DE3151265A1

DE3151265A1 - Pruefverfahren fuer eine schraubenverbindung und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE3151265A1
Application number: DE19813151265
Authority: DE
Inventors: Jörg Dipl.Ing. Kolitsch; August Ing.(grad) 8000 München Miehle
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1981-12-24
Filing date: 1981-12-24
Publication date: 1983-07-14
Also published as: JPS58115348A; DE3151265C2

Description

Prüfverfahren für eine Schraubenverbindung und Vorrichtung
zur Durchführung des Verfahrens Die Erfindung bezieht sich auf ein Prüfverfahren für eine Schraubenverbindung.
Es ist ein Verfahren zur Güteprüfung und Ausschußanzeige beim Anziehen von Schraubenverbindungen bekannt, bei der die Ausgenblickswerte von Drehmoment und Drehwinkel in einer Anzahl von Punkten während des Anziehvorganges bestimmt und mit vorgegebenen Drehmoment-Drehwinkel-Grenzwerten verglichen werden. Bei überschreiten dieser Grenzwerte werden Anzeigesignale erzeugt (DE-OS 28 43 810). Mit Hilfe des bekannten Verfahrens ist es nicht möglich, eine Aussage über die Festigkeit der Schraubenverbindung nach Beendigung des Anziehvorgangs zu erhalten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Prüfverfahren für eine Schraubenverbindung zu schaffen, das mit einfachen Mitteln eine Aussage über die Güte, d. h. die Festigkeit der Schraubenverbindung nach Beendigung des Anziehvorgangs ermöglicht.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß ein durch Relativbewegung gegenüber einer Sensoreinrichtung erzeugtes Abbild eines Schrauben- oder Schraubensicherungs-Teiles mit einem entsprechenden früheren, gespeicherten Abbild verglichen wird und daß bei fahlender Übereinstimmung der beiden Abbilder eine Warnanzeige ausgelöst wird.
Der Vergleich der beiden Abbilder des Teiles ermöglicht entsprechend der Auflösegenauigkeit der Sensor- und der Vergleichseinrichtung eine Änderung der Drehlage dieses Teils und kann eine Warnanzeige bereits dann liefern, wenn diese Änderung, beispielsweise für das menschliche Auge, noch nicht erkennbar ist. Andererseits deutet das Fehlen einer Warnanzeige auf eine hohe Güte der Schraubenverbindung hin.
Die Durchführung des Prüfverfahrens kann in verschiedener Weise erfolgen. So kann das Abbild in zeitlich gleichen Abständen erzeugt werden. Nach Vergleich kann es statt des vorhergehenden Abbilds gespeichert werden. Das frühere, gespeicherte Abbild wird dadurch stets aktualisiert.
Sofern die Warnanzeige bei ihrem Auftreten nicht sofort benutzt wird, um die Schraubverbindung in den gewünschten ursprünglichen Zustand zu bringen, kann aus der Anzahl der Warnanzeigen dann auf das Verhalten der Schraubenverbindung geschlossen werden. Ein alternatives Prüfverfahren, bei dem für den Vergleich stets das ursprüngliche Abbild des Teiles zugrundegelegt wird, ermöglicht aus der Anzahl der Warnanzeigen eine Aussage darüber, wann ein Fehler der Schraubenverbindung aufgetreten ist.
Auch für die Aufnahme der Abbilder bieten sich verschiedene Möglichkeiten an. Gegenüber einer Bewegung des Sensors an der feststehenden Schraubenverbindung vorbei bietet der umgekehrte Bewegungsablauf Vorteile gerade bei der Untersuchung von Schraubenverbindungen an rotierenden Teilen. Beispielsweise kann eine derartige feststehende Sensoreinrichtung auch nachträglich mit geringem Aufwand angeordnet werden.
Auch die Arbeitsweise der Sensoreinrichtung kann auf unterschiedlichen Prinzipien beruhen. So können die Abbilder für ein metallisches Teil induktiv erzeugt werden. Als Sensoreinrichtung dient dabei beispielsweise eine einfache Spule, in der durch das Teil ein über und unter einem Mittelwert liegende Spannungssignal erzeugt wird.
Alternativ dazu können die Abbilder beispielsweise auch optisch oder akustisch erzeugt werden. Die Wellenlänge der von der Sensoreinrichtung ausgesandten optischen bzw. akustischen Signale kann dabei außerhalb des sicht- bzw. hörbaren Bereichs liegen. In beiden Fällen kann beispielsweise das Reflexverhalten des Teiles oder der Abstand von der Sensoreinrichtung bestimmt werden.
Eine Vorrichtung, die mit einfachen Mitteln die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht, enthält einen einzigen Sensor als Sensoreinrichtung, der mit einem Speicher verbunden ist.
Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert.
Dabei zeigen Fig. 1 die Gewinnung eines induktiven Abbilds eines Teils einer Schraubenverbindung und Fig. 2 eine Vorrichtung, mit der derartige Abbilder bei Schraubenverbindungen an einem rotierenden Teil gewonnen und für eine Warnanzeige verwendet werden.
Fig. 1 zeigt die induktiven Abbilder dreier Schraubenköpfe 1 bis 3, die bei Vorbeilauf bei einem schematisch als Spule 4 ausgebildeten Induktivgeber erzeugt werden. Das Abbild entspricht der in der Spule 4 induzierten Spannung und ist in der Zuordnung zu den Schraubenköpfen 1 bis 3 dargestellt. Deutlich ist zu erkennen, daß die durch die der Spule Lt am nächsten gelegene Ecke der Schraubenköpfe 1 bis 3 hervorgerufene Spannungsspitze umso größer ist, je wenise' diese Ecke von der Spule 4 entfernt ist.
Das Anstiegs- und Abfallsverhalten der Spannung und die Amplitude und Lage der Spannungsspitzen relativ zu den entsprechenden Werten für die anderen Schraubenköpfe ermöglichen eine eindeutige Aussage über die Drehlage der Schraubenköpfe 1 bis 3 sogar direkt in Winkelgraden. Bei einer Verdrehung eines Schraubenkopfes ändert sich auch das charakteristische Abbild. Diese Änderung wird mit einer Vorrichtung, wie sie in Fig. 2 schematisch dargestellt-ist, zum Auslösen einer Warnanzeige benutzt.
Die Vorrichtung ermöglicht beispielsweise die Prüfung von Schraubenverbindungen am Tellerrad eines Hinterachsgetriebes von Kraftfahrzeugen. Sie besteht aus einem Induktivgeber 4t entsprechend der Spule 4 von Fig. 1, die feststehend in der Nähe der Schraubenköpfe 1 bis 3 und 5 und 6 des Tellerrads 7 angeordnet ist. Der Induktivgeber 4' ist mit einem Analogdatenerfassungssystem 8 verbunden, das einen Analog-Digital-Wandler 9, eine Zentraleinheit 10, einen Speicher 11 und einen Bildschirm 12 enthält.
Der Wandler 9 digitalisiert die entsprechend Fig. 1 vom Induktivgeber 4' gelieferten Abbilder der Schraubenköpfe und gibt sie an die Zentraleinheit 10 weiter. Zu Beginn der Prüfung gibt die Zentraleinheit 10 diese digitalisierten Abbilder der Schraubenköpfe in den Speicher 11 ein. In zeitlich regelmäßigen Abständen werden nun die Abbilder der am Tellerrad vorhandenen Schraubenköpfe bei einer vollständigen Umdrehung des Tellerrads 7 aufgenommen. Mit Hilfe einer Triggereinrichtung 13 wird dabei sichergestellt, daß die Reihenfolge dieser Abbilder stets gleich ist. Die Zentraleinheit 10 erhält nun diese aktuellen Abbilder der Schraubenköpfe und vergleicht sie mit den im Speicher 11 enthaltenen entsprechenden früheren Abbildern.
Bei fehlender übereinstimmung eines oder mehrerer dieser Abbilder mit dem entsprechenden gespeicherten Abbild gibt die Zentraleinheit 10 auf den Bildschirm 12 eine Warnanzeige, beispielsweise in Form der Nummer der gelockerten Schraubenverbindungen aus.
Die Erfindung erlaubt eine kontinuierliche Überwachung von Schraubenverbindungen für Untersuchungen hinsichtlich der Betriebsfestigkeit oder zur Schadensverhütung in Maschinen und Anlagen. Sie ermöglicht ein Verdrehen der Schrauben 3chon bei geringen Winkelgraden zu erkennen und hilft unnötige Reparatur- und Stillstandszeiten für Wartungsarbeiten sowie damit verbundene Sicherheitsrisiken zu vermeiden. Die entsprechende Vorrichtung arbeitet berührungslos.
Da der Sensor feststehend montiert werden kann, ist keine Signalübertragung vom Sensor aus (z. B. Schleifringübertrager) notwendig. Die Erfindung kann überall dort angewendet werden, wo Schraubenverbindungen an rotatorisch oder translatorisch bewegten Teilen ein Sicherheitsrisiko oder Ausfallrisiko darstellen, z. B. neben der Anwendung bei einem Kraftfahrzeug bei Turbinen in Kraftwerken und Flugzeugtriebwerken. Die Warnanzeige kann auch in der Wcise erfolgen, daß die Maschine oder Anlage bei Auftreten einer zu großen Drehlagenänderung des überwachten Schrauben-(Sicherungs-)Teiles zwangsweise stillgesetzt wird.
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Claims

Patentansprüche: 1. Prüfverfahren für eine Schraubenverbindung, dadurch gekennzeichnet, daß ein durch Relativbewegung gegenüber einer Sensoreinrichtung (4, 4') erzeugtes Abbild eines Schrauben- oder Schraubensicherungs-Teiles (Schraubenkopf 1 bis 3, 5, 6) mit einem entsprechenden früheren, gespeicherten Abbild verglichen wird und daß bei fehlender übereinstimmung der beiden Abbilder eine Warnanzeige ausgelöst wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abbild in zeitlich gleichen Abständen erzeugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Teil an der feststehenden Sensoreinrichtung (4, lot') vorbei bewegt wird.
Lt. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbilder induktiv erzeugt werden.
5. Verfahren nach Anspruch 1, 2, oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbilder optisch oder akustisch erzeugt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Reflexionsverhalten des Teiles bestimmt wird. 4 9der
7. Verfahren nach Anspruch/5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand des Teiles von der Sensoreinrichtung bestimmt wird.
8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen einzigen Sensor (4, 4') als Sensoreinrichtung, der mit einem Speicher (11) verbunden ist.