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Vorrichtung zum Feststellen der Vorspannung in Schraubenverbindungen
Von den bisher zum Feststellen der Vorspannung in Schraubenverbindungen getroffenen
Maßnahmen heben sich zwei Hauptgruppen deutlich hervor. In die eine Gruppe lassen
sich solche Vorrichtungen und Geräte einreihen, welche die Vorspannung durch Messung
oder Begrenzung eines bestimmten, an der Mutter angreifenden Drehmomentes zu bestimmen
suchen. Hierbei haben jedoch Untersuchungen gezeigt, daß im elastischen Beanspruchungsbereich
der Schraube erhebliche Schwankungen bis zu -i 400/0 in der Vorspannkraft bei gleichen
Anzugsmomenten auftreten können. Diese Schwankungen sind für die sichere Einhaltung
einer bestimmten Vorspannung, welch letztere z. B. für die Dauerhaltbarkeit der
Schrauben große Bedeutung besitzt und nur in geringen Grenzen sich ändern darf,
zu groß, um eine den praktischen Anforderungen des Betriebes genügende Sicherheit
zu bieten.
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Bei der anderen Gruppe handelt es sich um solche Einrichtungen, welche
dazu dienen, die Vorspannung durch Messung der Bolzenlängung zu ermitteln. Zu diesem
Zweck wurde beispielsweise zur Überwachung der beim Anziehen der Mutter entstehenden
Spannung in Verbindungsbolzen von Lenkstangenköpfen vorgeschlagen, im Innern des
jeweiligen Bolzens einen an einem Ende einseitig eingespannten Meßstab anzubringen,
welcher eine Messung der Längungen an dem gegenüberliegenden Ende mittels einer
eingeführten Tiefenlehre gestattet. Eine derartige Meß ein richtung eignet sich
nvur für Bolzen größerer Abmessungen bei Sonderanfertigung, weil für jeden einzelnen
Bolzen ein derartiger Meß stab verwendet werden muß, dessen Anbringung dagegen für
die in der Massenerzeugung hergestellten Schrauben praktisch ausge schlossen ist.
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Es sind bereits auch Spannvorrichtungen
für auf Zug
beanspruchte Schraubenbolzen bekanntgeworden, welche außerdem mit Meßvorrichtungen
zur Feststellung der ausgeübten Spannung versehen sind. Bei einer dieser bekannten
Spannvorrichtungen bildet -ein bügelartiger Halter, welcher die Schraube zwischen
seinen Enden aufnimmt, das eigentliche Spannelement, dessen Federung durch die Vorrichtung
zur Anzeige gelangt. Obzwar diese Einrichtumg unter Umständen auch zum Nachprüfen
bereits angezogener Schrauben verwendet werden kann, ist anderen Handhabung außerordentlich
umständlich7 weil zunächst ein Druchstift mit Stellschraube in die Schrauben verbindung
eingeführt werden muß, worauf der Bügel angelegt und die Stellschraube gespannt
wird. Ferner müssen die Sdn-aubenbolzen der zu untersuchenden Verbindung stets mit
einer Bohrung zur Aufnahme des Spannstiftes versehen sein, so daß also, abgesehen
von der Schwächung des Bolzeuquerschnittes, auch hier eine Sonderanfertigung der
zu untersuchenden Schraube erforderlich ist.
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Die vorstehend aufgezählten Nachteile der bekannten zum Feststellen
der Vorspannung von Schraubenverbindungen dienenden Vorrichtungen werden durch die
demselben Zweck dienende Vorrichtung gemäß der Erfindung beseitigt.
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Die Erfindung geht von einer der bekannten Spannvorrichtungen aus,
bei der die Vorspannung von Schraubenverbindungen mittels einer Meßeinrichtung in
Gestalt eines bügelartigen Halters gemessen wird, und sie besteht darin, daß die
Schenkel des Halters die Bolzenlänge unmittelbar abgreifen und daß von den beiden
Schenkeln wenigstens einer beweg lich und der bewegliche Schenkel mit der Meßeinrichtung
verbunden ist. Die beiden Schenkel des Halters können dabei erfindungsgemäß rechtwinklig
zum Hauptteil des Bügels angeordnet sein. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung
besitzt der bewegliche Schenkel des Meßbügels eine beispielsweise aus zwei parallel
zueinanderliegenden Blattfedern bestehende Parallelführung. Eine derartige Meßvorrichtung
besitzt den Vorteil der Anwendbarkeit bei Schraubenverbindungen beliebiger Art ohne
besondere Herrichtung der Schrauben. Sie kann einfach an die Enden des Bolzens angelegt
werden, ohne daß irgendwelche Schrauben oder sonstige Verstellteile hierbei betätigt
werden müssen, wodurch die Schnelligkeit der Prüfling gewährleistet wird. Ferner
ist die Anwendbarkeit der Vorrichtung auch noch bei solchen Bauteilen gut möglich,
bei denen die Schrauben verbindungen mehr oder weniger schwer zugänglich sind. Schließlich
wird die Längung des Bolzens unmittelbar abgegriffen, so daß unbestimmbare Einflüsse
voI1 anderen dazwischenliegenden Übertragungsteilen ausgeschlossen sind.
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In der Abbildung ist eine beispielsweise Ausführungsform der Vorrichtung
gemäß der Erfindung dargestellt.
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In bekannter Weise ist die Vorrichtung in Form eines Bügels 1 ausgebildet,
welcher gleichzeitig ein Gehäuse zur Aufnahme eines Meßsystems bildet. An dem einen
Ende des Bügels 1 befindet sich ein mit diesem fest verbundener Schenkel 2, während
an dem gegenüberliegenden Ende ein federnder Schenkel 3 angebracht ist. Letzterer
wird von zwei parallelen Blattfedern 4 getragen, welche sich von dem Gehäuse 1 nach
auswärts erstrecken und eine Parallelführung nach Art eines Gelenkvierecks bilden,
so daß an dem äußeren Ende stets eine Parallelverschiebung des Schenkels 3 erfolgt.
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In dem festen Schenkel 2 befindet sich eine Stellschraube 5, deren
mit der Schraube 8 der zu prüfenden Verbindung in Berührung gelangendes Ende in
eine Kugel 6 ausläuft. Der federnde Schenkel 3 ist ebenfalls an seiner der Schraube
8 zugekehrten Innenseite mit einer Kugel 7 ausgerüstet. Die Bewegungen des federnden
Schenkels 3 werden durch ein Zwischenstück 9 sowie einen Stift IO auf einen in Spitzen
12 drehbar gelagerten Spiegel I I übertragen, welche den beweglichen Teil eines
optischen Meßsystems bilden. Vor dem beweglichen Spiegel 1 1 befindet sich in der
einen Seitenwand des Gehäuses 1 eine mit einer Skala versehene Belichtungsöffnung
13. Die durch diese gesandten Lichtstrahlen werden über den Spiegel zu einer an
der Rüclçseite des Gehäuses hervorstehenden B eobachtungslinse 14 geleitet.
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Die Wirkungsweise des Meßgerätes ist folgende: Auf dem Kopf und dem
Gewindeende der zu prüfenden Schraube 8 wird ein geringfügiger Kugeleindruck erzeugt.
In diese Kugeleindrücke wird die Vorrichtung mit den beiden Kugeln 6 und 7 eingesetzt,
wobei die Federkraft der beiden Blattfedern ausreicht, um die Vorrichtung an der
Schraube festzuhalten. Vor dem Anziehen der zu untersuchenden Schraubenverbindung
wird das Meßgerät mit Hilfe der Stellschraube 5 der zu prüfenden Schraubenlänge
angepaßt. Die durch das Anziehen bnv. Vorspannen bewirkte elastische Verlängerung
der Schraube wird folgendermaßen gemessen: Die Verlängerung der Schraube bewirkt
eine Vergrößerung des Abstandes der Kugeln 6 und 7 voneinander, wodurch der mit
den beiden Blattfedern 4 an dem Gehäuse 1 befestigte federnde Schenkel 3 nach außen
geschwenkt wird. Die Bewegung des federnden Schenkels 3 wird von dem Zwischenstüch
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über den Stift 10 auf den drehbaren Spiegel 1 1 übertragen, welcher
eine der Verlängerung der Schraube verhältnisgleiche Verdrehung erfährt, deren Größe
auf der vorgesehenen Skala abgelesen wird.
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Wenn die Verstelimöglichkeit der Schraube 5 bei langen Prüfbolzen
nicht ausreicht, um diese zwischen sich aufzunehmen, kann durch ein zwischen dem
Gehäuse I und dem Schenkel 2 angebrachtes Zwischenstück die Vorrichtung für größere
Schraubenlängen eingerichtet werden. Zur Messung der Längenänderung der zu prüfenden
Bolzen können auch beliebig andere an sich bekannte optische, elel;trische oder
mechanische Meßvorrichtungen verwendet werden, welche auch nicht notwendigerweise
in dem Gehäuse untergebracht zu sein brauchen. Auch kann die Verschiebung und Parallelführtmg
der Schen-I;el des Meßbügels mittels anderer an sich bekannter Einrichtungen bewirkt
werden.