-
-
Schraubenvorspannungsmeßerät
-
Die Erfindung bezieht sich auf ein Schraubenvorspannunge meßgerät
mit einem Steckschlüssel, der den für die Mutter bzw den Kopf der anzuziehenden
Schraube passenden Viel kant enthält und ein mit einem Anzeigegerät verbundenes
Meßelement, das die mechanische Spannung in ein elek trisches Signal umwandelt Ein
derartiges Schraubenvorspannungsmeßgerät ist aus der DE-OS 24.29 278 bekannt In
dieser ist ein Dreh momentschlüssel beschrieben, der ein Meßelement 9 nämlich zwei
Widerstandsdehnungsmesser enthält, welche die mechanische Spannung in ein elektrisches
Signal umwandeln.
-
Dieses Signal wird über eine Meßeinrichtung einem Anzeigegerät zugeführt
9 das in dem Steckschlüssel integriert ist. Die beiden Widerstandsdehnungsmesser
sind bei dem bekannten Schraubenvorspannungsmeßgerät derart in einen Schaltkreis
eingeschaltet, daß sie den einen Zweig einer Widerstandsbrücke bilden, der parallel
zu einem Wider standsteiler liegt, welche den Bezugszweig der Brücke bildet. Diese
wird ihrerseits entsprechend dem Schaltzustand von komplementären NAND Gattern abwechselnd
an ihrem gegenüberliegenden Anschlüssen an Spannung gelegt. Das resultierende, wechselnde,
unabgeglichene Brückenausgangssignal wird von einer Absolutwert=Diffeu rentialsohaltung
aufgenommen und in ein Differentialausgangssignal umgewandelt, das während einer
festen Zeitspanne integriert wird. Das bekannte Schraubenvorspannungsmeßgerät hat
also einen verhältnismäßig kompli zierten und aufwendigen Aufbau und mißt auch nur
das
auf die Schraube ausgeübte Drehmoment. Ausgehend von diesem
Wert kann dann über die gegebenen Dimensionen der Schraube und die Reibwerte auf
die Schraubenvorspannung geschlossen werden.
-
Als Elemente zur Umwandlung einer mechanischen Spannung in ein elektrisches
Signal sind als Quarzkristall-Meßunterlegscheiben ausgebildete piezoelektrische
Kraftaufnehmer bekannt. Sie wandeln eine Kraft in eine Ladung um. Die Ladung wird
in einem sogenannten Ladungsverstärker in eine elektrische Spannung umgewandelt.
Die Anzeige dieser Spannung erfolgt auf übliche Art. Diese Quarzkristall-Meßunterlegscheiben
sind in dem Firmenprospekt der Firma Kistler B 6,C11d 2.77 beschrieben.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schraubenvorspannungsmeßgerät
von möglichst einfachem Aufbau zu schaffen, das unmittelba.r die Schraubenvorspannung
anzeigt.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Schraubenvorspannungsmeßgerät der
eingangs beschriebenen Art gemäß der Erfindung so ausgebildet, daß ein erster Steckschlüsselkörper
mit dem Vielkant zur Aufnahme der Mutter bzw.
-
des Kopfes der anzuziehenden Schraube eine zentrale Gewindebohrung
enthält, in die eine hinsichtlich Gewindedurchmesser und -steigung und Auflagefläche
des Kopfes identisch mit der anzuziehenden Schraube ausgebildete Meßschraube eingeschraubt
ist, wobei zwischen der Auflage des Kopfes der Meßschraube und der oberen Stirnfläche
des ersten Steckschlüsselkörpers zumindest eine Distanzscheibe und eine Quarzkristall-Meßunterlegscheibe
angeordnet sind und daß zum Anziehen de-r Schraube ein zweiter Schlüssel über dem
Vielkant des Kopfes der Meßschraube gesteckt ist.
-
Dieses Schraubenvorspannungsmeßgerät arbeitet mit Hilfe der im ersten
Steckschlüsselkörper angeordneten Meß schraube, die das gleiche Gewinde und die
gleiche Schrau .
-
benkopfauflagefläche wie die anzuziehende Schraube be sitzt, nach
einem Analogieschluß von der an der Meß schraube abzunehmenden auf die an der anzuziehenden
Schraubverbindung herrschenden Spannung. Beim Anziehen der Schraubenverbindung mittels
des zweiten Schlüssels wird das Anzugsmoment zuerst auf die Meßschraube im ersten
Steckschlüsselkörper aufgebracht. Die Quarzkristall-Meßunterlegscheibe wird gegen
den ersten Steckschlüssel körper gespannt. Nach Überschreiten des GleichgewichtsO
zustandes der Reibmomente zwischen der Meßschraube und der anzuziehenden Schraube
wird diese dann angezogen.
-
Die an der Quarzkristall-Meßunterlegscheibe abgenommene elektrische
Spannung, die einem Anzeigegerät zugeführt ist, ist somit ein Maß für die Vorspannung
der Schrauben verbindung. Die zwischen dem Kopf der Meßschraube und der QuarzkristallmMeßunterlegscheibe
angeordneten Distanzscheiben vergleichmäßigen die Kraftübertragung auf die Meßunterlegscheibe.
-
Es ist vorteilhaft, daß als zweiter Schlüssel ein Steckschlüssel mit
einem hielkant zur Aufnahme des Kopfes der Meßschraube verwendet ist, der einen
Zylinderan satz aufweist, dessen Innenfläche an den Außenflächen des ersten Steckschlüsselkörpers
im Bereich der Meß schraube anliegt. Dadurch wird die Abstützung des Schlüsw sels
beim Anziehen der Schraubverbindung in eine tiefere Ebene, fast unmittelbar oberhalb
des Kopfes bzw. der Mutter der Schraube gelegt, wie dies auch bei Verwendung eines
normalen Steckschlüssels der Fall ist.
-
Um zu vermeiden, daß an der Abstützung des zweiten Steckschlüssels
an den Außenflächen des ersten Stecksohlüsselkörpers im Bereich der Meßschraube
Reibmomente auf treten kennen, empfiehlt es sich, an der Außenfläche
des
ersten Steckschlüsselkörpers dort einen Wälzkörper enthaltenden Käfig anzuordnen.
Insbesondere kann dort ein Nadellager vorgesehen sein.
-
Mit geeigneten, an sich bekannten Elementen zur Zuführung einer Hilfsspannung
und der von der Quarzkristall-Meßunterlegscheibe kommenden Meßspannung auf den zweiten
Steckschlüssel können in diesen mit Vorteil die MeB-einrichtung und das Anzeigegerät
integriert sein. Dies ergibt den Vorte-il, daß das gesamte Schraubenvorspannungsmeßgerät
als tragbares Werkzeug ausgebildet ist.
-
Im folgenden sei die Erfindung noch anhand des in den Fig. 1 und 2
der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Fig. -1 zeigt
einen Längsschnitt durch ein gemäß der Erfindung ausgebildetes Schraubenvorspannungsmeßgerät
und zum Teil durch die herzustellende Schraubenverbindung. Fig. 2 zeigt einen Schnitt
entlang der Schnittlinie II-II in Fig-. 1.
-
Die Schraube 1dient zur Befestigung des Teiles 2, z.B. des Polkörpers
einer elektrischen Maschine, auf einen nicht dargestellten Tragkörper. Diese Befestigung
soll mit einer bestimmten Vorspannung ausgeführt sein, die mit Hilfe des Schraubenvorspannungsmeßgerätes
3 gemessen wird.
-
Das Schraubenvorspannungsmeßgerät 3 besteht aus einem ersten Steckschlüsselkörper
4 und einem darauf aufsteckbaren zweiten Steckschlüssel 5. Der erste Steckschlüsselkörper
4 enthält den zur Aufnahme des Kopfes 6 der Mutter 1 dienenden Sechskant 7 und eine
zentrale Gewindebohrung 8. In diese zentrale Gewindebohrung 8 ist eine Meßschraube
9 eingeschraubt, deren Gewindedurchmesser und Gewindesteigung sowie deren Auflagefläche
10 des
Kopfes 11 identisch mit dem Gewinde und der Auflage fläche
12 des Kopfes 6 der Schraube 1 ausgebildet ist Zwischen der Auflagefläche 10 des
Kopfes 11 der Meßschraube 9 und der oberen Stirnfläche 13 des ersten Steckschlüsselkörpers
4 sind zwei Distanzscheiben 14, 15 und eine Quarzkristall-Meßunterlegscheibe 16
angel ordnet. Die Quarzkristall Meßunterlegscheibe 16 ent hält einen Anschlußleiter
17 mit Hilfe dessen die in ihr entstehende elektrische Spannung in nicht zarge stellter
Weise einer ebenfalls nicht dargestellten Meß einrichtung mit einem Anzeigegerät
zugeführt wird Der zweite Steckschlüssel 5 weist einen Zylinderansatz 18 auf 9 dessen
Oberseite mit einer Scheibe 19 geschlossen ist9 welche die Sechseckaussparung 20
zur Aufnahme des Kopfes 11 der Meßschraube 9 enthält An der Unterseite 21 stützt
sich der Zylinder 18 mit seiner Innenfläche 22 auf der Außenfläche 23 des ersten
Steckschlìsselo körpers 4 ab, die an dieser Stelle mit dem Nadellager 25 versehen
ist Diese Abstützung liegt im Bereich der Meßschraube 9 unmittelbar oberhalb des
Sechskants 7 zur Aufnahme des Kopfes 6 der Schraube 1. Außerdem enthält der zweite
Steckschlüssel 5 im Zylinderansatz 18 eine kreissegmentförmige Aussparung 26, welche
eine durch die an den Anschlußleiter 17 angeschlossene elektrische Leitung unbehinderte
Drehung des Steckschlüssels 5 ermög licht Zum Anziehen der zur Befestigung dienenden
Schraube 1 wird zunächst der erste Stecksohlüsselkörper 4mit der eingeschraubten
Meßschraube 10 mittels seiner Sechseckaussparung 7 über den Kopf 6 der Schraube
1 gestülpt.
-
Weiterhin wird dann über den Kopf 11 der Meßschraube 9 der zweite
Steckschlüssel 5 gesteckt, der sich mit
seiner Innenfläche 22 rtifi
das Nadellager 25 abstützt.
-
Durch Drehen des zweiten teckschlüsse1s 5 wird das Dreh moment zunächst
auf die Meßschraube 9 aufgebracht.
-
Dabei wird die Ouarzkristall-Meßunterlegscheibe 16 gegen die Oberfläche
13 des ersten Steckschlüsselkörpers 4 gespannt. Nach Überschreiten des Gleichgewichtszustandes
der Reibmomente zwischen der Meßschraube 9 und der anzuziehenden Schraube 1 wird
dann diese über den ersten Steckschlüsselkörper 4 angezogen. Die an der Quarzkristall-Meßunterlegscheibe
9 mittels des Anschlußleiters 17 abgenommene elektrische Spannung ist dann im Analogschluß
ein-Maß für die Vorspannung an der Schraube 1.