DE102021127084A1

DE102021127084A1 - Verfahren zum Ermitteln einer ein Drehmoment charakterisierenden Größe für einen Schraubvorgang sowie Prüfvorrichtung

Info

Publication number: DE102021127084A1
Application number: DE102021127084.7A
Authority: DE
Inventors: Martin Mang; Robert Weinmann; Konrad Schimming
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2021-10-19
Filing date: 2021-10-19
Publication date: 2023-04-20

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer ein Drehmoment (2) charakterisierenden Größe (3) für einen Schraubvorgang, bei welchem eine Schraube (4) mittels eines Schraubwerkzeugs (8) mit dem Drehmoment (2) beaufschlagt und dadurch in ein Gewindeelement (7) eingeschraubt wird, wobei als Schraube (4) eine Abreißschraube (10) verwendet wird, welche dazu ausgelegt ist, bei einem definierten, die Abreißschraube (10) beaufschlagenden Schwellenwert (12) des Drehmoments (2) infolge des Beaufschlagens an einer Abreißstelle (13) der Abreißschraube (10) zu versagen, wobei in Abhängigkeit davon, ob das Versagen (14) der Abreißschraube (10) auftritt, die das Drehmoment (2) charakterisierende Größe (3) ermittelt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer ein Drehmoment charakterisierenden Größe für einen Schraubvorgang gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Prüfvorrichtung zum Ermitteln einer ein Drehmoment charakterisierenden Größe für einen Schraubvorgang gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8.
Aus dem allgemeinen Stand der Technik ist ein Schraubwerkzeug, welches eine Messeinrichtung aufweist, als bekannt zu entnehmen. Mittels der Messeinrichtung ist ein Drehmoment erfassbar, mit welchem eine Schraube mittels des Schraubwerkzeugs beaufschlagt wird und dadurch in ein Gewindeelement eingeschraubt wird. Ein solches herkömmliches Schraubwerkzeug kann beispielsweise als Messschlüssel bezeichnet werden.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Ermitteln einer ein Drehmoment charakterisierenden Größe für einen Schraubvorgang sowie eine Prüfvorrichtung zum Ermitteln einer ein Drehmoment charakterisierenden Größe für einen Schraubvorgang zu schaffen, sodass eine Reproduzierbarkeit des Schraubvorgangs besonders erhöht werden kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zum Ermitteln einer ein Drehmoment charakterisierenden Größe für einen Schraubvorgang mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Prüfvorrichtung zum Ermitteln einer ein Drehmoment charakterisierenden Größe für einen Schraubvorgang mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und der Beschreibung.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer ein Drehmoment charakterisierenden Größe für einen Schraubvorgang, insbesondere einen Einschraubvorgang. Bei dem Verfahren wird eine Schraube mittels eines Schraubwerkzeugs mit dem Drehmoment beaufschlagt und dadurch in ein Gewindeelement eingeschraubt. Mit anderen Worten ausgedrückt wird von dem Schraubwerkzeug das Drehmoment bereitgestellt, welches auf die Schraube aufgebracht wird, wodurch die Schraube infolge des auf die Schraube aufgebrachten Drehmoments in das Gewindeelement eingeschraubt wird.
Die Schraube kann durch das Beaufschlagen mit dem Drehmoment um einen Drehwinkel um eine Mittelachse der Schraube relativ zu dem Gewindeelement verdreht werden, wodurch die Schraube in das Gewindeelement eingeschraubt werden kann. Unter der Mittelachse der Schraube kann insbesondere eine Längsachse der Schraube verstanden werden.
Ein separat von der Schraube und dem Schraubwerkzeug ausgebildetes Prüfhilfsmittel kann das Gewindeelement aufweisen. Somit kann die Schraube durch das Beaufschlagen der Schraube in das Gewindeelement des Prüfhilfsmittels eingeschraubt werden. Das Verfahren kann insbesondere als Prüfverfahren bezeichnet werden.
Unter dem Drehmoment kann insbesondere ein Anziehdrehmoment verstanden werden. Dies bedeutet, dass die Schraube mit dem Anziehdrehmoment in das Gewindeelement eingedreht, insbesondere angezogen beziehungsweise festgezogen werden kann. Das Anziehdrehmoment kann insbesondere als Anzugsdrehmoment bezeichnet werden.
Um eine Reproduzierbarkeit, insbesondere eine Wiederholpräzision, des Schraubvorgangs besonders erhöhen zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass als die Schraube eine Abreißschraube verwendet wird, welche dazu ausgelegt ist, bei einem definierten, die Abreißschraube beaufschlagenden Schwellenwert des Drehmoments infolge des Beaufschlagens an einer, insbesondere definierten, Abreißstelle der Abreißschraube, insbesondere gezielt, zu versagen. Mit anderen Worten ausgedrückt wird die Abreißschraube mittels des Schraubwerkzeugs mit dem Drehmoment, insbesondere dem Anziehdrehmoment, beaufschlagt und dadurch in das Gewindeelement eingeschraubt, wobei die Abreißschraube dazu ausgebildet ist, bei dem definierten, die Abreißschraube beaufschlagenden Schwellenwert des Drehmoments, insbesondere des Anziehdrehmoments, infolge des Beaufschlagens an der, insbesondere definierten, Abreißstelle der Abreißschraube, insbesondere gezielt, zu versagen.
Darunter, dass die Abreißschraube dazu ausgelegt ist, bei dem definierten, die Abreißschraube beaufschlagenden Schwellenwert des Drehmoments infolge des Beaufschlagens an der Abreißstelle zu versagen, kann insbesondere verstanden werden, dass die Abreißschraube bei einem Konstruktionsprozess beziehungsweise Entwicklungsprozess der Abreißschraube gezielt derart ausgestaltet worden ist, dass die Abreißschraube an der Abreißstelle infolge des die Abreißschraube, insbesondere die Abreißstelle, beaufschlagenden Drehmoments versagt, wenn das Drehmoment dem Schwellenwert entspricht oder den Schwellenwert überschreitet. Somit kann unter der Abreißstelle insbesondere eine Sollbruchstelle der Abreißschraube verstanden werden.
Somit weist die Abreißschraube einen definierten Einsatzzweck auf, nämlich infolge des auf die Abreißschraube, insbesondere die Abreißstelle, wirkenden Drehmoments, insbesondere bei dem Schwellenwert, gezielt zu versagen. Die Abreißschraube kann insbesondere als Abrissschraube bezeichnet werden.
Unter dem Versagen der Abreißschraube an der Abreißstelle kann insbesondere ein Bruch der Abreißschraube an der Abreißstelle oder eine, insbesondere besonders ausgeprägte, plastische Verformung an der Abreißstelle verstanden werden. Die Abreißschraube kann somit infolge des Beaufschlagens durch das Drehmoment, insbesondere an der Abreißstelle, beschädigt oder zerstört werden.
Des Weiteren ist es vorgesehen, dass in Abhängigkeit davon, ob das Versagen der Abreißschraube auftritt, die das Drehmoment charakterisierende Größe ermittelt wird. Mit anderen Worten ausgedrückt wird in Abhängigkeit von dem Versagen der Abreißschraube an der Abreißstelle die das Drehmoment charakterisierende Größe ermittelt. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt wird, wenn das Versagen der Abreißschraube auftritt, ein erster Wert beziehungsweise ein erster Wertebereich der das Drehmoment charakterisierenden Größe ermittelt, und wenn das Versagen der Abreißschraube unterbleibt, wird ein von dem ersten Wert beziehungsweise dem ersten Wertebereich unterschiedlicher, zweiter Wert beziehungsweise zweiter Wertebereich der das Drehmoment charakterisierenden Größe ermittelt. Wieder in anderen Worten ist das Versagen der Abreißschraube beziehungsweise das Auftreten und/oder Unterbleiben des Versagens der Abreißschraube eine Eingangsgröße zum Ermitteln der das Drehmoment charakterisierenden Größe.
Unter der das Drehmoment charakterisierenden Größe kann insbesondere ein Kriterium des Drehmoments beziehungsweise für das Drehmoment verstanden werden.
Die das Drehmoment charakterisierende Größe kann ein Drehmomentwert des Drehmoments beziehungsweise ein Wertebereich des Drehmoments sein. Alternativ oder zusätzlich kann mittels der das Drehmoment charakterisierenden Größe auf den Drehmomentwert beziehungsweise den Wertebereich geschlossen werden. Das heißt, in Abhängigkeit von der das Drehmoment charakterisierenden Größe kann der Drehmomentwert beziehungsweise der Wertebereich des Drehmoments ermittelt werden.
Der Erfindung liegen insbesondere die folgenden Erkenntnisse und Überlegungen zugrunde:

Eine Baugruppe kann in ihrem vollständig hergestellten Zustand wenigstens zwei mittels einer Schraubverbindung verbundene Bauelemente umfassen. Bei einem von dem Prüfverfahren unterschiedlichen Herstellungsprozess, insbesondere Serienherstellungsprozess, kann die Baugruppe gefertigt beziehungsweise montiert werden. Dabei können die separat voneinander ausgebildeten Bauelemente mittels Verschrauben mittels einem separat von der Schraube beziehungsweise der Abreißschraube ausgebildeten Schraubenelement miteinander verbunden werden. Dabei kann das Schraubenelement in jeweilige Gewinde der Bauelemente beziehungsweise in ein Gewinde eines der Bauelemente eingeschraubt werden.

Somit umfasst der Herstellungsprozess vorzugsweise den Schraubvorgang, bei welchem das Schraubenelement mit dem Drehmoment beaufschlagt wird und dadurch in das Gewinde eingeschraubt wird. Das Schraubenelement ist vorzugsweise nicht als Abreißschraube ausgebildet.
Unter dem Serienherstellungsprozess kann insbesondere verstanden werden, dass die Bauelemente Serienteile sind, insbesondere Serienteile einer automobilen Massenproduktion.
Vorzugsweise wird bei dem Herstellungsprozess das Schraubenelement mittels des gleichen, insbesondere desselben, Schraubwerkzeugs mit dem Drehmoment beaufschlagt wie bei dem Prüfverfahren, bei welchem die Abreißschraube mit dem Drehmoment beaufschlagt wird. Mit anderen Worten ausgedrückt wird bei dem Herstellungsverfahren und dem Prüfverfahren vorzugsweise das gleiche, insbesondere dasselbe, Schraubwerkzeug verwendet.
Alternativ können bei dem Herstellungsprozess und dem Prüfverfahren jeweils voneinander unterschiedliche Schraubwerkzeuge verwendet werden. Dabei sind die Schraubwerkzeuge vorzugsweise zumindest ähnlich beziehungsweise zumindest teilweise baugleich.
Das Prüfverfahren kann für den Herstellungsprozess vorgesehen sein. Dies bedeutet, dass das Prüfverfahren dazu vorgesehen sein kann, Erkenntnisse für den Herstellungsprozess zu gewinnen, insbesondere den Herstellungsprozess besonders zu optimieren. Das Prüfverfahren kann eine Simulation der Verschraubung des Herstellungsprozesses sein, insbesondere ein physikalisches beziehungsweise nichtvirtuelles Experiment.
Mittels des Prüfverfahrens kann durch das Verwenden der Abreißschraube die das Drehmoment charakterisierende Größe für den Schraubvorgang des Herstellungsprozesses, insbesondere für das Verbinden der Bauelemente mittels des Schraubenelements, experimentell ermittelt werden. Um die das Drehmoment charakterisierende Größe zu ermitteln, wird die Abreißschraube mittels des Schraubwerkzeugs mit dem Drehmoment beaufschlagt und dadurch in das Gewindeelement, insbesondere in das Gewindeelement des Prüfhilfsmittels, eingeschraubt. Somit wird das Ermitteln der das Drehmoment charakterisierenden Größe in ein zu verschraubendes Testelement beziehungsweise in eine Prüfvorrichtung ausgelagert. Dabei ist die Abreißschraube das Testelement beziehungsweise die Prüfvorrichtung umfasst die Abreißschraube. Dies bedeutet, dass die das Drehmoment charakterisierende Größe nicht direkt bei dem Herstellungsprozess beziehungsweise nicht während des Herstellungsprozesses ermittelt wird, sondern bei dem Prüfverfahren.
Das Prüfhilfsmittel kann separat von wenigstens einem der Bauelemente, insbesondere von beiden Bauelementen, ausgebildet sein. Das Prüfhilfsmittel kann unterschiedlich zu wenigstens einem der Bauelemente sein, insbesondere zu beiden Bauelementen. Eine Geometrie des Prüfhilfsmittels, insbesondere hinsichtlich des Gewindeelements, kann zumindest ähnlich, insbesondere identisch, zu wenigstens einem der Bauelemente sein, insbesondere zu beiden Bauelementen. Alternativ kann wenigstens eines der Bauelemente als das Prüfhilfsmittel bei dem Prüfverfahren verwendet werden.
Um insbesondere eine Sicherheit der Schraubverbindung besonders erhöhen zu können, kann es üblicherweise vorgesehen sein, das Schraubenelement bei dem Herstellungsprozess mit einem definierten Drehmomentwert des Drehmoments in ein Gewindeelement einzuschrauben beziehungsweise anzuziehen. Dadurch kann eine definierte Vorspannkraft des Schraubenelements beziehungsweise der Schraubverbindung realisiert werden. Bei einem herkömmlichen Prüfverfahren kann es vorgesehen sein, das Drehmoment beziehungsweise den Drehmomentwert, insbesondere während des Herstellungsprozesses, mittels eines Schraubwerkzeugs zu ermitteln, welches eine Messeinrichtung zum Erfassen beziehungsweise Messen des Drehmoments beziehungsweise des Drehmomentwerts aufweist. Bei einigen Schraubfällen beziehungsweise Schraubvorgängen kann es möglich sein, dass das Drehmoment beziehungsweise der Drehmomentwert mittels des herkömmlichen, die Messeinrichtung aufweisenden, Schraubwerkzeugs nicht erfassbar ist beziehungsweise lediglich unzureichend, insbesondere besonders unpräzise, erfassbar ist. Dadurch kann bei dem Herstellungsverfahren beziehungsweise dem Schraubvorgang eine Wiederholpräzision des Schraubvorgangs und somit eine Reproduzierbarkeit des Schraubvorgangs besonders gering beziehungsweise unzureichend sein.
Demgegenüber kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Reproduzierbarkeit des Schraubvorgangs beziehungsweise die Wiederholpräzision des Schraubvorgangs besonders erhöht werden. Dies kann insbesondere dadurch erzielt werden, dass die das Drehmoment charakterisierende Größe nicht mittels einer Messeinrichtung des Schraubwerkzeugs und insbesondere nicht während des Herstellungsprozesses ermittelt wird, sondern unter Anwendung der speziell hierfür ausgelegten Abreißschraube, insbesondere separat von dem Herstellungsprozess, ermittelt wird. Dadurch können Aussagen zur Wiederholpräzision des Schraubvorgangs beziehungsweise des Schraubwerkzeugs getroffen werden. Somit kann auf eine Genauigkeit des Schraubvorgangs beziehungsweise des Schraubwerkzeugs, insbesondere für den Herstellungsprozess, rückgeschlossen werden.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens gewonnene Erkenntnisse, insbesondere hinsichtlich der das Drehmoment charakterisierenden Größe, können, insbesondere direkt, auf den Herstellungsprozess übertragen werden. Dabei kann beispielweise in Abhängigkeit von der ermittelten das Drehmoment charakterisierenden Größe die Vorspannkraft der Schraubverbindung des Herstellungsprozesses ermittelt werden. Dadurch kann die Reproduzierbarkeit beziehungsweise die Wiederholpräzision bei dem Herstellungsprozess besonders erhöht werden. Somit kann die Sicherheit der Schraubverbindung bei dem Serienprozess mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders erhöht werden.
Beispielsweise weist die Abreißschraube einen definierten Reibwert auf, wodurch die Abreißschraube infolge des Beaufschlagens durch das Drehmoment an der Abreißstelle gezielt, insbesondere bei einem gezielten Drehomentwert des Drehmoments, versagen kann. Unter dem Reibwert kann insbesondere ein eine mechanische Reibung charakterisierender Wert verstanden werden, wobei die Reibung in einer Reibpaarung zwischen der Abreißschraube und dem Gewindeelement beziehungsweise dem Prüfhilfsmittel vorliegen kann.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass als das Schraubwerkzeug ein Impulsschraubwerkzeug verwendet wird, mittels welchem die Abreißschraube mit dem Drehmoment beaufschlagt wird. Mit anderen Worten ausgedrückt wird die Schraube mittels des Impulsschraubwerkzeugs mit dem Drehmoment beaufschlagt und dadurch in das Gewindeelement eingeschraubt. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt wird das auf die Abreißschraube aufgebrachte Drehmoment mittels des Impulsschraubwerkzeugs bereitgestellt.
Vorzugsweise wird bei dem Herstellungsprozess zum Verschrauben der Bauelemente ebenfalls das Impulsschraubwerkzeug beziehungsweise ein Impulsschraubwerkzeug verwendet.
Unter dem Impulsschraubwerkzeug kann insbesondere ein Werkzeug zum Eindrehen und Lösen von Schrauben oder Muttern verstanden werden. Das Impulsschraubwerkzeug weist einen Antriebsmotor auf, mittels welchem das Impulsschraubwerkzeug betrieben werden kann. Das heißt, über den Antriebsmotor kann das Drehmoment mittelbar bereitgestellt werden, mittels welchem die Schraube zum Eindrehen in das Gewindeelement beaufschlagbar beziehungsweise beaufschlagt wird. Dabei kann das Drehmoment über eine Abtriebsspindel des Impulsschraubwerkzeugs, insbesondere direkt, auf die Schraube übertragen werden. Bei dem Impulsschraubwerkzeug ist die Abtriebsspindel nicht mechanisch mit dem Antriebsmotor verbunden. Eine Kraftübertragung beziehungsweise Drehmomentübertragung zwischen dem Antriebsmotor und der Abtriebsspindel erfolgt vorzugsweise über ein Fluid, beispielsweise Öl. Mit anderen Worten ausgedrückt sind der Antriebsmotor und die Abtriebsspindel über das Fluid, insbesondere drehmomentenübertragend, miteinander gekoppelt, wodurch die Abtriebsspindel über das Fluid von dem Antriebsmotor angetrieben werden kann.
Mittels der Impulsschraubtechnik beziehungsweise mittels des Impulsschraubwerkzeugs kann die Schraubverbindung, insbesondere bei dem Herstellungsprozess, mit besonders hoher Vorspannkraft realisiert werden. Das heißt, die mittels des Impulsschraubwerkzeugs beziehungsweise Impulsschraubtechnik ausgebildete Schraubverbindung kann eine besonders hohe Vorspannkraft aufweisen. Somit kann das Impulsschraubwerkzeug beziehungsweise die Impulsschraubtechnik für hochverspannte Schraubverbindungen eingesetzt werden.
Ein Einstellen des Impulsschraubwerkzeugs auf einen bestimmten Drehmomentwert des Drehmoments, insbesondere des Anziehdrehmoments, kann, insbesondere im Vergleich zu einem klassischen Schraubwerkzeug, beispielsweise einem Drehmomentschlüssel, insbesondere bei dem Herstellungsprozess, nicht möglich sein. Mit anderen Worten ausgedrückt kann das von dem Impulsschraubwerkzeug auf die Schraube beziehungsweise das Schraubenelement aufgebrachte Drehmoment keinen vordefinierten, insbesondere exakten, Drehmomentwert aufweisen, welcher von dem Impulsschraubwerkzeug gezielt vorgebbar ist. Konventionelle Messtechnik, welche zum Erfassen des Drehmoments während des Herstellungsprozess beziehungsweise des Verschraubens ausgebildet ist, kann üblicherweise besonders unpräzise sein. Dies kann insbesondere dadurch bewirkt werden, dass das von dem Impulsschraubwerkzeug bereitgestellte Drehmoment üblicherweise einen oszillierenden Drehmomentenverlauf aufweisen kann, wobei in Folge des oszillierenden Drehmomentenverlaufs das von der konventionellen Messtechnik erfasste Drehmoment lediglich besonders unpräzise erfasst werden kann. Dies bedeutet, dass, insbesondere bei dem Herstellungsprozess, ein Niveau der Verschraubung, insbesondere ein Niveau des Drehmoments, sowie die damit verbundenen Vorspannkräfte lediglich mittels, insbesondere vergleichender Messungen, eingestellt beziehungsweise ermittelt werden können. Somit kann bei der Verwendung des Impulsschraubwerkzeugs beziehungsweise der Impulsschraubtechnik in dem Herstellungsprozess, insbesondere wenn die vergleichenden Messungen unterbleiben, die Reproduzierbarkeit beziehungsweise die Wiederholpräzision besonders schlecht beziehungsweise unzureichend sein.
Demgegenüber kann mittels der als Testelement bei dem Prüfverfahren verwendeten Abreißschraube die Reproduzierbarkeit beziehungsweise die Wiederholpräzision bei dem Impulsschraubwerkzeug beziehungsweise der Impulsschraubtechnik besonders erhöht werden. Beispielweise wird bei dem Prüfverfahren die Reproduzierbarkeit beziehungsweise die Wiederholpräzision experimentell ermittelt. Dabei gewonnen Erkenntnisse können auf den Herstellungsprozess übertragen werden. Somit kann bei dem Herstellungsprozess bei der mittels des Impulsschraubwerkzeugs beziehungsweise der Impulsschraubtechnik ausgebildet Schraubverbindung die Reproduzierbarkeit besonders erhöht werden. Dadurch kann die Sicherheit der mittels des Impulsschraubwerkzeugs ausgebildeten Schraubverbindung besonders erhöht werden.
Vorzugsweise wird die das Drehmoment charakterisierende Größe in Abhängigkeit von wenigstens einem Materialkennwert der Abreißschraube ermittelt. Der Materialkennwert der Abreißschraube ist beispielsweise eine Festigkeit beziehungsweise ein Festigkeitswert eines Materials der Abreißschraube oder der Reibwert. Die Festigkeit kann eine Zugfestigkeit und/oder Druckfestigkeit und/oder Biegefestigkeit und/oder Torsionsfestigkeit und/oder Scherfestigkeit sein beziehungsweise umfassen.
Vorzugsweise hängt das Versagen der Abreißschraube, insbesondere an der Abreißstelle, von dem Materialkennwert ab. Dies bedeutet, dass, wenn die Abreißschraube einen ersten Materialkennwert aufweist, bei einem ersten Wert des Schwellenwerts die Abreißschraube infolge des Druckseite versagt und dass, wenn die Schraube einen von dem ersten Materialkennwert unterschiedlichen, insbesondere gegenüber dem ersten Materialkennwert größeren, zweiten Materialkennwert aufweist, die Abreißschraube durch das Drehmoment bei einem von dem ersten Wert des Schwellenwerts unterschiedlichen, insbesondere gegenüber dem ersten Wert des Schwellenwerts größeren, zweiten Wert des Schwellenwerts versagt. Somit hängt das Versagen der Abreißschraube von dem Materialkennwert ab.
Beispielsweise wird die Abreißschraube gezielt derart ausgelegt, dass die Abreißschraube den, insbesondere definierten, Materialkennwert aufweist. Somit kann die das Drehmoment charakterisierende Größe, insbesondere aufgrund der Auslegung, in Abhängigkeit von dem Materialkennwert ermittelt werden.
Vorzugsweise wird die das Drehmoment charakterisierende Größe in Abhängigkeit von wenigstens einer Korrekturgröße ermittelt. Mit anderen Worten ausgedrückt wird der erste Wert beziehungsweise erste Wertebereich der das Drehmoment charakterisierenden Größe ermittelt, wenn die Korrekturgröße einen ersten Korrekturwert aufweist, und der zweite Wert beziehungsweise der zweite Wertebereich der das Drehmoment charakterisierenden Größe wird ermittelt, wenn die Korrekturgröße einen von dem ersten Korrekturwert unterschiedlichen, zweiten Korrekturwert aufweist. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt ist die Korrekturgröße eine Eingangsgröße zum Ermitteln der das Drehmoment charakterisierenden Größe. Durch die Korrekturgröße beziehungsweise das Verwenden der Korrekturgröße bei dem Verfahren kann die das Drehmoment charakterisierende Größe besonders präzise ermittelt werden.
Beispielsweise ist die Korrekturgröße ein Maß für eine Wahrscheinlichkeit beziehungsweise ein Maß für eine Verteilung. Beispielsweise ist die Korrekturgröße eine, insbesondere bekannte, Streuung einer mechanischen Belastung, bei welcher die Abreißschraube, insbesondere an der Abreißstelle, infolge der mechanischen Belastung versagt. Mit anderen Worten ausgedrückt kann die Korrekturgröße eine Streuung des zu erwartenden Schwellenwerts des Drehmoments sein, wobei unter dem Schwellenwert des Drehmoments insbesondere ein Abrissmoment der Abreißschraube verstanden werden kann.
In weiterer Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass wenn das Versagen der Abreißschraube auftritt, insbesondere als die das Drehmoment charakterisierende Größe, ermittelt wird, dass der Drehmomentwert des die Schraube, insbesondere die Abreißschraube, beaufschlagenden Drehmoments zumindest dem Schwellenwert entspricht. Mit anderen Worten ausgedrückt wird, wenn die Abreißschraube infolge des die Abreißschraube beaufschlagenden Drehmoments versagt, ermittelt, dass der Drehmomentwert des Drehmoments dem Schwellenwert entspricht oder größer ist als der Schwellenwert. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt wird, wenn das Versagen der Abreißschraube auftritt, ein Wertebereich des Drehmoments ermittelt, wobei eine untere Grenze des Wertebereichs des Drehmoments der Schwellenwert ist. Dadurch kann die das Drehmoment charakterisierende Größe besonders vorteilhaft ermittelt werden. Somit kann eine besonders präzise Aussage zu der Wiederholpräzision des Schraubvorgangs getroffen werden.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass wenn das Versagen der Abreißschraube unterbleibt, insbesondere als die das Drehmoment charakterisierende Größe, ermittelt wird, dass der Drehmomentwert des die Schraube, insbesondere die Abreißschraube, beaufschlagenden Drehmoments kleiner als der Schwellenwert ist. Mit anderen Worten ausgedrückt wird ermittelt, dass der Drehmomentwert des die Schraube beziehungsweise die Abreißschraube beaufschlagenden Drehmoments geringer ist als der Schwellenwert, wenn die Abreißschraube der Beaufschlagung durch das Drehmoment standhält. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt wird, wenn das Versagen der Abreißschraube unterbleibt, ein, insbesondere von dem ersten Wertebereich des Drehmoments unterschiedlicher, zweiter Wertebereich des die Schraube beziehungsweise die Abreißschraube beaufschlagenden Drehmoments ermittelt, wobei der zweite Wertebereich nach oben hin von dem Schwellenwert begrenzt ist. Dadurch kann die das Drehmoment charakterisierende Größe besonders vorteilhaft ermittelt werden. Somit kann eine besonders präzise Aussage zu der Wiederholpräzision des Schraubvorgangs getroffen werden.
In weiterer Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass das Beaufschlagen der Abreißschraube mit dem Drehmoment beendet wird, wenn eine Zeitspanne, in welcher die Abreißschraube mit dem Drehmoment beaufschlagt wird, einen definierten, insbesondere vordefinierten, Zeitschwellenwert überschreitet. Mit anderen Worten ausgedrückt wird das Beaufschlagen der Abreißschraube mit dem Drehmoment unterbrochen beziehungsweise abgebrochen, wenn das Versagen der Abreißschraube, insbesondere an der Abreißstelle, nach einer, insbesondere vordefinierten, Zeitdauer, innerhalb welcher die Abreißschraube mit dem Drehmoment beaufschlagt worden ist, noch nicht aufgetreten ist.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass das Beaufschlagen der Abreißschraube mit dem Drehmoment beendet wird, wenn die Zeitspanne, in welcher die Abreißschraube mit dem Drehmoment beaufschlagt wird, den definierten Zeitschwellenwert überschreitet, wobei dann ermittelt wird, dass der Drehmomentwert des die Schraube beaufschlagenden Drehmoments kleiner als der Schwellenwert ist.
In einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass eine separat von der Abreißschraube ausgebildete, zweite Abreißschraube mittels des Schraubwerkzeugs, insbesondere des Impulsschraubwerkzeugs, mit dem Drehmoment beaufschlagt wird und dadurch in ein, insbesondere als zweites Gewindeelement bezeichnetes, Gewindeelement eingeschraubt wird, wobei die zweite Abreißschraube dazu ausgelegt ist, bei einem definierten, die zweite Abreißschraube beaufschlagenden, gegenüber dem Schwellenwert größeren, zweiten Schwellenwert des Drehmoments infolge des Beaufschlagens an einer, insbesondere definierten, Abreißstelle der zweiten Abreißschraube, insbesondere gezielt, zu versagen. Mit anderen Worten ausgedrückt wird das Drehmoment auf die zweite Abreißschraube aufgebracht, wodurch die zweite Abreißschraube in das zweite Gewindeelement eingedreht beziehungsweise festgedreht wird, wobei die zweite Abreißschraube derart ausgestaltet ist, dass die zweite Abreißschraube durch das die zweite Abreißschraube, insbesondere die Abreißstelle der zweiten Abreißschraube, beaufschlagende Drehmoment an der Abreißstelle der zweiten Schraube versagt. Es ist vorgesehen, dass in Abhängigkeit davon, ob das Versagen der zweiten Schraube auftritt, die das Drehmoment charakterisierende Größe ermittelt wird. Mit anderen Worten ausgedrückt wird in Abhängigkeit von dem Versagen der zweiten Abreißschraube die das Drehmoment charakterisierende Größe ermittelt. Wieder in anderen Worten ist das Versagen der zweiten Abreißschraube beziehungsweise das Auftreten und/oder Unterbleiben des Versagens der zweiten Abreißschraube eine, insbesondere zusätzlich zu der Eingangsgröße vorgesehen, zweite Eingangsgröße zum Ermitteln der das Drehmoment charakterisierenden Größe.
Insbesondere dadurch, dass die das Drehmoment charakterisierende Größe in Abhängigkeit von dem Versagen der ersten Abreißschraube und in Abhängigkeit von dem Versagen der zweiten Abreißschraube ermittelt wird, kann die das Drehmoment charakterisierende Größe besonders vorteilhaft, insbesondere besonders präzise, ermittelt werden.
Beispielweise wird wenn das Versagen der zweiten Abreißschraube auftritt, ein dritter Wert beziehungsweise ein dritter Wertebereich der das Drehmoment charakterisierenden Größe ermittelt und wenn das Versagen der zweiten Abreißschraube unterbleibt, wird ein von dem dritten Wert beziehungsweise dem dritten Wertebereich der das Drehmoment charakterisierenden Größe unterschiedlicher, vierter Wert beziehungsweise vierter Wertebereich der das Drehmoment charakterisierenden Größe ermittelbar.
Der dritte Wert der das Drehmoment charakterisierenden Größe kann unterschiedlich zu dem ersten und/oder dem zweiten Wert der das Drehmoment charakterisierenden Größe sein. Der vierte Wert der das Drehmoment charakterisierenden Größe kann unterschiedlich zu dem ersten und/oder dem zweiten Wert der das Drehmoment charakterisierenden Größe sein. Der dritte Wertebereich der das Drehmoment charakterisierenden Größe kann unterschiedlich zu dem ersten und/oder dem zweiten Wertebereich der das Drehmoment charakterisierenden Größe sein. Der vierte Wertebereich der das Drehmoment charakterisierenden Größe kann unterschiedlich zu dem ersten und/oder dem zweiten Wertebereich der das Drehmoment charakterisierenden Größe sein.
In weiterer Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass wenn das Versagen der Abreißschraube auftritt und das Versagen der zweiten Abreißschraube unterbleibt, insbesondere als die das Drehmoment charakterisierende Größe, ermittelt wird, dass der Drehmomentwert des die jeweilige Abreißschraube beaufschlagenden Drehmoments größer als der Schwellenwert und kleiner als der zweite Schwellenwert ist. Mit anderen Worten ausgedrückt wird, wenn die Abreißschraube infolge des die Abreißschraube beaufschlagenden Drehmoments versagt und wenn das Versagen der zweiten Abreißschraube unterbleibt, ein dritter Wertebereich des Drehmoments ermittelt, welcher nach unten hin durch den Schwellenwert begrenzt ist und nach oben hin durch den zweiten Schwellenwert begrenzt ist. Somit ist der Schwellenwert eine untere Grenze des dritten Wertebereichs und der zweite Schwellenwert ist eine obere Grenze des dritten Wertebereichs. Dadurch kann die das Drehmoment charakterisierende Größe besonders vorteilhaft, insbesondere besonders präzise ermittelt werden. Dadurch kann die Reproduzierbarkeit beziehungsweise die Wiederholpräzision des Schraubvorgangs besonders erhöht werden.
Vorzugsweise ist das Schraubwerkzeug, mittels welchem die zweite Abreißschraube mit dem Drehmoment beaufschlagt wird, das gleiche, insbesondere dasselbe, Schraubwerkzeug, mittels welchem die Abreißschraube mit dem Drehmoment beaufschlagt wird.
Vorzugsweise ist das insbesondere als erstes Gewindeelement bezeichnete Gewindeelement, in welches die insbesondere als erste Abreißschraube bezeichnete Abreißschraube eingeschraubt wird, separat von dem zweiten Gewindeelement ausgebildet, in welches die zweite Abreißschraube eingeschraubt wird. Das Prüfhilfsmittel kann das erste und das zweite Gewindeelement umfassen. Alternativ kann das Prüfhilfsmittel das erste Gewindeelement umfassen und ein separat von dem Prüfhilfsmittel ausgebildetes, zweites Prüfhilfsmittel kann das zweite Gewindeelement umfassen. Vorzugsweise sind die Gewindeelemente baugleich. Vorzugsweise sind die Prüfhilfsmittel baugleich.
Vorzugsweise ist das Schraubwerkzeug, mittels welchem die Abreißschraube beziehungsweise die Schraube mit dem Drehmoment beaufschlagt wird, das gleiche, insbesondere dasselbe, Schraubwerkzeug, mittels welchem bei dem Herstellungsprozess die Verschraubung durchgeführt beziehungsweise ausgebildet wird.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung zum Ermitteln einer ein Drehmoment charakterisierenden Größe für einen Schraubvorgang, insbesondere für einen Einschraubvorgang beziehungsweise für eine Schraubverbindung. Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt. Die Prüfvorrichtung weist wenigstens eine Schraube auf, welche mittels eines Schraubwerkzeugs, insbesondere eines Impulsschraubwerkzeugs, mit dem Drehmoment beaufschlagbar ist und dadurch in ein Gewindeelement einschraubbar ist. Die Prüfvorrichtung kann insbesondere als Prüfmittel bezeichnet werden.
Um eine Reproduzierbarkeit beziehungsweise Wiederholpräzision des Schraubvorgangs besonders erhöhen zu können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Schraube derart als Abreißschraube ausgebildet ist, bei einem definierten, die Abreißschraube beaufschlagenden Schwellenwert des Drehmoments infolge des Beaufschlagens an einer, insbesondere definierten, Abreißstelle der Abreißschraube, insbesondere gezielt, zu versagen. Mit anderen Worten ausgedrückt ist die Schraube, welche mittels des Schraubwerkzeugs mit dem Drehmoment beaufschlagbar ist und dadurch in das Gewindeelement einschraubbar ist, eine, insbesondere konstruktiv, derart ausgelegte Abreißschraube, dass die Abreißschraube durch eine auf die Abreißschraube, insbesondere die Abreißstelle, wirkende und durch das Drehmoment bewirkte mechanische Belastung, insbesondere mechanische Spannung, gezielt versagt, wenn das Drehmoment zumindest dem, insbesondere vordefinierten, Schwellenwert des Drehmoments entspricht. In Abhängigkeit davon, ob das Versagen der Abreißschraube auftritt ist die das Drehmoment charakterisierende Größe ermittelbar. Mit anderen Worten ausgedrückt ist wenn das Versagen der Abreißschraube auftritt, ein erster Wert beziehungsweise ein erster Wertebereich der das Drehmoment charakterisierenden Größe ermittelbar und wenn das Versagen der Abreißschraube unterbleibt, ist ein von dem ersten Wert beziehungsweise dem ersten Wertebereich der das Drehmoment charakterisierenden Größe unterschiedlicher, zweiter Wert beziehungsweise zweiter Wertebereich der das Drehmoment charakterisierenden Größe ermittelbar.
In weiterer Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass die Abreißschraube einen einen Antrieb der Abreißschraube umfassenden, ersten Teilbereich und einen von dem ersten Teilbereich entlang einer Mittelachse der Abreißschraube beabstandeten, zweiten Teilbereich aufweist, wobei die Abreißstelle zwischen dem ersten Teilbereich und dem zweiten Teilbereich angeordnet ist. Mit anderen Worten ausgedrückt ist die Abreißstelle in einem dritten Teilbereich der Abreißschraube angeordnet, wobei der dritte Teilbereich zwischen dem ersten und dem zweiten Teilbereich angeordnet ist. Dadurch kann die Abreißstelle besonders vorteilhaft gestaltet werden, wodurch das Versagen der Abreißschraube besonders vorteilhaft realisiert, insbesondere besonders vorteilhaft eingestellt, werden kann.
Unter dem Antrieb kann insbesondere ein Antriebsbereich der Abreißschraube verstanden werden, wobei die Abreißschraube über den Antriebsbereich von dem Schraubwerkzeug, insbesondere dem Impulsschraubwerkzeug, mit dem Drehmoment, insbesondere zum Einschrauben der Abreißschraube in das Gewindeelement, beaufschlagbar ist. Mit anderen Worten ausgedrückt ist die Abreißschraube über den Antriebsbereich mit dem Schraubwerkzeug mechanisch koppelbar, wodurch das von dem Schraubwerkzeug bereitgestellte Drehmoment von dem Schraubwerkzeug über den Antriebsbereich auf die Abreißschraube übertragbar ist, wodurch das Einschrauben der Abreißschraube in das Gewindeelement bewirkbar ist. Wieder mit anderen Worten ausgedrückt ist die Abreißschraube über den Antriebsbereich von dem Schraubwerkzeug, insbesondere dem Impulsschraubwerkzeug, antreibbar.
Unter der Mittelachse der Abreißschraube kann insbesondere eine Längsachse der Abreißschraube verstanden werden.
Vorzugsweise ist der erste Teilbereich als Schraubenkopf beziehungsweise als erster Schraubenkopf der Abreißschraube ausgebildet. Vorzugsweise ist der zweite Teilbereich als zweiter Schraubenkopf der Abreißschraube ausgebildet.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Prüfvorrichtung wenigstens eine separat von der Abreißschraube ausgebildete, zweite Abreißschraube auf, welche mittels des Schraubwerkzeugs mit dem Drehmoment beaufschlagbar ist und dadurch in ein Gewindeelement beziehungsweise in das Gewindeelement einschraubbar ist, wobei die zweite Abreißschraube dazu ausgebildet ist, bei einem definierten, die zweite Abreißschraube beaufschlagenden, gegenüber dem Schwellenwert größeren, zweiten Schwellenwert des Drehmoments infolge des Beaufschlagens an einer, insbesondere definierten, Abreißstelle der zweiten Abreißschraube, insbesondere gezielt, zu versagen. Mit anderen Worten ausgedrückt ist die zweite Abreißschraube, welche mittels des Schraubwerkzeugs mit dem Drehmoment beaufschlagbar ist und dadurch in das Gewindeelement einschraubbar ist, derart, insbesondere konstruktiv, gestaltet, dass die zweite Abreißschraube durch eine auf die zweite Abreißschraube, insbesondere die Abreißstelle der zweiten Abreißschraube, wirkende und durch das Drehmoment bewirkte, mechanische Belastung, insbesondere mechanische Spannung, gezielt versagt, wenn das Drehmoment zumindest dem, insbesondere vordefinierten, zweiten Schwellenwert des Drehmoments entspricht, wobei der zweite Schwellenwert größer als der erste Schwellenwert ist. Zudem ist es vorgesehen, dass in Abhängigkeit davon, ob das Versagen der zweiten Abreißschraube auftritt, die das Drehmoment charakterisierende Größe ermittelbar ist. Mit anderen Worten ausgedrückt ist in Abhängigkeit von dem Versagen der zweiten Abreißschraube, die das Drehmoment charakterisierende Größe ermittelbar.
Die Abreißstelle der zweiten Abreißschraube kann insbesondere als zweite Abreißstelle bezeichnet werden.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar.
Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Teilschnittansicht einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung, mittels welcher ein erfindungsgemäßes Verfahren durchgeführt werden kann; und
2 ein schematisches Verfahrensdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens; und
3 ein schematisches Verfahrensdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einer weiteren Ausführungsform.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt in einer schematischen Teilschnittansicht eine Prüfvorrichtung 1 zum Ermitteln einer ein Drehmoment 2 charakterisierenden Größe 3 für einen Schraubvorgang, insbesondere einen Einschraubvorgang. 2 zeigt ein schematisches Verfahrensdiagramm der das Drehmoment 2 charakterisierenden Größe 3. Das Verfahren kann mittels der Prüfvorrichtung 1 durchgeführt werden.
Die Prüfvorrichtung 1 umfasst eine Schraube 4. Zudem ist in der in 1 gezeigten Teilschnittansicht ein insbesondere als Prüfhilfsmittel 5 bezeichnetes Bauteil dargestellt. Das Prüfhilfsmittel 5 weist eine insbesondere als Gewindebohrung bezeichnete Bohrung 6 auf, welche mit einem Gewindeelement 7 versehen ist. Somit umfasst das Prüfhilfsmittel 5 das Gewindeelement 7. Das Prüfhilfsmittel 5 kann Teil der Prüfvorrichtung 1 sein oder das Prüfhilfsmittel 5 kann separat von der Prüfvorrichtung 1 ausgebildet beziehungsweise vorgesehen sein. Mit anderen Worten ausgedrückt kann die Prüfvorrichtung 1 das Prüfhilfsmittel 5 umfassen oder das Prüfhilfsmittel 5 kann kein Teil der Prüfvorrichtung 1 sein.
Bei dem Verfahren wird die Schraube 4 mittels eines Schraubwerkzeugs 8 mit dem Drehmoment 2 beaufschlagt und dadurch in das Gewindeelement 7 eingeschraubt. Durch das Beaufschlagen der Schraube 4 mit dem Drehmoment 2 kann die Schraube 4 um eine Mittelachse 9 der Schraube 4 relativ zu dem Gewindeelement 7 beziehungsweise dem Prüfhilfsmittel 5 verdreht werden. Durch das Verdrehen kann die Schraube 4 in das Gewindeelement 7 eingeschraubt werden. Somit kann die Schraube 4 infolge des die Schraube 4 beaufschlagenden Drehmoments 2 in dem Gewindeelement 7 festgedreht beziehungsweise angezogen werden. Deshalb kann das Drehmoment 2 insbesondere als Anziehdrehmoment bezeichnet werden. Somit kann mittels des Drehmoments 2 eine Vorspannkraft einer durch die Schraube 4 ausgebildeten Schraubverbindung bewirkt werden.
Das Verfahren kann insbesondere als Prüfprozess beziehungsweise Prüfverfahren bezeichnet werden. Ein Ziel des Verfahrens ist es, Erkenntnisse für einen, insbesondere von dem Prüfverfahren unterschiedlichen, Herstellungsprozess, insbesondere Serienprozess, zu gewinnen. Bei dem Herstellungsprozess beziehungsweise dem Serienprozess werden beispielsweise zwei separat voneinander ausgebildete Bauelemente miteinander verschraubt. Dadurch kann eine die Bauelemente umfassende Baugruppe hergestellt beziehungsweise montiert werden. Somit kann bei dem Serienprozess eine Verschraubung ausgebildet werden, wobei für die Verschraubung ein von der Schraube 4 unterschiedliches und insbesondere als Serienschraube bezeichnetes Schraubenelement verwendet wird. Zum Einschrauben des Schraubenelements in wenigstens ein Gewinde wenigstens eines der Bauelemente kann das Schraubenelement mittels des Schraubwerkzeugs 8 mit dem Drehmoment 2 beaufschlagt werden.
Um eine Reproduzierbarkeit beziehungsweise eine Wiederholpräzision des Schraubvorgangs des Herstellungsprozesses besonders erhöhen zu können, ist es vorgesehen, dass bei dem Verfahren als Schraube 4 eine Abreißschraube 10 verwendet wird. Somit wird die Abreißschraube 10 mittels des Schraubwerkzeugs 8 mit dem Drehmoment 2 beziehungsweise einem Drehmomentwert 11 des Drehmoments 2 beaufschlagt. Die Abreißschraube 10 ist dazu ausgelegt, bei einem definierten, die Abreißschraube 10 beaufschlagenden Schwellenwert 12 des Drehmoments 2 infolge des Beaufschlagens an einer, insbesondere definierten, Abreißstelle 13 der Abreißschraube 10, insbesondere gezielt, zu versagen. Mit anderen Worten ausgedrückt weist die Abreißschraube 10 die Abreißstelle 13 auf, wobei die Abreißschraube 10 beziehungsweise die Abreißstelle 13 dazu ausgelegt ist, an der Abreißstelle 13 zu versagen, wenn eine infolge des Beaufschlagens der Abreißschraube 10 mit dem Drehmoment 2 bewirkte mechanische Belastung, welche auf die Abreißschraube 10 beziehungsweise die Abreißstelle 13 wirkt, größer ist als ein in einem Entwicklungsprozess der Abreißschraube 10 gezielt vordefinierter Belastungswert der mechanischen Belastung. Die Abreißstelle 13 ist somit eine Sollbruchstelle der Abreißschraube 10. Dies bedeutet, dass das Versagen 14 der Abreißschraube 10 beziehungsweise der Abreißstelle 13 auftritt, wenn der Drehmomentwert 11 des die Schraube 4 beaufschlagenden Drehmoments 2 zumindest dem Schwellenwert 12 entspricht. Wenn der Drehmomentwert 11 des Drehmoments 2 einem unkritischen Drehmomentwert 15 entspricht, welcher kleiner als der Schwellenwert 12 ist, dann unterbleibt das Versagen 14 der Abreißschraube 10. Dies bedeutet, dass das Versagen 14 nicht auftritt. Dies kann insbesondere als Standhalten 16 bezeichnet werden.
In Abhängigkeit davon, ob das Versagen 14 der Abreißschraube 10 auftritt, wird die das Drehmoment 2 charakterisierende Größe 3 ermittelt. Dies bedeutet, dass beispielsweise eine erste das Drehmoment 2 charakterisierende Größe 3a ermittelt wird, wenn die Abreißschraube 10 infolge der durch das Drehmoment 2 bewirkten mechanischen Belastung versagt, das heißt wenn der Drehmomentwert 11 zumindest dem Schwellenwert 12 entspricht. Beispielsweise wird eine, insbesondere von der ersten Größe 3a unterschiedliche, das Drehmoment 2 charakterisierende, zweite Größe 3b ermittelt, wenn das Versagen 14 der Abreißschraube 10 unterbleibt, das heißt wenn die Abreißschraube 10 der mechanischen Belastung standhält und der Drehmomentwert 11 somit kleiner als der Schwellenwert 12 ist.
Unter der ersten Größe 3a kann insbesondere ein erster Wert der das Drehmoment 2 charakterisierenden Größe 3 oder ein erster Wertebereich der das Drehmoment 2 charakterisierenden Größe 3 verstanden werden. Unter der zweiten Größe 3b kann insbesondere ein zweiter Wert der das Drehmoment 2 charakterisierenden Größe 3 oder ein zweiter Wertebereich der das Drehmoment 2 charakterisierenden Größe 3 verstanden werden. Der erste Wert der das Drehmoment 2 charakterisierenden Größe 3 ist vorzugsweise unterschiedlich von dem zweiten Wert der das Drehmoment 2 charakterisierenden Größe 3. Der erste Wertebereich der das Drehmoment 2 charakterisierenden Größe 3 ist vorzugsweise unterschiedlich von dem zweiten Wertebereich der das Drehmoment 2 charakterisierenden Größe 3.
Vorzugsweise wird als das Schraubwerkzeug 8 ein Impulsschraubwerkzeug 17 verwendet. Somit ist das Schraubwerkzeug 8 als das Impulsschraubwerkzeug 17 ausgebildet, mittels welchem die Abreißschraube 10 mit dem Drehmoment 2 beaufschlagt wird.
Bei dem Herstellungsprozess kann mittels des Drehmoments 2 beziehungsweise des Drehmomentwerts 11 des Drehmoments 2 eine Vorspannkraft der Schraubverbindung eingestellt werden. Damit diese Vorspannkraft nach vollständig ausgebildeter Schraubverbindung einen vordefinierten Kraftwert aufweist, ist es üblicherweise erforderlich, dass der Drehmomentwert 11 des Drehmoments 2 einem vordefinierten Auslegungswert entspricht. Das heißt, wenn der Drehmomentwert 11 unterschiedlich zu dem Auslegungswert ist, kann die Vorspannkraft nicht dem vordefinierten Kraftwert entsprechen. Das Impulsschraubwerkzeug 17 kann dabei üblicherweise nicht gezielt auf den Drehmomentwert 11 beziehungsweise den definierten Auslegungswert eingestellt werden. Dies kann insbesondere dadurch bewirkt werden, dass konventionelle Messtechnik, mittels welcher das Drehmoment 2 erfassbar ist, besonders sensibel auf einen von dem Impulsschraubwerkzeug 17 bereitgestellten, insbesondere pulsförmigen, Drehmomentenverlauf des Drehmoments 2 reagieren kann. Demgegenüber kann bei dem Verfahren durch das Verwenden der Abreißschraube 10 die das Drehmoment 2 charakterisierende Größe 3 ermittelt werden. Dadurch kann das Drehmoment 2 gemessen werden beziehungsweise es können experimentell, insbesondere in Abhängigkeit von der das Drehmoment 2 charakterisierenden Größe 3, Rückschlüsse beziehungsweise Aussagen hinsichtlich des Drehmoments 2 beziehungsweise des Drehmomentwerts 11 getroffen werden. Somit kann das Drehmoment 2 zumindest mittelbar ermittelt beziehungsweise gemessen werden. Dadurch kann die Vorspannkraft ermittelt werden. Durch das ermittelte Drehmoment 2 beziehungsweise durch das Ermitteln der das Drehmoment 2 charakterisierenden Größe 3 kann ermittelt werden ob der Drehmomentwert 11 dem Auslegungswert der Schraubverbindung des Herstellungsprozesses entspricht. Beispielsweise kann dadurch ermittelt werden, ob die Vorspannkraft bei dem Herstellungsprozess unterschiedlich zu dem definierten Kraftwert ist oder ob die Vorspannkraft dem Kraftwert entspricht. Dadurch kann bei dem Verfahren auf die Reproduzierbarkeit beziehungsweise Wiederholpräzision des Herstellungsprozesses geschlossen werden. Durch diese Erkenntnisse kann die Reproduzierbarkeit beziehungsweise die Wiederholpräzision des Herstellungsprozesses besonders erhöht werden.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass, wenn das Versagen 14 der Abreißschraube 10 auftritt, als die das Drehmoment 2 charakterisierende Größe 3 ermittelt wird, dass der Drehmomentwert 11 des die Schraube 4 beziehungsweise die Abreißschraube 10 beaufschlagenden Drehmoments 2 zumindest dem Schwellenwert 12 entspricht. Beispielsweise kann wenn das Versagen der Abreißschraube 10 auftritt, als die erste Größe 3a ermittelt werden, dass sich der Drehmomentwert 11 in einem insbesondere als Korridor bezeichneten ersten Wertebereich des Drehmoments 2 befindet, wobei der erste Wertebereich nach unten hin durch den Schwellenwert 12 begrenzt ist. Insbesondere dann, wenn bei der Auslegung der Abreißschraube 10 der Schwellenwert 12 derart gewählt beziehungsweise eingestellt worden ist, dass das Erreichen des Schwellenwerts 12 durch das Drehmoment 2 dem definierten Kraftwert der Vorspannkraft bei dem Herstellungsprozess entsprechen würde, so kann bei dem Verfahren ermittelt werden, dass bei dem Herstellungsprozess, der Kraftwert der Vorspannkraft erreicht wird.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass, wenn das Versagen 14 der Abreißschraube 10 unterbleibt, als die das Drehmoment 2 charakterisierende Größe 3 ermittelt wird, dass der Drehmomentwert 11 des die Schraube 4 beziehungsweise die Abreißschraube 10 beaufschlagenden Drehmoments 2 kleiner als der Schwellenwert 12 ist. Mit anderen Worten ausgedrückt wird, wenn die Abreißschraube 10 der durch das Drehmoment 2 bewirkten mechanischen Belastung standhält und somit das Standhalten 16 auftritt, ermittelt, dass der Drehmomentwert 11 kleiner als der Schwellenwert 12 ist. Beispielsweise wird, wenn das Versagen der Abreißschraube 10 unterbleibt, als die zweite Größe 3b ermittelt, dass sich der Drehmomentwert 11 in einem von dem ersten Wertebereich unterschiedlichen, zweiten Wertebereich des Drehmoments 2 befindet, wobei der zweite Wertebereich nach oben hin durch den Schwellenwert 12 begrenzt ist. Insbesondere dann, wenn bei der Auslegung der Abreißschraube 10 der Schwellenwert 12 derart gewählt beziehungsweise eingestellt worden ist, dass das Erreichen des Schwellenwerts 12 durch das Drehmoment 2 dem definierten Kraftwert der Vorspannkraft bei dem Herstellungsprozess entsprechen würde, so kann bei dem Verfahren ermittelt werden, dass bei dem Herstellungsprozess, der Kraftwert der Vorspannkraft nicht erreicht wird.
In weiterer Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass das Beaufschlagen der Abreißschraube 10 mit dem Drehmoment 2 beendet wird, wenn eine Zeitspanne 18, in welcher die Abreißschraube 10 mit dem Drehmoment 2 beaufschlagt wird, einen definierten Zeitschwellenwert 19 überschreitet. Dies kann insbesondere als Beenden 20 beziehungsweise Unterbrechen des Beaufschlagens der Abreißschraube 10 mit dem Drehmoment 2 bezeichnet werden. Vorzugsweise wird dann, wenn das Beenden 20 durchgeführt wird, als die das Drehmoment 2 charakterisierende Größe 3 ermittelt, dass der Drehmomentwert 11 des die Schraube 4 beziehungsweise die Abreißschraube 10 beaufschlagenden Drehmoments 2 kleiner als der Schwellenwert 12 ist.
In dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Schraube 4 beziehungsweise die Abreißschraube 10 einen ersten Teilbereich 21 auf, welcher einen Antrieb 22 der Abreißschraube 10 umfasst. Über den Antrieb 22 kann das von dem Schraubwerkzeug 8, insbesondere dem Impulsschraubwerkzeug 17, bereitgestellte Drehmoment 2 zum Einschrauben der Schraube 4 beziehungsweise der Abreißschraube 10 in das Gewindeelement 7 auf die Schraube 4 beziehungsweise die Abreißschraube 10 übertragen werden. Vorzugsweise ist der erste Teilbereich als insbesondere erster Schraubenkopf bezeichneter Schraubenkopf ausgebildet. Die Abreißschraube 10 weist einen von dem ersten Teilbereich 21 entlang der Mittelachse 9 der Abreißschraube 10 beabstandeten, zweiten Teilbereich 23 auf. Zwischen den Teilbereichen 21, 23 ist ein dritter Teilbereich 24 der Abreißschraube 10 vorgesehen. Der dritte Teilbereich 24 umfasst die Abreißstelle 13 beziehungsweise der dritte Teilbereich 24 ist als die Abreißstelle 13 ausgebildet.
Vorzugsweise ist der zweite Teilbereich 23 als zweiter Schraubenkopf der Abreißschraube 10 ausgebildet. In vollständig eingeschraubtem Zustand der Abreißschraube 10 in das Gewindeelement 7 berührt der zweite Teilbereich 23 beziehungsweise der zweite Schraubenkopf das Prüfhilfsmittel 5, insbesondere in einem Auflagebereich 25, insbesondere auf einer Auflagefläche, des Prüfhilfsmittels 5, direkt. Vorzugsweise ist ein Querschnitt der Abreißstelle 13 beziehungsweise des dritten Teilbereichs 24 kleiner als ein Querschnitt des ersten Teilbereichs 21 und/oder als ein Querschnitt des zweiten Teilbereichs 23.
3 zeigt in einem schematischen Verfahrensdiagramm das Verfahren gemäß einer weiteren Ausführungsform. Dabei wird, insbesondere zusätzlich zu der Abreißschraube 10, eine separat von der Abreißschraube 10 ausgebildete, zweite Abreißschraube 26 mittels des Schraubwerkzeugs 8, insbesondere des Impulsschraubwerkzeugs 17, mit dem Drehmoment 2 beaufschlagt, dadurch in ein, insbesondere von dem Gewindeelement 7 beanstandetes, zweites Gewindeelement eingeschraubt, wobei die zweite Abreißschraube 26 dazu ausgelegt ist, bei einem definierten, die zweite Abreißschraube 26 beaufschlagenden, gegenüber dem Schwellenwert 12 größeren, zweiten Schwellenwert 27 des Drehmoments 2 infolge des Beaufschlagens an einer, insbesondere definierten, Abreißstelle 28 der zweiten Abreißschraube 26, insbesondere gezielt, zu versagen. Die zweite Abreißschraube 26 wurde somit bei einem Entwicklungsprozess der zweiten Abreißschraube gezielt dazu ausgelegt, dass die zweite Abreißschraube 26 beziehungsweise die Abreißstelle 28 der zweiten Abreißschraube 26 bei einer durch die Beaufschlagung der zweiten Abreißschraube 26 durch das Drehmoment 2 bewirkten und auf die Abreißstelle 28 wirkenden mechanischen Belastung infolge der mechanischen Belastung versagt, was insbesondere als Versagen 29 der zweiten Abreißschraube 26 bezeichnet werden kann. Das Versagen 29 der zweiten Abreißschraube 26 unterbleibt, wenn die mechanische Belastung kleiner ist als ein bei dem Entwicklungsprozess vordefinierter, insbesondere gegenüber dem Belastungswert größerer, zweiter Belastungswert der mechanischen Belastung. Somit tritt das Versagen 29 der zweiten Abreißschraube 26 auf, wenn der Drehmomentwert 11 größer ist als der zweite Schwellenwert 27. Wenn der Drehmomentwert 11 kleiner ist als der zweite Schwellenwert 27 und somit einem insbesondere als zweiten unkritischen Drehmomentwert 30 bezeichneten Drehmomentwert 11 entspricht, hält die zweite Abreißschraube 26 der von dem Drehmomentwert 11 bewirkten mechanischen Belastung stand, wodurch das Versagen 29 unterbleibt. Dies kann insbesondere als Standhalten 31 der zweiten Abreißschraube 26 bezeichnet werden.
1 kann die Abreißschraube 10 oder die zweite Abreißschraube 26 zeigen.
Bei der in 3 gezeigten Ausführungsform des Verfahrens ist es vorgesehen, dass in Abhängigkeit davon, ob das Versagen 29 der zweiten Abreißschraube 26 auftritt, die das Drehmoment 2 charakterisierende Größe 3 ermittelt wird.
Beispielsweise wird zuerst die Abreißschraube 10 mittels des Schraubwerkzeugs 8, insbesondere des Impulsschraubwerkzeugs 17, mit dem Drehmoment 2 beaufschlagt und dadurch in das Gewindeelement 7 eingeschraubt. Anschließend kann die zweite Abreißschraube 26 mittels des Schraubwerkzeugs 8, insbesondere des Impulsschraubwerkzeugs 17, mit dem Drehmoment 2 beaufschlagt werden und dadurch in das separat von dem Gewindeelement 7 ausgebildete, zweites Gewindeelement des Prüfhilfsmittels 5 oder in ein Gewindeelement eines separat von dem Prüfhilfsmittel 5 ausgebildeten, zweiten Prüfhilfsmittels eingeschraubt werden. In Abhängigkeit davon, ob das Versagen 14 der Abreißschraube 10 auftritt und in Abhängigkeit davon, ob das Versagen 29 der zweiten Abreißschraube 26 auftritt, kann die das Drehmoment 2 charakterisierende Größe 3 ermittelt werden.
In weiterer Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass, wenn das Versagen 14 der Abreißschraube 10 auftritt und das Versagen 29 der zweiten Abreißschraube 26 unterbleibt, als die das Drehmoment 2 charakterisierende Größe 3 ermittelt wird, dass der Drehmomentwert 11 des die jeweilige Abreißschraube 10, 26 beaufschlagenden Drehmoments 2 größer als der Schwellenwert 12 und kleiner als der zweite Schwellenwert 27 ist. Dadurch kann ermittelt werden, dass sich der Drehmomentwert 11 in einem, insbesondere von den Wertebereichen unterschiedlichen, dritten Wertebereiche des Drehmoments 2 befindet, wobei der dritte Wertebereich von unten durch den Schwellenwert 12 begrenzt ist und von oben durch den zweiten Schwellenwert 27 begrenzt ist. Dadurch kann mittels der das Drehmoment charakterisierenden Größe beziehungsweise dem dritten Wertebereich besonders präzise auf das Drehmoment 2 beziehungsweise den Drehmomentwert 11 des Drehmoments 2 geschlossen werden. Dadurch kann besonders vorteilhaft, insbesondere besonders präzise, ermittelt werden, ob der Kraftwert der Vorspannkraft bei dem Herstellungsprozess erreicht wird. Dadurch kann die Reproduzierbarkeit beziehungsweise die Wiederholpräzision der Schraubverbindung bei dem Herstellungsprozess besonders erhöht werden.
Wie in 2 und 3 gezeigt, kann es vorgesehen sein, dass die das Drehmoment 2 charakterisierende Größe 3 in Abhängigkeit von einer Korrekturgröße 32 ermittelt wird. Dadurch kann die das Drehmoment 2 charakterisierende Größe 3 besonders präzise, insbesondere besonders realitätsnah, ermittelt werden.
Vorzugsweise weist das Schraubwerkzeug 8, insbesondere das Impulsschraubwerkzeug 17, wenigstens eine, insbesondere als Sensoreinrichtung ausgebildete Erfassungseinrichtung auf, mittels welcher eine relative Drehstellung zwischen der jeweiligen Abreißschraube 10, 26 zu dem Gewindeelement 7 beziehungsweise dem Prüfhilfsmittel 5 erfassbar ist. Somit kann mittels der Erfassungseinrichtung ein jeweiliger Drehwinkel erfasst werden, mittels welchem die durch das Schraubwerkzeug 8, insbesondere das Impulsschraubwerkzeug 17, bewirkte Drehung der jeweiligen Abreißschraube 10, 26 relativ zu dem Gewindeelement 7 beziehungsweise dem Prüfhilfsmittel 5 erfassbar ist.
Bezugszeichenliste

1: Prüfvorrichtung
2: Drehmoment
3: Größe
3a: erste Größe
3b: zweite Größe
4: Schraube
5: Prüfhilfsmittel
6: Bohrung
7: Gewindeelement
8: Schraubwerkzeug
9: Mittelachse
10: Abreißschraube
11: Drehmomentwert
12: Schwellenwert
13: Abreißstelle
14: Versagen
15: unkritischer Drehmomentwert
16: Standhalten
17: Impulsschraubwerkzeug
18: Zeitspanne
19: Zeitschwellenwert
20: Beenden
21: erster Teilbereich
22: Antrieb
23: zweiter Teilbereich
24: dritter Teilbereich
25: Auflagebereich
26: zweite Abreißschraube
27: zweiter Schwellenwert
28: Abreißstelle
29: Versagen
30: zweiter unkritischer Drehmomentwert
31: Standhalten
32: Korrekturgröße

Claims

Verfahren zum Ermitteln einer ein Drehmoment (2) charakterisierenden Größe (3) für einen Schraubvorgang, bei welchem eine Schraube (4) mittels eines Schraubwerkzeugs (8) mit dem Drehmoment (2) beaufschlagt und dadurch in ein Gewindeelement (7) eingeschraubt wird, dadurch gekennzeichnet, dass als Schraube (4) eine Abreißschraube (10) verwendet wird, welche dazu ausgelegt ist, bei einem definierten, die Abreißschraube (10) beaufschlagenden Schwellenwert (12) des Drehmoments (2) infolge des Beaufschlagens an einer Abreißstelle (13) der Abreißschraube (10) zu versagen, wobei in Abhängigkeit davon, ob das Versagen (14) der Abreißschraube (10) auftritt, die das Drehmoment (2) charakterisierende Größe (3) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als das Schraubwerkzeug (8) ein Impulsschraubwerkzeug (17) verwendet wird, mittels welchem die Abreißschraube (10) mit dem Drehmoment (2) beaufschlagt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenn das Versagen (14) der Abreißschraube (10) auftritt, ermittelt wird, dass ein Drehmomentwert (11) des die Schraube (4) beaufschlagenden Drehmoments (2) zumindest dem Schwellenwert (12) entspricht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenn das Versagen (14) der Abreißschraube (10) unterbleibt, ermittelt wird, dass der Drehmomentwert (11) des die Schraube (4) beaufschlagenden Drehmoments (2) kleiner als der Schwellenwert (12) ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Beaufschlagen der Abreißschraube (10) mit dem Drehmoment (2) beendet wird, wenn eine Zeitspanne (18), in welcher die Abreißschraube (10) mit dem Drehmoment (2) beaufschlagt wird, einen definierten Zeitschwellenwert (19) überschreitet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine separat von der Abreißschraube (10) ausgebildete, zweite Abreißschraube (26) mittels des Schraubwerkzeugs (8) mit dem Drehmoment (2) beaufschlagt wird und dadurch in ein Gewindeelement (7) eingeschraubt wird, wobei die zweite Abreißschraube (26) dazu ausgelegt ist, bei einem definierten, die zweite Abreißschraube (26) beaufschlagenden, gegenüber dem Schwellenwert (12) größeren, zweiten Schwellenwert (27) des Drehmoments (2) infolge des Beaufschlagens an einer Abreißstelle (28) der zweiten Abreißschraube (26) zu versagen, und wobei in Abhängigkeit davon, ob das Versagen (29) der zweiten Abreißschraube (26) auftritt, die das Drehmoment (2) charakterisierende Größe (3) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenn das Versagen (14) der Abreißschraube (10) auftritt und das Versagen (29) der zweiten Abreißschraube (26) unterbleibt ermittelt wird, dass der Drehmomentwert (11) des die jeweilige Abreißschraube (10, 26) beaufschlagenden Drehmoments (2) größer als der Schwellenwert (12) und kleiner als der zweite Schwellenwert (27) ist.
Prüfvorrichtung (1) zum Ermitteln einer ein Drehmoment (2) charakterisierenden Größe (3) für einen Schraubvorgang, mit einer Schraube (4), welche mittels eines Schraubwerkzeugs (8) mit dem Drehmoment (2) beaufschlagbar ist und dadurch in ein Gewindeelement (7) einschraubbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube (4) derart als Abreißschraube (10) ausgebildet ist, bei einem definierten, die Abreißschraube (10) beaufschlagenden Schwellenwert (12) des Drehmoments (2) infolge des Beaufschlagens an einer Abreißstelle (13) der Abreißschraube (10) zu versagen, wobei in Abhängigkeit davon, ob das Versagen (14) der Abreißschraube (10) auftritt, die das Drehmoment (2) charakterisierende Größe (3) ermittelbar ist.
Prüfvorrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abreißschraube (10) einen einen Antrieb (22) der Abreisschraube (10) umfassenden, ersten Teilbereich (21) und einen von dem ersten Teilbereich (21) entlang einer Mittelachse (9) der Abreisschraube (10) beabstandeten, zweiten Teilbereich (23) aufweist, wobei die Abreißstelle (13) zwischen dem ersten Teilbereich (21) und dem zweiten Teilbereich (23) angeordnet ist.
Prüfvorrichtung (1) nach Anspruch 8 oder 9, gekennzeichnet durch eine separat von der Abreißschraube (10) ausgebildete, zweite Abreißschraube (26), welche mittels des Schraubwerkzeugs (8) mit dem Drehmoment (2) beaufschlagbar ist und dadurch in ein Gewindeelement (7) einschraubbar ist, wobei die zweite Abreißschraube (26) dazu ausgebildet ist, bei einem definierten, die zweite Abreißschraube (26) beaufschlagenden, gegenüber dem Schwellenwert (12) größeren, zweiten Schwellenwert (27) des Drehmoments (2) infolge des Beaufschlagens an einer Abreißstelle (28) der zweiten Abreißschraube (26) zu versagen, und wobei in Abhängigkeit davon, ob das Versagen (29) der zweiten Abreißschraube (26) auftritt, die das Drehmoment (2) charakterisierende Größe (3) ermittelbar ist.