schraube 3 angezogene Im Inneren der Schraubennuß 2 befindet sich ein Prüfkopf 4 (im dargestellten Fall ein Ultraschallprüfkopf 5), welcher mittels einer Feder 6 an einen Schraubenkopf 7 angepreßt wird« Im Falle des Ultraschallprüfkopfes ist der Schraubenkopf vor dem Aufsetzen der Schraubennuß mit einem Ankopplungsmedium bestrichen worden· Der Prüfkopf 4 ist über ein Ultraschallgerät 8 mit einem Rechner verbunden, welcher bei Serienfertigung die Steuerung der Schraubennuß übernimmt und ein weiteres Anziehen der Schraube 3 verhindert, wenn der eingespeicherte Werte erreicht ist βIn the apparatus for carrying out the. Method, a screw 3 is tightened by a ratchet 1 with the interposition of a nut 2 inside the nut 2 is a test head 4 (in the illustrated case, an ultrasonic probe 5), which by means of a spring 6 to a screw head 7 In the case of the ultrasonic test head, the screw head has been coated with a coupling medium prior to fitting the screw nut. The test head 4 is connected to a computer via an ultrasonic device 8, which takes over the control of the screw nut during series production and prevents further tightening of the screw 3 when the stored value is reached β

Für einfachere Fälle genügt ein Ultraschallgerät, in dem die Längung der Schraube 3 angezeigt wird, und man durch Vergleich mit der Laugung einer Schraube gleichen Typs in einer Zugmaschine weiß, wann die gewünschte Vorspannkraft erreicht ist«For simpler cases, an ultrasound machine will suffice to indicate the elongation of the screw 3, and by comparing it to the leaching of a screw of the same type in a tractor, one knows when the desired preload force has been reached. "

-7- 11.3.1980-7- 11.3.1980

WP B 25 B/217 601 56 680/26WP B 25 B / 217 601 56 680/26

An Stelle des Ultraschallprüfkopfes 5 kann auch eine nach dem magnetostriktiven Prinzip arbeitende elektrodynamische Sonde Anwendung finden; diese wird nicht mit Kopplungsmedium, sondern über einen Luftspalt angekoppelt; die übrige Anlage bleibt unveränderteIn place of the ultrasonic probe 5, an electrodynamic probe operating according to the magnetostrictive principle may also be used; this is not coupled with coupling medium, but via an air gap; the rest of the system remains unchanged

Pig, 2 zeigt ein Eichdiagramm, bei dem die Längenänderung ^ 1 der Prüfschraube über der von einer Zugmaschine aufgebrachten Kraft P aufgetragen ist. Die Eichung wird so vorgenommen, daß man eine Probeschraube, welche den in Serie einzubauenden Schrauben gleicht und mit der gleichen Einspannlänge wie im eingebauten Zustand in eine Zugmaschine eingespannt und belastet. Nun wird mit einem Ultraschallprüfkopf und einem Ultraschallprüfgerät die Längenänderung Δ 1 der Schraube als Punktion der Kraft P ermittelt» Die für den Einbau vorgesehene Schraube gleichen Typs braucht also nur um die aus dem Eichdiagramm entnehmbare und mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung meßbare Länge Δ 1 beim Anziehen gestreckt zu werden, um eine bestimmte Vorspannkraft zu erreichen.Fig. 2 shows a calibration diagram in which the change in length ^ 1 of the test screw is plotted against the force P applied by a tractor. The calibration is carried out so that it is a test bolt, which resembles the screws to be installed in series and clamped and loaded with the same clamping length as in the installed state in a tractor. Now the length change Δ 1 of the screw is determined as a puncture of the force P with an ultrasonic test head and an ultrasonic tester. The screw of the same type provided for installation thus only needs to be stretched when tightened by the length .DELTA..sub.1 that can be taken from the calibration diagram and measured with the device according to the invention to get to a certain preload force.

Claims (3)

-8- 11.3.1980-8- 11.3.1980 WP B 25 B/217 601 56 680/26WP B 25 B / 217 601 56 680/26 Erfindung sanspruch Invention sanspruc h · Verfahren zur indirekten Messung der Schraubenvorspannung mit dem Ultraschall-Impuls-Echo-Verfahren, gekennzeichnet dadurch, daß die Länge einer Prüfschraube vor und nach dem Aufbringen einer bestimmten Vorspannung mittels einer Zugmaschine durch die Laufzeit eines Ultraschallimpulses bestimmt wird, daß durch Differenzbildung beider Längen die Längenänderung bestimmt wird, und daß die Vorspannkraft einer zum Einbau bestimmten Schraube (3) gleichen Typs v/ie die Prüfschraube durch Anziehen so weit gesteigert wird, bis die ebenfalls mit Ultraschallimpuls aus der Laufzeit ermittelte relative Längenänderung mit der in der Zugmaschine ermittelten relativen Längenänderung der Prüfschraube indentisch ist, wobei ein dazu verwendetes Ultraschallgerät (8) auf die Schallgeschwindigkeit des Materials in der unbelasteten Schraube geeicht istc · Method for the indirect measurement of the screw bias with the ultrasonic pulse-echo method, characterized in that the length of a test screw before and after the application of a certain bias by means of a tractor by the duration of an ultrasonic pulse is determined that the difference in both lengths Length change is determined, and that the biasing force of a certain screw for installation (3) of the same type v / ie the test screw is increased by tightening until the also determined with ultrasonic pulse from the running relative change in length with the determined in the tractor relative change in length Test screw is indentisch, wherein an ultrasonic device used for this purpose (8) is calibrated to the speed of sound of the material in the unloaded screw c 2» Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß in eine zwischen einen Schraubenkopf (7) und eine Ratsche (1) eingeschaltete Schraubennuß (2) und zu dieser konzentrisch ein Ultraschallprüfkopf (5) eingebaut ist, daß dieser Ultraschallprüfkopf (5) über eine Feder (6) unter Zwischenschaltung eines Kopplungsmediums an den Schraubenkopf (7) anpreßbar ist, und daß dieser Prüfkopf (4) über ein Ultraschallgerät (8) mit einem Rechner (9) verbunden ist«2 »device for carrying out the method according to item 1, characterized in that in a between a screw head (7) and a ratchet (1) turned screw nut (2) and to this concentric an ultrasonic probe (5) is installed, that this Ultraschallprüfkopf ( 5) via a spring (6) with the interposition of a coupling medium to the screw head (7) can be pressed, and that this probe (4) via an ultrasonic device (8) with a computer (9) is connected « -9~ 11.3.19.80- 9 ~ 11.3.19.80 WP B 25 B/217 601 56 680/26WP B 25 B / 217 601 56 680/26 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß in die zwischen dem Schraubenkopf (7) und der Ratsche (1) eingeschaltete Schraubennuß (2) und zu dieser konzentrisch an Stelle des Ultraschallprüfkopfes (5) eine elektrodynamische Sonde eingebaut ist, und daß zwischen dieser Sonde und dem Schraubenkopf (7) ein Luftspalt vorgesehen ist, und daß diese Sonde über das Ultraschallgerät (8) mit dem Rechner (9) verbunden ist»3. Apparatus for carrying out the method according to item 1, characterized in that in the between the screw head (7) and the ratchet (1) turned screw nut (2) and to this concentric instead of the Ultraschallprüfkopfes (5) an electrodynamic probe is installed , and that between this probe and the screw head (7) an air gap is provided, and that this probe via the ultrasound device (8) to the computer (9) is connected » Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing
DD79217601A 1978-12-14 1979-12-12 METHOD AND DEVICE FOR INDIRECTLY MEASURING THE SCREW TENSION DD147642A1 (en)

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ZA (1) ZA796758B (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014118516A1 (en) * 2014-12-12 2016-06-16 Rwe Innogy Gmbh Method for monitoring or checking the bolt preload on dynamically stressed screw connections

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3100842A1 (en) * 1981-01-14 1982-08-12 M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG, 8500 Nürnberg DEVICE FOR MEASURING THE BOLT TENSION
JPS5876795A (en) * 1981-10-31 1983-05-09 Hagiwara Denki Kk Timing circuit
FR2538470B1 (en) * 1982-12-28 1985-06-28 Prolhac Robert ULTRASONICALLY CONTROLLED TIGHTENING SCREW AND ITS TARING DEVICE
FR2542869B1 (en) * 1983-03-16 1985-08-30 Centre Techn Ind Mecanique TIGHTENING AND ULTRASONIC MEASUREMENT OF TIGHTENING VOLTAGES
FR2542657B1 (en) * 1983-03-17 1985-11-29 Facom DYNAMOMETRIC TIGHTENING APPARATUS
FR2561562B1 (en) * 1984-03-23 1988-03-25 Framatome Sa TIGHTENING DEVICE OF A SCREWED ASSEMBLY COMPRISING A MEANS OF ULTRASONIC CONTROL OF THE TENSION OF ONE OF THE ELEMENTS OF THIS ASSEMBLY
GB8424262D0 (en) * 1984-09-26 1984-10-31 Univ City Nondestructive testing
JPH074530Y2 (en) * 1988-12-07 1995-02-01 三菱重工業株式会社 Bolt tightening tool with axial force sensor
JPH02274476A (en) * 1989-04-17 1990-11-08 Hitachi Constr Mach Co Ltd Bolt fastening device
US5058439A (en) * 1990-06-06 1991-10-22 The Babcock & Wilcox Company Ut socket assembly
FR2720025B1 (en) * 1994-05-18 1996-08-02 Facom Device for attaching an instrument to a drive head of a threaded member, and its application to a dynamometric device.
US5589640A (en) * 1996-04-03 1996-12-31 Butler; Patrick J. Method for detecting changes in preload on a tie rod installed as part of a core shroud repair in a boiling water reactor
SE518436C2 (en) * 1998-05-14 2002-10-08 Atlas Copco Tools Ab Method for determining the axial force of a threaded fastener when tightening over the tension limit
US6314817B1 (en) 1998-05-14 2001-11-13 Atlas Copco Tools Ab Method for tightening a threaded fastener above its yield point
DE10042291C1 (en) * 2000-08-29 2002-02-14 Fraunhofer Ges Forschung Method to monitor screwing process; involves using pulse-echo technique before and during screwing process and comparing echo times for screw material and screwing tension
CN102262021B (en) * 2010-05-28 2013-08-21 上海宝冶工程技术有限公司 Torque force testing device for large-sized bolt
US9632016B2 (en) * 2013-05-20 2017-04-25 The Boeing Company Material strain measurement method by means of laser ablation
CN110579305A (en) * 2018-06-11 2019-12-17 北京艾法斯特科技发展有限公司 Intelligent sleeve system for ultrasonically measuring bolt axial force in real time
CN117030477A (en) * 2023-07-28 2023-11-10 广州华立学院 Ultrasonic-based detection method for locking force of fixing piece

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014118516A1 (en) * 2014-12-12 2016-06-16 Rwe Innogy Gmbh Method for monitoring or checking the bolt preload on dynamically stressed screw connections

Also Published As

Publication number Publication date
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