DE102012002511B3

DE102012002511B3 - Vorrichtung zur Belastungsprüfung von Befestigungselementen

Info

Publication number: DE102012002511B3
Application number: DE201210002511
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-02-10
Filing date: 2012-02-10
Publication date: 2013-08-01
Anticipated expiration: 2032-02-11

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Belastungsprüfung von Befestigungselementen, insbesondere zur Prüfung der Auszugsfestigkeit von Dübel-Schraube-Verbindungen in Mauerwerken. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Belastungsprüfung von Befestigungselementen zu schaffen, die einen geringeren technischen Aufwand erfordert, einfacher durch den Nutzer bedient werden kann und keine fachlichen Kenntnisse über Belastungsprüfungen erfordert. Gelöst wird diese Aufgabe indem eine zur Kraftübertragung der erzeugten Zugkraft auf die Befestigungselemente dienende Baugruppe über eine kraftübertragende Verbindungsbaugruppe kraftschlüssig mit einer elektromotorisch drehmomenterzeugenden Baugruppe verbunden ist und die kraftübertragende Verbindungsbaugruppe mit einer auftretende Überschreitungen von voreingestellten Belastungsschwellwerten und/oder Verformungswerten optisch und/oder akustisch signalisierenden Einrichtung verbunden ist. Die Höhe der zu prüfenden Tragfähigkeit an Wänden und Decken kann an der Vorrichtung variabel eingestellt werden und durch eine gleichmäßige Steigerung der Kraft bis zu einer vorgegebenen Schwelllast erhöht werden. Bei der durch die Vorrichtung vorgenommenen Messungen der Verformungen während der Belastungen wird auch ein auftretender Schlupf der Verankerung erfasst und angezeigt. Durch vorgesehene identische (z. B. farbliche) Markierungen an dem Stellglied des Kraftbegrenzers und den zu befestigenden Objekten wird eine einfache Handhabung der Vorrichtung erreicht. Mittels einer elektronischen Auswerteschaltung wird die Erreichung oder Unterschreitung einer voreingestellten Schwelllast sowie eines vorhandenen Verankerungsschlupfes optisch und/oder akustisch signalisiert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Belastungsprüfung von Befestigungselementen, insbesondere zur Prüfung der Auszugsfestigkeit von Dübel-Schraube-Verbindungen in Mauerwerken. Aus dem Stand der Technik bekannt sind Vorrichtungen zur Prüfung der Auszugsfestigkeit von Befestigungselementen wie beispielsweise zur Prüfung der Auszugsfestigkeit von Metallspreizdübeln und Schraube-Dübel-Verbindungen. So wird nach der DD 236 171 A1 Gerät zur Prüfung der Auszugsfestigkeit von Metallspreizdübeln in Bauteilen und Bauwerken der industriellen Fertigung beschrieben. Bei diesem Gerät kommt ein Stützbock zur Anwendung, an dem an jeder Längsseite zwei Stützen lösbar und beliebig vorstellbar angebracht sind. In dieser Vierpunktabstützung ist mittig eine Bohrung eingebracht, durch die eine genormte Spannschraube gesteckt wird. Die zur Spannschraube gehörende Spannmutter dient dabei als Auflage. Der Metallspreizdübel wird in der Bohrung verkeilt. Nachdem die Spannschraube handfest angezogen wurde, wird ein vorher auf ein vorgegebenes Drehmoment eingestellter Drehmomentschlüssel aufgesetzt und dieser so weit angezogen bis der Drehmomentschlüssel ausrastet. Wird dabei der ausgerastete Zustand des Drehmomentschlüssels erreicht, ohne dass der Metallspreizdübel aus der Bohrung gezogen wurde, ist damit der Nachweis für die geforderte Lastaufnahme des Metallspreizdübels erbracht. Nachteilig an diesem Gerät ist der erforderliche hohe manuelle Kraftaufwand für die Drehbewegung des Drehmomentschlüssels bei geforderten hohen Lastaufnahmen der Dübel. Ebenso erfordert die Einstellung des Drehmoments fachliche Kenntnisse über erforderliche Drehmomente. Weiterhin bekannt ist eine Vorrichtung zur Belastungsprüfung von Schraube-Dübel-Verbindungen mit angeschraubten Haltewinkeln nach der DD 279 948 A1 . Bei dieser Vorrichtung werden die Prüfkräfte direkt am angeschraubten Haltewinkel auf die Befestigungskonstruktion aufgeprägt. Für Messungen der Belastungswerte werden zur Kraftübertragung unter den Haltewinkel greifende Befestigungslaschen am Haltewinkel befestigt. Mittels einer zur Anwendung kommenden Messeinrichtung, in der mehrere Messfühler in einem Gehäuse durch Federn an die Wand gedrückt werden, wird die Belastungsprüfung durchgeführt. Dazu werden als Belastungen Gewichte befestigt. Treten durch die vorgenommene Belastung Differenzen an den Messskalen der Messfühler auf wird auf einen erfolgten Dübelauszug oder eine Verformung des Haltewinkels geschlossen. Anhand der gemessenen Werte wird dann beurteilt, ob die geforderten Belastungswerte von der Schraube-Dübel-Verbindung erreicht werden. Auch diese Vorrichtung erfordert einen hohen technischen Aufwand und fachliche Kenntnisse über Belastungsprüfungen. Weiterhin bekannt sind auch Verfahren und Vorrichtungen zum Herausziehen eines Dübels aus einer Wand, die nach der Einbringung aus der Wand wieder entfernt werden müssen. So wird nach der DE 10 2009 023 630 B4 eine Lösung beschrieben, bei der ein Werkzeug zum Einschrauben mit einer Gewindespindel mechanisch gekoppelt ist. Das Außengewinde der Gewindespindel wirkt mit einem in einer die Gewindespindel umgebenden Hülse angeordneten Innengewinde zusammen. Dadurch wird die Gewindespindel bei der Einleitung eines Drehmoments rotatorisch und translatorisch bewegt. Durch die Anordnung einer nur in eine Drehrichtung der Gewindespindel wirkenden Mitnahmekupplung erfolgt bei der Drehung der Spindel in eine erste Drehrichtung eine rotatorische und translatorische Bewegung und bei der Drehung in die entgegengesetzte Richtung eine lediglich translatarische Bewegung. Mittels dieser Funktionen werden durch die Übertragung des Drehmoments in der ersten Drehrichtung die Dübel eingeschraubt und in der entgegengesetzten Drehrichtung die Dübel durch Ausübung von Zugkraft aus der Wand gezogen. Eine Anwendung für Belastungsprüfungen der Dübel ist mit dieser Vorrichtung nicht möglich. Ebenfalls bekannt ist nach der DE 2747329 A1 ein Gerät zum Prüfen der Belastbarkeit von Dübeln oder dergleichen bei dem durch Betätigung eines Handhebels eine Spindel bewegt wird, die in einem mit Stützfüßen ausgestatteten Gehäuse gelagert ist. Dabei wird über eine Ringdruckkammer der ermittelte Belastungswert von einem Manometer angezeigt. Nachteilig an diesem Gerät ist ebenfalls der hohe mechanische Aufwand, da für die Belastungsprüfung eine separate nur zu diesem Zweck geschaffene Vorrichtung erforderlich ist. Desweiteren muss die Hebelvorrichtung manuell bedient werden und der ermittelte Belastungswert anhand der vom Manometer angezeigten Werte beurteilt werden. Ähnlich verhält es sich bei der Vorrichtung zum Prüfen der Belastbarkeit von Befestigungselementen wie Dübel, Schrauben, Gerüsthaken oder dgl. nach der DE 25 13 670 C2 . Bei dieser separat für diesen Vorgang geschaffenen Vorrichtung kommt ebenfalls ein manuell betätigbares Handrad zur Anwendung, das über mechanische Verbindungsmittel die Zugkraft auf die Befestigungsmittel ausübt. Über eine Kraftmessdose wird der ermittelte Belastungswert zu einem Anzeigeinstrument geleitet und diesem angezeigt. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb in der Schaffung einer Vorrichtung zur Belastungsprüfung von Befestigungselementen, die einen geringeren technischen Aufwand erfordert, einfacher durch den Nutzer bedient werden kann und keine fachlichen Kenntnisse über Belastungsprüfungen erfordert. Gelöst wird diese Aufgabe durch die geschaffene Vorrichtung mit den beschreibenden Merkmale nach Patentanspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen werden durch die Merkmale der Patentansprüche 2 bis 8 beschrieben. Mit der Vorrichtung wird ein zerstörungsfreier Nachweis der Tragfähigkeit von Dübeln, Nägeln oder ähnlichen Verankerungen vorgenommen. Die Höhe der zu prüfenden haltenden Last an Wänden und Decken kann an der Vorrichtung variabel eingestellt werden und durch eine gleichmäßige Steigerung der Kraft bis zu einer vorgegebenen Schwelllast erhöht werden. Bei der durch die Vorrichtung vorgenommenen Messungen der Verformungen während der Belastungen wird neben einem entstehenden Dübelschlupf auch ein auftretender Schlupf der Verankerung erfasst und angezeigt. Durch vorgesehene identische (z. B. farbliche) Markierungen an dem Stellglied des Kraftbegrenzers und den zu befestigenden Objekten wird eine einfache Handhabung der Vorrichtung erreicht. Mittels einer elektronischen Auswerteschaltung wird die Erreichung oder Unterschreitung einer voreingestellten Schwelllast sowie eines vorhandenen Schlupfes optisch und/oder akustisch signalisiert.
Nachfolgend sollen die erfindungsgemäße Vorrichtung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigen
1: die schematische Schnittdarstellung der Gesamtvorrichtung,
2: den schematischen Aufbau der Einstell- und Kontrollbaugruppe,
3: die schematische Gesamtansicht der Vorrichtung und
4: die schematische Gesamtansicht der Einstell- und Kontrollbaugruppe.
Die schematische Schnittdarstellung in 1 zeigt die Gesamtvorrichtung während des Prüfvorganges zur Kontrolle der Belastung von Dübeln, Nägeln oder ähnlichen Verankerungen in Wänden oder Decken. Zwecks Feststellung der Tragfähigkeit kommt ein klappbarer mit den übrigen Baugruppen der Vorrichtung mechanisch verbundener Dreifuß 1 zur Anwendung. Nach der Aufklappung und Einrastung der Beine des Dreifußes 1 in die Aufsatzstellung wird dieser in der das Befestigungsmittel 4 umgebenden Fläche aufgesetzt. Die Beine des Dreifußes 1 werden dabei mit ihren Aufsatzflächen derart auf die Wand 5 aufgesetzt, dass das Befestigungsmittel 4 (Dübel, Nagel u. ä.) zu den jeweiligen Beinen den gleichen Abstand aufweist. Neben der klappbaren Ausbildung des Dreifußes 1 ist auch eine Höhenvorstellbarkeit der Füße zum Ausgleich von Höhenunterschieden der Wandflächen vorgesehen. Oberhalb des Dreifußes 1 ist die Einstell- und Kontrollbaugruppe der Vorrichtung angeordnet. Von der Einstell- und Kontrollbaugruppe ausgehend verläuft ein elastisches Zugseil 2 zum Befestigungsmittel 4. Das Zugseil 2 ist mit einer Zugklemme 3 verbunden, mit der eine Klemmverbindung zum Befestigungsmittel 4 hergestellt wird und dadurch eine Kraftübertragung auf das Befestigungsmittel 4 erfolgen kann. Aufgrund der funktionellen Gestaltung der Zugklemme 3 wird bei einer Erhöhung der Zugkraft über das Zugseil 2 auch die Klemmkraft der Zugklemme 3 erhöht.
Anhand der schematischen Darstellung des Aufbaus der Einstell- und Kontrollbaugruppe in 2 ist erkennbar, wie durch Aufbringung eines Drehmoments das Zugseil 2 gestrafft bzw. belastet wird. Der verstellbare mechanische Auslösemechanismus begrenzt die zu erreichende Schwelllast auf einen voreinstellbaren Wert. Die Erzeugung des dafür erforderlichen Drehmoments wird mittels einer gebräuchlichen elektrischen Bohrmaschine oder eines Akkuschraubers durchgeführt. Der Einstell- und Kontrollbaugruppe ist zu diesem Zweck eine Aufnahmebaugruppe 7 angefügt, die in das Bohrfutter 6 der Bohrmaschine oder des Akkuschraubers eingebracht und fest gespannt wird. Die Umwandlung des Drehmoments der Bohrmaschine bzw. des Akkuschraubers in eine auf das Zugseil 2 wirkende translatorische Zugkraft erfolgt über die Verbindungsbaugruppe 16. Diese Verbindungsbaugruppe 16 ist als Hohlzylinder 14 ausgebildet, an dessen zylindrischer Innenfläche Gewinde eingebracht sind. Die zu beiden Seiten des Hohlzylinders 14 eingebrachten Innengewinde dienen jeweils zur Aufnahme eines mit Außengewinde versehenen Innenbolzens 13, 17. Der Innenbolzen 13 ist über einen Kraftbegrenzer 8 mit der das Drehmoment übertragenden Aufnahmebaugruppe 7 verbunden. Als Kraftbegrenzung 8 kommen an sich bekannte induktive Kraftbegrenzer zur Anwendung. Diese ermöglichen eine einfache und genaue Einstellung des zu prüfenden Schwellwertes. Durch das von der Bohrmaschine erzeugte Drehmoment wird der Innenbolzen 13 aufgrund des Zusammenwirkens seines Außengewindes mit dem Innengewinde des Hohlzylinders 14 in den Hohlraum des Hohlzylinders 14 gezogen und wandelt so das Drehmoment in eine auf das Zugseil 2 wirkende Zugkraft. An der anderen Öffnung des Hohlzylinders 14 wird der Innenbolzen 17 mit dem an diesem befestigten Zugseil 2 mittels seines Außengewindes mit dem Hohlzylinder 14 verschraubt. Das mit dem Hohlzylinder 14 verbundene Drehmittel 15 dient zur mechanischen Vorspannung des Zugseiles 2. Auftretende Toleranzen infolge unterschiedlich weit aus der Wand ragender Kopfteile der Befestigungsmittel 4 werden dadurch ausgeglichen. Die Voreinstellung der zu prüfenden Schwelllast mittels des induktiven Kraftbegrenzers 8 erfolgt durch das elektronische Stellglied 10. Die Erreichung bzw. Nichterreichung der vorgegebenen Tragfähigkeit des Befestigungsmittels 4 wird von Bewegungssensoren erfasst, von der Auswerteschaltung 12 ausgewertet und durch die LED-Anzeige 9 optisch signalisiert.
Aus der schematischen Gesamtansicht der Vorrichtung in 3 ist die Anordnung der Baugruppen während des Prüfvorganges ersichtlich. Sie zeigt den Dreifuß 1 im aufgesetztem Zustand auf der Wand. Die mit dem Dreifuß 1 verbundene Einstell- und Kontrollbaugruppe ist mittels der Aufnahmebaugruppe 7 im Bohrfutter 6 einer Bohrmaschine bzw. eines Akkuschraubers eingespannt. An der Oberseite der Einstell- und Kantrollbaugruppe, dem Nutzer der Vorrichtung zugewandt, ist das Stellglied 10 zur Einstellung des induktiven Kraftbegrenzers 8 und die LED-Anzeige 9 angeordnet.
Mit der 4 wird eine detaillierte Gesamtansicht der Einstell- und Kontrollbaugruppe wiedergegeben. Für eine unterscheidbare optische Signalisierung der anzuzeigenden Auswertungsergebnisse ist die LED-Anzeige 9 in einzelne Anzeigeelemente unterteilt. So wird mit der roten LED 9.1 die Unterschreitung der vorgegebenen Schwelllast, mit der grünen LED 9.2 die Erreichung der mittels induktiven Kraftbegrenzer 8 voreingestellten Schwelllast und mittels der blauen LED 9.3 das Vorhandensein eines Schlupfes des Befestigungmittels 8 in der Wand angezeigt. Dieser Schlupf wird durch Ermittlung der benötigten Anzahl an Umdrehungen bis zur Erreichung der Schwelllast festgestellt. Er deutet auf einen mangelhaften Halt in der Wand hin. Die Einstellung der Schwelllast wird durch Betätigung des Stellgliedes 10 vorgenommen. Mittels der Verstellung des Stellgliedes 10 (z. B. Potentiometer) wird der Stromfluss und damit die Magnetfeldstärke des induktiven Kraftbegrenzers 8 eingestellt. Zur vereinfachten Erkennung der einzustellenden Schwelllast entsprechend der erforderlichen Tragfähigkeit führt die zu befestigenden Objekte sind am Stellglied 10 farbliche Markierungen angebracht. Diese farbliche Markierungen (z. B. Striche) sind für eine korrekte Einstellung der Schwelllast mit einer auf der Oberfläche der Einstell- und Kontrollbaugruppe fest angebrachten Markierung in Übereinstimmung zu bringen. Dabei entspricht eine bestimmte farbliche Markierung einer bestimmten Schwelllast. Das zu befestigende Objekt ist ebenfalls selbst oder in den zugehörigen Unterlagen dokumentiert mit diesen farbliche Markierungen als Hinweis auf die einzustellende Schwelllast gekennzeichnet. Der Nutzer der Vorrichtung erhält dadurch den unmittelbaren und einfachen Hinweis auf erforderliche Einstellungen.
Bezugszeichenliste

1: Dreifuß
2: Zugseil
3: Zugklemme
4: Befestigungsmittel
5: Wand
6: Bohrfutter
7: Aufnahmebaugruppe
8: Kraftbegrenzer
9: LED-Anzeige
9.1: rote LED
9.2: grüne LED
9.3: blaue LED
10: Stellglied für Kraftbegrenzer
11: Gehäuse
12: Auswerteschaltung
13: Innenbolzen
14: Hohlzylinder
15: Drehmittel
16: Verbindungsbaugruppe
17: Innenbolzen

Claims

Vorrichtung zur Belastungsprüfung von Befestigungselementen mit Mitteln zur Abstützung im Wand- oder Deckenbereich und zur Kraftübertragung sowie mit die Belastungskräfte und/oder Verformungen erfassende Messeinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, dass die zur Kraftübertragung der erzeugten Zugkraft auf die Befestigungselemente dienende Baugruppe über eine kraftübertragende Verbindungsbaugruppe (16) kraftschlüssig mit einer elektromotorisch drehmomenterzeugenden Baugruppe verbunden ist und die kraftübertragende Verbindungsbaugruppe (16) mit einer auftretende Überschreitungen von voreingestellten Belastungsschwellwerten und/oder Verformungswerten optisch und/oder akustisch signalisierenden Einrichtung verbunden ist.
Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kraftübertragende Verbindungsbaugruppe (16) als Rutschkupplung ausgebildet ist, deren Kraftbegrenzung einstellbar ist.
Vorrichtung nach den Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Abstützung im Wand- und/oder Deckenbereich mindestens zwei in die Stützstellung schwenk- und arretierbar ausgebildete Stützelemente aufweist und mit der kraftübertragenden Verbindungsbaugruppe (16) lösbar verbunden ist.
Vorrichtung nach den Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der die Schwelllast einstellenden Stelleinrichtung der Verbindungsbaugruppe (16) optisch gekennzeichnete Markierungen angebracht sind, die mit den auf den zu befestigenden Objekten angebrachten Markierungen für die erforderliche Tragfähigkeit identisch sind.
Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die optisch und/oder akustisch signalisierende Einrichtung mindestens eine Signalbaugruppe zur Signalisierung der Überschreitung der eingestellten Schwelllast der kraftübertragenden Verbindungsbaugruppe (16) und mindestens eine Signalbaugruppe zur Signalisierung der Überschreitung eines vorgegebenen Verankerungsschlupfes aufweist.
Vorrichtung nach den Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rutschkupplung als elektronisch steuerbare Magnetkupplung ausgebildet ist, deren Kraftbegrenzung einstellbar ist.
Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kraftübertragende Verbindungsbaugruppe (16) mechanisch und schaltungstechnisch trennbar mit der elektromotorisch drehmomenterzeugenden Baugruppe verbunden ist.
Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kraftübertragende Verbindungsbaugruppe (16), die elektromotorisch drehmomenterzeugende Baugruppe und die optisch und/oder akustisch signalisierende Saugruppe als eine unlösbar miteinander verbundene Vorrichtung zusammengefügt sind.