DE102015219279A1

DE102015219279A1 - Gewindelehrdorn, Gewindelehre und Verfahren zur Prüfung eines Gewindeprüflings auf Über- und Untermaß

Info

Publication number: DE102015219279A1
Application number: DE102015219279.2A
Authority: DE
Inventors: Werner Klaus; Josef Pössinger; Klaus Rohfleisch
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2015-06-30
Filing date: 2015-10-06
Publication date: 2017-01-05
Also published as: WO2017001378A1

Abstract

Ein Gewindelehrdorn (1) weist in axialer Richtung eine Hohlbohrung (6) auf, welche zentrisch oder radial zwischen Windungen des Außengewindes des Gewindelehrdorn (1) austritt. Wird der Gewindelehrdorn (1) in einen Gewindeprüfling (9) eingeschraubt und die Hohlbohrung (6) mit einem Druckluftvolumen (4) verbunden, welches auf einen vorgegebenen Druck gebracht wird, kann der Gewindeprüfling (9) anhand der Ausströmzeit auf Übermaß geprüft werden. Dies bietet den Vorteil, dass die vollständige Prüfung des Gewindeprüflings (9) auf Über- und Untermaß in einem Arbeitsschritt erfolgen kann. Weiterhin werden auch elliptische Gewinde erkannt. Fehlmessungen, welche im Stand der Technik durch versehentliches Verkanten einer Schnabel- oder Außenlehre bedingt sein können, werden ausgeschlossen.

Description

Die Erfindung betrifft die Qualitätskontrolle eines Gewindes. Derartige Prüfungen sind bei Schraubverbindungen erforderlich, die besondere Anforderungen erfüllen müssen, und werden beispielsweise nach der mechanischen Fertigung eines Gewindes durchgeführt. Auch nach chemischen oder elektrochemischen Oberflächenbehandlungen sowie Härtebehandlungen können Gewinde an Bauteilen ihre Maßhaltigkeit verändern, so dass diese Gewinde nachgeprüft werden müssen. Bei den Gewindeprüflingen handelt es sich beispielsweise um Muttergewinde (Innengewinde) oder Bolzengewinde (Außengewinde).
Aus dem Dokument "Grenzlehre", erhältlich im Internet am 26.06.2015 unter https://de.wikipedia.org/wiki/Grenzlehre, ist bekannt, in einem ersten Schritt einen Gewindelehrdorn von Hand oder automatisch in ein Muttergewinde einzudrehen, um zu prüfen, ob das Gewinde kein Untermaß hat. In einem zweiten Schritt wird versucht, einen Lehrdorn mit Übermaß einzudrehen, um zu prüfen, ob das Gewinde kein Übermaß hat. Analog kann eine Prüfung von Bolzengewinden mit Gewinde-Lehrringen erfolgen. Weiterhin kann das Mutter- oder Bolzengewinde auch mit einer Schnabel- bzw. Außenlehre gemessen werden.
Durch die vorliegende Erfindung sollen ein Gewindelehrdorn, eine Gewindelehre und ein Verfahren zur Prüfung eines Gewindeprüflings auf Über- und Untermaß geschaffen werden, welche eine Alternative zum Stand der Technik bereitstellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Gewindelehrdorn gelöst,

– mit einem Außengewinde an einem ersten Ende, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindelehrdorn
– in axialer Richtung eine Gasdurchführung, insbesondere eine Hohlbohrung, aufweist, welche zentrisch aus dem ersten Ende austritt, oder
– eine in axialer Richtung nicht durchgängige Gasdurchführung aufweist, welche radial zwischen Windungen des Außengewindes austritt.

Diese Aufgabe wird weiterhin durch eine Gewindelehre gelöst,

– mit einem Innengewinde an einem ersten Ende, dadurch gekennzeichnet, dass
– das erste Ende ein Ende einer Hülse ist, welche in axialer Richtung eine Gasdurchführung aufweist, wobei die Gasdurchführung an einem zweiten Ende der Hülse mit einer Gasversorgung luftdicht verbindbar ist.

Diese Aufgabe wird ferner durch dadurch gelöst, dass

– der Gewindelehrdorn in den Gewindeprüfling eingeschraubt wird, wobei ein Untermaß des Gewindeprüflings anhand eines erforderlichen Drehmoments für das Einschrauben geprüft wird,
– ein an die Gasdurchführung des Gewindelehrdorns angeschlossenes Gasvolumen auf einen vorgegebenen Druck gebracht wird, und
– ein Druckabfall in einem vorgegebenen Zeitraum oder ein Zeitraum für einen vorgegeben Druckabfall gemessen und mit einem Schwellwert verglichen wird, wodurch ein Übermaß des Gewindeprüflings geprüft wird.

Diese Aufgabe wird weiterhin durch dadurch gelöst, dass

– die Gewindelehre auf den Gewindeprüfling aufgeschraubt wird, wobei ein Untermaß des Gewindeprüflings anhand eines erforderlichen Drehmoments für das Aufschrauben geprüft wird,
– ein an die Gasdurchführung der Gewindelehre angeschlossenes Gasvolumen auf einen vorgegebenen Druck gebracht wird, und
– ein Druckabfall in einem vorgegebenen Zeitraum oder ein Zeitraum für einen vorgegeben Druckabfall gemessen und mit einem Schwellwert verglichen wird, wodurch ein Übermaß des Gewindeprüflings geprüft wird.

Die im Folgenden genannten Vorteile müssen nicht notwendigerweise durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs erzielt werden. Vielmehr kann es sich hierbei auch um Vorteile handeln, welche lediglich durch einzelne Ausführungsformen, Varianten oder Weiterbildungen erzielt werden.
Der Gewindelehrdorn, die Gewindelehre und das Verfahren bieten den Vorteil, dass eine vollständige Prüfung eines Gewindeprüflings auf Über- und Untermaß in einem Arbeitsschritt erfolgen kann. Gegenüber Messungen mit herkömmlichen Lehrdornen und Lehrringen wird ein Arbeitsschritt eingespart. Weiterhin werden elliptische Gewinde erkannt. Fehlmessungen, welche im Stand der Technik durch versehentliches Verkanten einer Schnabel- oder Außenlehre bedingt sein können, werden ausgeschlossen.
Gemäß einer Ausführungsform wird ein Gewindelehrdorn geschaffen,

– bei dem das Außengewinde durch eine den Gewindelehrdorn tangential umlaufende Nut unterbrochen wird, wobei zwischen der Nut und dem ersten Ende insbesondere zwei, drei oder vier Windungen verbleiben, und
– bei dem die Gasdurchführung radial aus der Nut austritt.

In einer Weiterbildung ist der Gewindelehrdorn, bei dem die Gasdurchführung zentrisch aus dem ersten Ende austritt, Teil einer Anordnung. Die Anordnung umfasst ferner eine Dichtscheibe, welche geeignet ist, ein zu prüfendes Durchgangsgewinde gasdicht abzuschließen.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Gewindelehrdorn oder die Gewindelehre Teil einer Anordnung. Die Anordnung umfasst ferner eine Drehdurchführung zur Anbindung der Gasdurchführung an ein Gasvolumen und/oder eine Gasversorgung.
In einer Weiterbildung ist der Gewindelehrdorn oder die Gewindelehre Teil einer Anordnung. Die Anordnung umfasst ferner

– ein Gasvolumen, welches mit der Gasdurchführung verbunden ist,
– eine Gasversorgung, über welche das Gasvolumen gespeist wird, und
– ein Manometer, über welches ein Druck des Gasvolumens messbar ist.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen, sofern nichts anderes angegeben ist. Es zeigen:
1 einen Gewindelehrdorn 1 mit einem Außengewinde an einem ersten Ende und mit einer Gasdurchführung 6 in axialer Richtung, welche zentrisch aus dem ersten Ende austritt,
2 einen Gewindelehrdorn 1 mit einer Gasdurchführung 6, welche in axialer Richtung nicht durchgängig ist und radial zwischen Windungen eines Außengewindes austritt,
3 einen Gewindelehrdorn 1, welcher in einen Gewindeprüfling 9 eingeschraubt ist,
4 eine Gewindelehre 2 mit einem Innengewinde an einem ersten Ende, wobei das erste Ende ein Ende einer Hülse ist, welche in axialer Richtung eine Gasdurchführung 6 aufweist,
5 eine Anordnung zur Prüfung eines Gewindeprüflings auf Über- und Untermaß, und
6 einen Gewindelehrdorn 1 mit einer auf Abstand angebrachten Dichtscheibe 3.
1 zeigt einen Gewindelehrdorn 1 mit einem Außengewinde an einem ersten Ende und mit einer Gasdurchführung 6 in axialer Richtung, welche zentrisch aus dem ersten Ende austritt. Die Gasdurchführung 6 ist beispielsweise eine zentrische Hohlbohrung.
Der Gewindelehrdorn 1 eignet sich zum Prüfen von Sackloch-Mutterngewinden. Hierzu wird bei einem manuellen oder automatischen Einschrauben des Gewindelehrdorn 1 in das Mutterngewinde durch Messen des Einschraubmoments geprüft, ob das Mutterngewinde gut oder untermaßig ist.
Der Gewindelehrdorn 1 ist mit einem festen Gasvolumen (z.B. Druckluft) verbunden, welches temporär unter Überdruck gesetzt wird. Durch Messung der Ausströmzeit des durch das Sackloch-Mutterngewinde ausströmenden Gases kann nun ermittelt werden, ob das Gewinde normgerecht oder übermaßig ist.
Dazu wird der Gewindelehrdorn 1 nach einer definierten Einschraubtiefe gestoppt, beispielsweise nach drei Umdrehungen oder durch Anschlag. Daraufhin wird das mit dem Gewindelehrdorn 1 verbundene Gasvolumen, beispielsweise ca. 100 ccm Druckluft, auf einen definierten Druck gebracht, beispielsweise 5 bar. Anschließend wird die Druckversorgung abgeschaltet und die Zeit gemessen, bis aufgrund des durch das Gewinde ausströmenden Gases ein vordefinierter zweiter Druck erreicht ist. Durch Vergleich mit zuvor bei einer Referenzmessung ermittelten Werten wird festgestellt, ob das Mutterngewinde übermassig oder elliptisch und damit Ausschuss ist. Das Gewinde wird als Ausschuss behandelt, wenn der Zeitunterschied zur Referenzmessung mehr als 30 % beträgt.
2 zeigt einen Gewindelehrdorn 1, welcher nicht komplett durchgebohrt ist. Er weist nach ca. 3 Gewindegängen eine tangential umlaufende Nut auf, welche mittels radialer Bohrungen mit der axialen Bohrung verbunden ist. Mithilfe dieses Gewindelehrdorns 1 können auch Durchgangsgewinde als Gewindeprüfling 9 geprüft werden, wie dies in 3 gezeigt ist.
4 zeigt eine Gewindelehre 2 mit einem Innengewinde am rechten Ende einer Hülse, welche in axialer Richtung eine Gasdurchführung 6 aufweist, wobei die Gasdurchführung 6 am linken Ende der Hülse mit einer Gasversorgung luftdicht verbindbar ist. Mittels der Gewindelehre 2 lassen sich auch Bolzengewinde bzw. Außengewinde prüfen.
5 zeigt eine Anordnung zur Prüfung eines Gewindeprüflings auf Über- und Untermaß, welche wie im Kontext der 1 beschrieben zur Prüfung eines Gewindeprüflings auf Über- und Untermaß verwendet werden kann. Hierfür kann wahlweise der Gewindelehrdorn 1 aus 1 oder 2 oder die Gewindelehre aus 3 verwendet werden.
In 5 ist der Gewindelehrdorn 1 aus 2 eingezeichnet, welcher mit einem Gasvolumen 4 verbunden ist, dessen Druck über ein Manometer 7 gemessen werden kann. Der Gewindelehrdorn 1 ist in einen Gewindeprüfling 9, hier ein Durchgangsinnengewinde, eingeschraubt. Über ein Ventil 8 kann das Gasvolumen 4 mittels einer Gasversorgung 5 wie zuvor erläutert zur Prüfung des Gewindeprüflings 9 auf einen vordefinierten Druck gebracht werden. Als Prüfgas eignet sich Druckluft oder ein anderes ungefährliches Gas.
6 zeigt einen Gewindelehrdorn 1 entsprechend 1, welcher zur Prüfung von Durchgangsgewinden eingesetzt werden kann, da eine am Gewindelehrdorn 1 auf Abstand angebrachte Dichtscheibe 3 in das Durchgangsgewinde eingesetzt wird, welche das Durchgangsgewinde gasdicht abschließt.
Die Dichtscheibe 3 ist hierzu an dem ersten Ende des Gewindelehrdorns 1 mittels Abstandshaltern 10 montiert. Als Abstandshalter eignen sich beispielsweise Stifte aus Stahl, welche am ersten Ende des Gewindelehrdorns 1 eingepresst und verklebt oder eingeschraubt sind. Die Dichtscheibe 3 ist beispielsweise aus Gummi, Silikon oder Viton gefertigt. Sie weist Bohrungen auf, durch die die Abstandshalter 10 gesteckt sind, welche die Dichtscheibe 3 durch einen Bund sicher halten. Der Gewindelehrdorn 1 selbst ist aus Metall, vorzugsweise Stahl, gefertigt.
Anstelle der Abstandshalter 10 kann die Dichtscheibe 3 an dem ersten Ende des Gewindelehrdorns 1 auch unmittelbar oder mittels einer Hülse montiert sein. In diesem Fall müssen jedoch vor der Dichtscheibe 3 radiale Bohrungen im Gewindelehrdorn 1 oder der Hülse vorgesehen werden, welche die zentrische Gasdurchführung 6 nach außen führen.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Die beschriebenen Ausführungsbeispiele, Varianten, Ausführungsformen und Weiterbildungen können frei miteinander kombiniert werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

https://de.wikipedia.org/wiki/Grenzlehre [0002]

Claims

Gewindelehrdorn (1), – mit einem Außengewinde an einem ersten Ende, dadurch gekennzeichnet, dass der Gewindelehrdorn (1) – in axialer Richtung eine Gasdurchführung (6), insbesondere eine Hohlbohrung, aufweist, welche zentrisch aus dem ersten Ende austritt, oder – eine in axialer Richtung nicht durchgängige Gasdurchführung (6) aufweist, welche radial zwischen Windungen des Außengewindes austritt.
Gewindelehrdorn nach Anspruch 1, – bei dem das Außengewinde durch eine den Gewindelehrdorn (1) tangential umlaufende Nut unterbrochen wird, wobei zwischen der Nut und dem ersten Ende insbesondere zwei, drei oder vier Windungen verbleiben, und – bei dem die Gasdurchführung (6) radial aus der Nut austritt.
Gewindelehre (2), – mit einem Innengewinde an einem ersten Ende, dadurch gekennzeichnet, dass – das erste Ende ein Ende einer Hülse ist, welche in axialer Richtung eine Gasdurchführung (6) aufweist, wobei die Gasdurchführung (6) an einem zweiten Ende der Hülse mit einer Gasversorgung (5) luftdicht verbindbar ist.
Anordnung, – mit einem Gewindelehrdorn (1) nach Anspruch 1, bei dem die Gasdurchführung (6) zentrisch aus dem ersten Ende austritt, und – mit einer Dichtscheibe (3), welche geeignet ist, ein zu prüfendes Durchgangsgewinde gasdicht abzuschließen.
Anordnung, – mit einem Gewindelehrdorn (1) nach Anspruch 1 oder 2 oder mit einer Gewindelehre (2) nach Anspruch 3, und – mit einer Drehdurchführung zur Anbindung der Gasdurchführung (6) an ein Gasvolumen (4) und/oder eine Gasversorgung (5).
Anordnung, – mit einem Gewindelehrdorn (1) nach Anspruch 1 oder 2 oder mit einer Gewindelehre (2) nach Anspruch 3, – mit einem Gasvolumen (4), welches mit der Gasdurchführung (6) verbunden ist, – mit einer Gasversorgung (5), über welche das Gasvolumen (4) gespeist wird, und – mit einem Manometer (7), über welches ein Druck des Gasvolumens messbar ist.
Verfahren zur Prüfung eines Gewindeprüflings (9) auf Über- und Untermaß, – bei dem ein Gewindelehrdorn (1) nach Anspruch 1 oder 2 in den Gewindeprüfling (9) eingeschraubt wird, wobei ein Untermaß des Gewindeprüflings (9) anhand eines erforderlichen Drehmoments für das Einschrauben geprüft wird, – bei dem ein an die Gasdurchführung (6) des Gewindelehrdorns (2) angeschlossenes Gasvolumen (4) auf einen vorgegebenen Druck gebracht wird, und – bei dem ein Druckabfall in einem vorgegebenen Zeitraum oder ein Zeitraum für einen vorgegeben Druckabfall gemessen und mit einem Schwellwert verglichen wird, wodurch ein Übermaß des Gewindeprüflings (9) geprüft wird.
Verfahren zur Prüfung eines Gewindeprüflings (9) auf Über- und Untermaß, – bei dem eine Gewindelehre (2) nach Anspruch 3 auf den Gewindeprüfling (9) aufgeschraubt wird, wobei ein Untermaß des Gewindeprüflings (9) anhand eines erforderlichen Drehmoments für das Aufschrauben geprüft wird, – bei dem ein an die Gasdurchführung (6) der Gewindelehre (2) angeschlossenes Gasvolumen (4) auf einen vorgegebenen Druck gebracht wird, und – bei dem ein Druckabfall in einem vorgegebenen Zeitraum oder ein Zeitraum für einen vorgegeben Druckabfall gemessen und mit einem Schwellwert verglichen wird, wodurch ein Übermaß des Gewindeprüflings (9) geprüft wird.