DE8502985U1

DE8502985U1 - Gerät zum Prüfen von Befestigern

Info

Publication number: DE8502985U1
Application number: DE8502985U
Authority: DE
Original assignee: HUCK Manufacturing Co IRVINE CALIF US
Current assignee: HUCK Manufacturing Co IRVINE CALIF US
Priority date: 1984-02-02
Filing date: 1985-02-04
Publication date: 1985-09-05
Also published as: EP0163002B1; AU3829285A; ES8603076A1; ES540060A0; JPS60237340A; EP0163002A3; DE3583889D1; US4554838A; EP0163002A2; ZA85514B

Description

Prüfgerät für Befestiger

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät zum Prüfen von Befestigern und insbesondere eine Anordnung, mit der sich die Setzlast, die Festspannlast, die Zugbelastung und andere Eigenschaften von Befestigern einfach und schnell feststellen lassen.

pie vorliegende Erfindung zielt auf das Prüfen von Befesti gern wie Sperrbolzen mit aufgedrückter Sperrhülse, Gewindebefestigern, Blindbefestigern, Nieten und dergl., die auf unterschiedliche Weise - beispielsweise Drehmomentaufbringung, Zug oder Quetschung - gesetzt werden können.

, Beim Entwurf und der Auswertung von Befestigersysteraen ist es

j erwünscht, die an den fertigen Verbindungen auftretenden Lasten - beispielsweise die Spitzensetzlast und die Einspannbzw. Vorlast - feststellen zu können. Weiterhin ist es erwünscht, die Eigenschaften des Befestigers unter Zugbelastung

j (Axial- bzw. Zugspannung) bis zum Reißen feststellen können. Bisher war es üblich, jeweils einige dieser Prüfungen sepa-

! rat an unterschiedlichen Befestigern und mit unterschiedlichen Prüfvorrichtungen durchzuführen. So hat man eine Gruppe

• von Befestigern einer bestimmten Konstruktion auf Spann- bzw.

Vorlast geprüft. Bei einem Sperrbolzen mit Aufdrückhülse mußte man hierzu mit einer Zug/Druck-Prüfmaschine die Hülse langsam auf den Bolzen aufdrücken und dann nach dem Bestimmen j der Setzlast die Hülse abschneiden, damit das Prüfgerät den ' nächsten Befestiger aufnehmen konnte. Um die Spann- bzw.

Vorlast und die Eigenschaften dieses speziellen Befestigers j unter Zugbelastung zu bestimmen, mußte man dann eine weitere

Gruppe von Befestigern auf Prüfplatten befestigen, zwischen ! denen eine spezielle Blechplatte (Paddel) verläuft. Diese ! Prüfplatten muBten dann mit genau eingestellter Kraft langsam

auseinandergezogen werden, um zu bestimmen, wann die Blechplatte eich mit einer auf eine Verlängerung der Blechplatte wirkende bestimmte Seitenlast würde bewegen lassen. Die Trennlast am Punkt der Bewegung der Blechplatte ist die Einspännlast, piese Trennlast wird dann weiter aufgebracht, bis der Be-

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festiger reißt, um so die Extremwerte der Zugbelastung festzuteilen .

Allgemeine Beispiele unterschiedlich gearteter Befestiger, die sich mit dem angegebenen Gerät prüfen lassen, sind in den US-PSn 25 31 048, 29 40 595, 34 21 562, 34 64 472, 42 50 733 und Re 30 445 offenbart.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Prüfgerät sämtliche der oben erwähnten Informationen an einem einzigen Befestiger mit nur einmaligem Einrichten der Vorrichtung liefern. Man erhält eine schnellere Bestimmung der Werte der Setz-, Einspann- bzw. Vorlast und der Befestigereigenschaften unter Zugspannung, und da sämtliche Lastwerte am gleichen Befestiger bestimmt werden, sind die resultierenden Informationen vollständiger und genauer. Weiterhin muß man nach dem bekannten Verfahren zum Bestimmen der Setzlast langsam vorgehen, um ein überlasten ("overswaging") des Befestigers zu vermeiden, pabei wird aber die Geschwindigkeit, mit der eine Hülse normalerweise gesetzt wird, nicht erreicht, so daß die Ergebnisse ungenau und unter Umständen sogar irreführend sind. Auch

das Paddelsystern zum Bestimmen der Einspann- bzw. Vorlast, wie sie in den verschiedenen Pflichtenheften usw. angegeben sind, kann ungenaue Ergebnisse erbringen,da es von Einflußgrößen wie den Peibungsbe!werten, der Flachheit, der Platten-

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biegung und dem Geschick des Bedienungspersonals abhängt.. Das hier beschriebene Prüfgerät weist keine dieser Schwierigkeiten auf und liefert daher genauere Prüfinformationen.

Wie ersichtlich werden wird, ist das hier vorgeschlagene Prüfgerät für Befestiger äußerst vielseitig einsetzbar und hat weitere Fähigkeiten.

Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein neuartiges Prüfgerät für Befestiger anzugeben, das schnell und genau Informationen über die Höhe von Setzlast, Einspannbzw. Vorlagt und die Zugbelastungseigenschaften eines Befestigers liefert.

Es ist ein weiteres allgemeines Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Prüfgerät für Befestiger anzugeben.

Andere Ziele, Besonderheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich im Einzelnen aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen.

ist eine teilweise als Block» schaltbild ausgeführte Darstellung des erfindungsgemäßen Prüfgeräts für Befestiger, wobei einige Teile dieses Geräts im Längsschnitt gezeigt sind;

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Fig. 2 zeigt einen Teil des Geräts nach Fig. 1 mit einer alternativen Form einer Laststeuerung;

Fig. 3 ist eine teilweise als Blockdiagramm ausgeführte Darstellung einer modifizierten AusfUhrungsform des erfindnngsgemäßen Prüfgeräts mit alternativen Mitteln zur Erzeugung hydraulischer Kraft und zur Einstellung auf die Befestigerlänge, wobei einige Bestandteile im Längsschnitt gezeigt sind.

Das Prüfgerät für Befestiger weist, wie in Fig. 1 dargestellt, •sine hydraulisch betätigte Druckdosenanordnung 10, eine Hydraulikversorgung 12 sowie eine Signalanzeigeeinheit 14 auf/ die allesamt schaubildlich bzw. als Blockdiagramm dargestellt sind.

Die Pruckdosenanordnung 10 weist einen Zylinder 16 sowie einen hydraulischen Kolben 18 auf, d«jusen Kopf 20 im Zylinder 16 hin- und herfahren kann. Eine Ringdichtung 22 in einer Nut im Kopf 20 schafft einen dichten Abschluß zwischen dem Kopf 20 und der Innenwandfläche des Zylinders 16; eine weitere Ringdichtung 24 in einer Nut in einer Bohrung 26 in der vorderen Ab-

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schlußwand 28 des Zylinders 16 schließt die Kolbenstange 30 dicht ab, die mit dem Kopf 20 verbunden ist. Die Kolbenstange 30 steht durch die Bohrung 26 aus dem Zylinder 16 hinaus vor.

Eine Druckdose 32 ("load call") ist an der vorderen Abschlußwand 28 an diese ansetzbar angeordnet und enthält eine Zentralbohrung 34, durch die die Kolbenstange 30 mit Spiel verläuft. Eine Einspannvorrichtung 36 hat ein äußeres rohrförmiges Gehäuse 38, das mit einem ringförmigen hohlen Ansatz 40 auf der Druckdose 32 verschraubbar ist. Weiterhin weist die Anordnung 36 eine innere Hülse 42 auf, die auf das äußere Ende der Kolbenstange 30 aufgeschraubt und im Gehäuse 38 gleitend verschiebbar ist. Das äußere Gehäuse 38 und die innere Hülse 42 sind mit längsverlaufenden Durchgangsöffnungen 44 bzw. 46 ausgeführt, die zu einem zu erläuternden Zweck radial miteinander ausgerichtet verlaufen. Während für das äußere Gehäuse 38 und die innere Hülse 42 ein allgemein zylindrischer "Gehäuse"- Aufbau gezeigt ist, ist einzusehen, daß hier auch andere geeignete Konstruktionsformen verwendet werden können.

Das vordere Ende des äußeren Gehäuses 38 läuft zu einer Endplatte 49 aus, die eine abgesetzte Bohrung 48 enthält, in die ein gehärteter rohrförmiger Einsatz 50 eingepaßt ist. Entsprechend läuft das vordere Ende der inneren Hülse 42 zu einer

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Endplatte 41 aus, der eine abgesetzte Bohrung 52 enthält, in die ein gehärteter rohrförmiger Einsatz 5<3 eingepaßt ist. Die Öffnungen 57, 59 im Einsatz 50 bzw. 54 haben den gleichen Durchmesser und fluchten axial.

Der Zylinder 16 enthält eine Einlaßöffnung 56 am vorderen Stangenende bzw. der Zugseite des Zylinders 16 sowie eine Rücklauföffnung 58 am hinteren Kolbenkopfende bzw. auf der Rücklaufseite des Zylinders 16. Wird also der Zylinder 16 auf der Zugseite über die öffnung 56 hydraulisch druckbeaufschlagt, werden der Kolben 18 und daher auch die innere Hülse 42 bezüglich des äußeren Gehäuses 38 rückwärts bewegt; bei der Beaufschlagung der Rücklaufseite des Zylinders 16 über die öffnung 58 werden der Kolben 18 und die innere Hülse 42 bezüglich des äußeren Gehäuses vorwärts geführt.

Die öffnungen 57, 59 sind in den Abmessungen so gewählt, daß sie den Schaft eines Stifts oder Bolzens 60 eines zweiteiligen Befestigers 62 aufnehmen können. In dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel kann es sich bei dem zweiteiligen Befestiger 62 um eine Ausführung handeln, wie sie in der US-PS Re 30.445 vom 16.12.1980 offenbart ist. Bei diesem Bolzen handelt es sich um einen Zugbolzen (vergl. die Fig. 1, 7 und 8 der genannten US-Patentschrift) mit einer Hülse 64, die in Sperrnuten im Stift 60 eingedrückt werden

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kann. Es 1st jedoch einzusehen, daß das Prüfgerät 10 auch für andere durch Zug zu setzende Befestiger Einsatz finden kann - beispielsweise Blindbefestiger, Quetschbefestlger, d.h. Stumpf-Sperrbolzen ("stumpf-Lockbolts") sowie Nieten und mit einem Drehmoment zu setzende, d.h. beispielsweise Gewindebefestiger. In dieser Hinsicht wird darauf verwiesen, daß die Öffnungen 44, 46 auch die Verwendung bestimmter Arten von Quetsch-Setzwerkzeugen zum Setzen von Stumpfbolzen ("stumps") erlauben.

Im Einsatz wird der Befestiger 62 in das äußere Gehäuse 38 eingesetzt, Indem man den Stift bzw. Bolzen 60 durch die Öffnungen 57, 59 steckt. Der Zugang erfolgt dabei durch die fluchtenden öffnungen 44, 46. Danach wird die Hülse 64 auf den Sperrnutenabschnitt des Stifts 60 aufgesetzt, der aus der Bohrung 57 des Einsatzes 50 im äußeren Gehäuse vorsteht. In diesem Zustand ist die Endplatte 51 der bewegbaren Hülse 42 von der gegenüberliegenden Oberfläche der Endplatte 49 des ortsfesten äußeren Gehäuses 38 beabstandet. Die Breite des resultierenden Spalts 70 läßt sich beliebig wählen, indem man das äußere Gehäuse 38 mehr oder weniger weit auf den Gewindeansatz 40 auf der Druckdose 32 aufschraubt. Die Summendicke des Hülseneinsatzes 50, des Spalts 70 und des äußeren Gehäuseeinsatzes 54 wird so gewählt, daß sie einer gewünschten Summendicke von mit dem zu prüfenden Befestiger aufeinander zu befestigender Werkstücke entspricht. Es wird darauf

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hingewiesen, daß die Summendjcke (Griffweite) sich sehr leicht verändern läßt und ii.an eine Testserie an einer Vielzahl gleicher Befestiger für den gesamten Dickenbereich (Griffweitenbereich) von einem gewählten Minimum bis zu einem gewählten Maximum durchführen kann.

Per Befe3tiger 62 wird mit einem (nicht gezeigten) Zugwerk zeug gesetzt, das den in den US-PS 3 329 000 und 3 363 211 offenbarten Konstruktionen entspricht. Dieses Werkzeug hat Backen, die den Stift 60 an Zugnuten erfassen, sowie einen an der Hülse 64 angreifenden Eindrückamboß.

Pas Werkzeug bringt zwischen dem Stift 60 und der Hülse 64 eine Axialkraft auf, die die Endplatte 51 der Hülse zur Endplatte 49 des Gehäuses zieht. Pie innere Hülse 42 und das äußere Gehäuse 38 können den Spalt 70 in dem in Fig. gezeigten Zustand jedoch nicht völlig schließen (bei aufliegendem Kolben 18 und an vorderen der Zylinderwand 28 anliegender Pruckdose 32). Die Pruckdose 32 ist dabei zwischen dem Gehäuse des Zylinders 16 und dem äußeren Gehäuse 33 festgeklemmt und nimmt daher Reaktionskräfte auf, die den zwischen dem Gehäuse 38 und der Hülse 42 wirkenden Axiallasten entsprechen. In diesem Zustand gibt die Druckdose ein Ausgangssignal ab, dessen Stärke der zwischen dem Stift 60 und der Hülse 64 wirkenden und zwischen den Plattenteilen

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49 und 51 übertragenden Axialkraft entspricht. Die Druckdose 32 gibt dieses Ausgangssignal auf der Leitung 74 an das Signal· anzeigesystem 14 ab, das die Höhe der Setzlast sichtbar darstellt.

Mit zunehmender Setzkraft wird die Hülse 64 in die Sperrnuten eingedrückt. Mit dem beendeten Eindrückvorgang und bei weiterem Anstieg der Axiallast reißt der Zugnutenabschnitt 72 ab; damit ist das Setzen des Befestigers 62 abgeschlossen.

Der gesamte Setzzyklus wird von der Sichteinheit 14 dargestellt. In einer Form weist die Sichteinheit 14 eine Signalaufbereitungseinheit 76, einen Spitzenwertspeicher 78, eine Digitalanzeige 80 und eine Aufzeichnungseinrichtung 82 auf, wie sie aus dem Stand der Technik an sich bekannt sind. Bin Spitzenwert-Anzeigegerät mit Signalaufbereitung und Digitalanzeige des Typs 3270P der Fa. Datonic Corporation hat sich als gut geeignet erwiesen.

Di· Signalaufbereitungeeinheit 76 wandelt das Ausgangssignal der Druckdose 32 auf der Leitung 74 zu einem Signal um, das für die Spitzenwertspeicher 78, die Digitalanzeige 70 und das Aufzeichnungssystern 82 geeigent ist. Die Digitalanzeige 80 liefert eine Sichtanzeige des Momentanwerts der auf den Be* festiger 62 aufgebrachten Setzlast. Die Spitzenwertspeicherschaltung 78 hält den beim Setzen auftretenden Spitzenwert

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der Setzlast fest und stellt ihn auf der Digitalanzeige 70 dar. Wird der Spitzenwertspeicher 78 mit einem Impulsschalter freigegeben, zeigt die Digitalanzeige 70 die Echtzeit-Einspann- bzw. Vorlast an. Die Aufzeichnungseinrichtung S2 kann einen vollständigen Setzlastzyklus aufnehmen, einschließlich des aufgetretenen Spitzenwerts sowie der endgültigen Einspann- bzw. Vorlast, die in der fertigen Verbindung herrscht. Wie bereits erwähnt, sind diese Daten aber nur ein Teil der sigifikanten Prüf- und Auswertinformationen, die sich unter Verwendung des erfindungsgemäfien Prüfgeräts an einem einzigen Befestiger feststellen lassen.

Weiterhin ist erwünscht, das Verhalten des Befestigers 62 unter Zuglasten zu bestimmen, die die festgelegten Werkstücke axial auseinanderziehen wollen. Mit der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung kann man diesen Zustand simulieren, indem man die innere Hülse 42 relativ zum Gehäuse 38 rückwärts drückt, so daß der Spalt 70 breiter wird. Dies geschieht, indem man mit der Kraftversorgung 12 über die Einlaßöffnung 56 im Zylinder 16 Fluiddruck auf die Zugseite des Kolbens 18 aufbringt.

Pie Druckdose 32 liefert ein Signal, das der Höhe der Zugkraft entspricht, die die Hülse 64 und den Stift 60 in eine Richtung, bei der derjenige Zustand simuliert wird, in dem die aufeinander festgelegten Werkstücke auseinandergezogen

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werden. Auch die Höhe dieser Last läßt sich beobachten und mit der Anzeigeeinheit 14 aufzeichnen. Der Zugtest wird fortgesetzt, bis der Befestiger 62 schließlich reißt. Für einen Scherbefestiger, d.h. einen Befestiger, der im wesentlichen auf der Verbindung lastende Scherlasten aufnehmen soll, tritt der gruch im wesentlichen auf, indem die auf den Bolzen 60 aufgedrückte Hülse 64 abgerissen wird. Bei Zug-Befestigern, die im wesentlichen auf der Verbindung liegende Zuglasten aufnehmen sollen, erfolgt das Versagen gewöhnlich durch das Reißen des Stifts 60. Die maximale Reißlast wird von der Spitzenwertspeicherschaltung 78 erfaßt und von der Digitalanzeige 70 angezeigt. Der Spalt zwischen der Hülse 42 und dem Gewindeansatz 40 bei an der Wand 28 des Zylinders 16 anliegendem Kolben 18 ist immer größer als der maximale Hub des Kolbens 18 im Zylinder 16, so daß die Hülse 42 sich nicht an den Gewindeansatz 40 anlegen und eine falsche Spitzenzugkraftanzeige erzeugen kann.

Nachdem der Befestiger 62 zerrissen ist, ist es einfach, die Vorrichtung 36 freizumacher, einen weiteren Befestiger einzusetzen und die Prüfung zu wiederholen. Es wird darauf hingewiesen, daß Befestiger mit Stiften unterschiedlicher Durchmesser sich auf einfache Weise aufnehmen lassen, indem man einfach die gehärteten Einsätze 50, 54 gegen solche mit Öffnungen 57, 59 der erforderlichen Größe austauscht.

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Die hydraulische Kraftversorgung 12 weist eine Fluidpumpe 84 auf, die von einem Elektromotor 85 angetrieben wird, den eine Wechselstromquelle 94 speist. Die Pumpe 84 hat einen Hochdruckauslaü 88 und einen Niederdruckrücklauf oder Tank 90. Der Auslaß 88 und der Tank 90 sind mit einem hydraulischen Richtungsventil 92 und den Fluidleitungen 93, 95 in die Einlaßöffnung 56 und die Rücklauföffnung 58 angeschlossen. Das elektromagnetisch betätigte Ventil 92 ist im Ruhezustand in den dargestellten Zustand vorgespannt, indem der Pumpenaus-IaB 88 mit der Leitung 95 an die Zylinder-Rücklauföffnung 58 und der Tank 90 über die Leitung 93 an die Zylinder-Einlaßöffnung 56 gelegt sind. In diesem Zustand befindet der Kolben 18 sich in seiner vorderen Stellung (Fig. 1), in der ein Befestiger 62 eingeführt und dann gesetzt werden kann; vie angemerkt, werden in diesem Zustand des Prüfgeräts die im Setzzyklus auftretenden Lasten sowie die Einspann- bzw. Vorlast gemessen, angezeigt und aufgezeichnet.

Um die Eigenschaften des Befestigers 62 bei Zuglasten einer festgelegten Verbindung zu bestimmen, wird das Magnetventil 92 in den anderen Zustand gebracht, indem der Erdschalter SW1 geschlossen und ein Stromkreis von der WechselStromquelle 94 zum Erregerteil des Ventils 92 geschlossen wird. In diesem Zustand wird der Druckauslaß 88 über die Leitung 93 mit der Zugseite des Zylinders 16 und dem Einlaß 56 verbunden, gleich·

zeitig der Tank 90 über die Leitung 95 mit der Rücklaufseite dee Zylinders 16 und mit der Auelaßöffnung 58 verbunden. Ein Drosselventil 96 ist in die Leitung 93 eingefügt und wahlweise betätigbar/ um die vom Druckauelaß 88 der Pumpe 84 kom- !ssnds Fluidstr&susy* 2- steuern; Auf diese Welse IMS* die lsi Zufbelaetungstest auf den Befeetiger 62 aufgebrachte Last sich einstellen und wahlweise variieren.

Ein Druckschalter PS1 ist im Erdkreis des Antriebsmotors 86 enthalten und hydraulisch mit der Rücklaufleitung 95 Über die Leitung 97 verbunden, so daß, wenn das Ventil 92 sich im Rücklaufzustand befindet, wie in Fig. 1 gezeigt, d.h. wenn die Rücklaufleitung 95 mit dem Druckauslaß 88 der Pumpe 84 verbunden ist, der Motor 86 beim Erreichen eines gewählten Drucks in der Leitung 95 abgeschaltet wird. Dieser Abschaltdruck tritt auf, wenn der Kolben 18 das Ende des Rücklaufs erreicht hat; der Druckschalter PS1 verhindert also einen weiteren Druckanstieg_f der den Fluidkreislauf beschädigen würde.

Mit der Anordnung nach Fig. 1 kann also der gleiche Befestiger im selben Prüfgerät auf Setzlast, Einspannlast (Vorlast) und Zugelastung geprüft werden.

In einer modifizierten Form der hydraulischen Kraftversorgung 12 ist das Drosselventil 96 durch ein Beipassventil zwi-

sehen den Leitungen 93, 95 ersetzt. Das System der Fig. 2 ist mit Ausnahme dar dargestellten Änderungen das gleiche wie das der Fig. 1 und daher nur teilweise dargesteIt. In der Fig. 2 sind denen der Fig. 1 entsprechende Bestandteile mit den gleichen/ aber um den Buchstaben (a) ergänzten Bezugszeichen bezeichnet. Die Kraftversorgung 12a der Fig. 2 weist also ein Beipassventil 96a zwischen den vom Richtungsventil 92a abgehenden Leitungen 93a, 95a auf; der Rest der Kraftversorgung 12a und der zugehörigen Systemteile entsprechen denen der Kraftversorgung 12 der Fig. 1. im System der Fig. 2 läßt die Schnelligkeit des Druckanstiegs im Zugzyklus, d.h. der Hochdruck zur Leitung 93a, sich wahlweise durch Einstellen der Fluidmenge regeln, die man über das Beipass-Regelventil 96a von der Leitung 93a zur Leitung 95a umleitet. Zusätzlich erlaubt diese Anordnung, den Befestiger - beispielsweise 62 für vorbestiirante Zeitspannen mit einer gewählten Zuglast zu beaufschlagen.

Eine weitere modifizierte Anordnung ist in Fig. 3 gezeigt, wo denen der Fig. 1 entsprechende Bestandteile mit den gleichen, aber um den Buchstaben (b) ergänzten Bezugszeichen bezeichnet sind.

Wie die Fig. 3 zeigt, weist das Prüfgerät für Befestiger eine pneumatisch/hydraulisch betätigte Druckdosenanordnung 1Ob₁

eine pneumatisch/hydraulische Kraftversorgung 12b und eine Signalanzeigeeinheit 14b auf.

Die Druckdosenanordnung 10b weist einen Zylinder 16b und eine hydraulische Kölben-Stange-Anordnung 18b mit einem Kolbenkopf 20b auf, der im Zylinder 16b hin- und herverschiebbar ist. Eine Ringdichtung 22b in einer Nut im Kolbenkopf 20b schafft einen hydraulischen Abschluß zwischen dem Kopf 20b und der angrenzenden Innenwand des Zylinders 16b. Eine weitere Ringdichtung 24b in einer Nut in einer Bohrung 26b in der vorderen Wandung 28b des Zylinders 16b liefert einen dichten Abschluß für einen abgesetzten Teil 25b des Kolbenkopfes 20b. Eine Kolbenstange 30b ist zwischen ihren Enden gewindemäßig festgelegt durch einen mit einem Außengewinde versehenen Stangenabschnitt 31,der in eine Zentralbohrung 29 eingeschraubt ist, die koaxial durch den Kolbenkopf 20b verläuft. Die Kolbenstange 30b hat einen vorderen Teil 33, der vom Gewindeabschnitt 31 vorwärts verläuft, sowie einen hinteren Teil 35, der vom Kolbenkopf 20b und Zylinder 16b rückwärts verläuft. Eine weitere Ringdichtung 37 sitzt in einer Ringnut in einem rückwärtigen Teil der Wandung des Zylinders 16b und besorgt den fluiddichten Abschluß gegenüber einem rückwärts vorstehenden Teil 39 des Kolbenkopfes 20b, der mit verringertem Durchmesser ausgeführt ist.

Eine Druckdose 32b ist an der vorderen Zylinderwand 2Ub ange-

ordnet und an diese ansetzbar und enthält eine Zentralbohrung 34b, durch die die Kolbenstange 30b verläuft. Eine Haltevorrichtung 36b weist ein äußeres rohrförmiges Gehäuse 38b/ das auf einen ringförmig umlaufenden Ansatz 40b auf der Druckdose 32b aufgesetzt ist, und eine innere Hülse 42b auf, die mit dem Ende der Kolbenstange 30b verbunden und im Gehäuse 38b gleitend verschiebbar ist. Die Kolbenstange 30b und die Hülse 42b sind über einen mit einem größeren Durchmesser ausgeführten Teil 41 am Ende der Stange 30b und einen Sprengring 43 miteinander verbunden, der in eine Nut hinter dem Teil 41 eingesetzt ist. Mit dieser Anordnung läßt die Kolbenstange 30b sich relativ zur "'Hülse 42b verdrehen. Das äußere Gehäuse 38b und die Hülse 42b enthalten längsverlaufende und radial miteinander ausgerichtete Durchgangsöffnungen 44b bzw. 46b.

Das vordere Ende des äußeren Gehäuses 38b läuft zu einer Platte 49b aus, die eine Ansenkung enthält, in die ein gehärteter rohrförmiger Einsatz 50b eingepaßt ist. Entsprechend läuft das vordere Ende der inneren Hülse 42b zu einer Platte 51b aus, der eine abgesetzte Bohrung enthält, in die ein gehärteter rohrförmiger Einsatz 54b eingepaßt ist. Die Öffnungen 57b, 59b in den Einsätzen 50b, 54b haben den gleichen Durchmesser und fluchten miteinander.

Der Zylinder 16b hat eine Einlaßöffnung 56b am vorderen bzw.

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Zugende des Zylinders 16b und eine Rücklauföffnung 58b am hinteren bzw. Rücklaufende des Zylinders 16b. Wird also über die Öffnung 56b hydraulischer Druck an das Zugende des Zylinders 16b gelegt, werden der Kolben 18b und die innere Hülse 42b relativ zum äußeren Gehäuse 38b nach rückwärts bewegt. Wird andererseits über die öffnung 58b pneumatischer Druck an das Rücklaufende des Zylinders 16b gelegt, werden der Kolben 18b und damit die innere Hülse 42b realtiv zum äußeren Gehäuse 38b vorwärts bewegt.

Die öffnungen 57b, 59b in den Einsätzen 50b, 54b sind so gewählt, daß sie den Schaft eines Stift- bzw. Bolzenelements 60b eines zweiteiligen Befestigers 62b aufnehmen können. In dem in der Zeichnung gezeigten Ausführungsbeispiel kann es sich bei dem zweiteiligen Befestiger 62b um einen Gewindebefestiger handeln, bei dem eine Mutter 64b auf das mit einem Gewinde versehene Ende des Bolzens 60b aufgeschraubt wird. Bei der Mutter 54b kann es eich um eine momentbegrenzende Ausführung handeln» wie sie in der oben erwähnten US-Patentschrift 29 40 495 offenbart 1st. Natürlich können hier auch andere Arten von Qewindebefestigern und Mutternkonetruktionen Verwendung finden.

Im Betrieb wird der ßefestiger 62b in die Hülse 42b und das äußere Gehäuse 38b und durch die öffnungen in den Einsätzen 50b, 54b hindurch eingesetzt (Zugang besteht dabei durch die

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fluchtenden Schlitze 44b, 46b hindurch) und dann die Mutter 64b auf den Bolzen 60b aufgeschraubt. In diesem Zustand ist die Hülsenplatte 51b von der gegenüberliegenden Gehäuseplatte 49b beabstandet. Die Breite des Spaltes 70b zwischen ihnen läßt sich einstellen, indem man einfach die Kolbenstange 30b mehr oder weniger weit in den Kolbenkopf 20b ein- bzw. aus ihm herausschraubt (vergl. die Gewindeverbindung zwischen 29 und 31); damit wird die Lage der inneren Hülse 42b relativ zum äußeren Gehäuse 38b und damit die Breite des Spalts 70b verändert. Es läßt sich also eine gewünschte Summendicke der Werkstücke nachbilden, die mit den zu prüfenden Befestigern aufeinander befestigt werden sollen. Diese simulierte Summendicke (Griffweite) läßt sich, wie ersichtlich, leicht variieren und eine Testreihe an einer Vielzahl gleicher Befestiger für den gesamten Dickenbereich von einem gewählten Minimum zu eingem gewählten Maximum (Griffweitebereich) durchführen.

Der Befestiger 62b läßt sich an der Spannvorrichtung 36b mit einem herkömmlichen Werkzeug festlegen (nicht gezeigt), mit dem ein vorgewähltes Drehmoment auf die Mutter 64b festgezogen wird. Während des Anziehens der Mutter 64b wird eine relative Axialkraft zwischen dem Bolzen 60b und der Mutter 64b aufgebracht, die die Hülsenplatte 51b zur Gehäuseplatte 49b drückt. Die innere Hülse 42b und das äußere Gehäuse 38b können jedoch den Spalt 70b in' dem in Fig. 3 gezeigten Zustand

nicht schliefen, in dem der Kolben 18b am Anschlag anliegt und die Sylinder-Vorderwand 28b die Druckdose 32b berührt. In diesem Zustand liefert die Druckdose 32b ein Ausgangssignal einer Stärke, die entsprechend der relativen Axialkraft (und damit mit dem Drehmoment) zwischen dem Bolzen 60b und der Mutter 64b sich ändert. Die Druckdose 32b übergibt dieses Ausgangssignal auf der Leitung 74b der Signalanzeigeeinheit 14b, die die Höhe der Setzspitzenlast und der Einspann- bzw. Vorlast auf die gleiche Weise wie die Signalanzeigeeinheit 14 der Fig. 1 liefert.

Weiterhin l£t erwünscht, das Verhalten des Befestigers 62b unter Zuglasten zu bestimmen, die die aneinander festgelegten Werkstücke auseinanderziehen wollen. Mit der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung wird dieser Sachverhalten nachgebildet, wenn man die innere Hülse 42b relativ zum Gehäuse 38b rückwärts drückt, indem man über die Einlaßöffnung 56b im Zylinder 16b mit der Kraftversorgung 12b Fluiddruck auf die Zugseite des Kolbens 18b aufbringt.

Die Druckdose 32b liefert nun ein Signal, das der Höhe der Zugkraft entspricht, die die Mutter 64b bzw. den Bolzen 60b in einer Richtung beaufschlagt, mit der der Zustand simuliert wird, in dem die aufeinanderbefestigten Werkstücke auseinandergezogen werden. Auch die Höhe dieser Last läßt sich

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beobachten und mit der Anzeigeeinheit 14b aufnehmen. Der Zugtest wird dabei fortgesetzt, bis der Befestiger 62b schließlich reiJJt.

Nach dem Reißen des Befestigers 62b ist es einfach, die Spannvorrichtung 36b freizumachen, einen weiteren Befestiger einzusetzen und derj Test zu wiederholen. Es wird darauf hingewiesen, daß sich Befestiger mit Bolzen unterschiedlicher Durchmesser auf einfache Weise prüfen lassen, indem man die gehärteten Einsätze 50b, 54b herausnimmt und durch solche mit entsprechend bemessenen Offnungen ersetzt.

Die Kraftversorgung 12b wird aus einer Luftdruckquelle 100 gespeist und hat einen pneumatisch betätigten hydraulischen Druckverstärker (Booster) 84b, dessen pneumatische Kolben-Zylinder-Anordnung 102 betrieblich mit einer hydraulischen Kolben-Zylinder-Anordnung 104 verbunden ist. In letzterer ist ein pneumatischer Kolben 106 in einem Zylinder 107 mit einem hydraulischen Kolben 108 in einem Zylinder 109 über eine Kolbenstange 110 verbunden.

Pie Hydraulik-Einlaßöffnung 56b ist mit dem Kopfende des Hydraulik-Zylinders 109 über eine Leitung 93 verbunden. Die Druckluftöffnung 58b ist mit der Leitung 95b an das Stangenende des Druckluftzylinders 107 angeschlossen. Ein Luft-

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Richtungsventil 92b steuert den Betrieb des Verstärkers 84b und damit der Druokdosenanordnung 10b. In dem in Fig. 3 gezeigten Zustand des IRichtungeventils 92b wird Luftdruck aus der Druckluftversorgung 100 zum Stangenende des Druckluftzylinders 107 und zuir Rücklaufseite des Zylinders 16b geführt. Zu dieser Zeit ist das hydraulische Druckmittel im Zugende des Zylinders 16b zum Hydraulikzylinder 109 zurückgeführt worden und herrscht ti in im wesentlichen niedriger Druck.

Sin Hydraulik-Speichertank 112 ist mit seiner Druckluftseite über die Leitung 114 an das Richtungsventil 92b abgeschlossen. Die Hydraulikseite des Speichertanks 112 ist mit der Leitung 116 über ein normalerweise offenes Ventil 118 an die Einlaßleitung 93b angeschlossen. Das Ventil 118 wird elektromagnetisch geschlossen, wenn ein zugehöriger elektrischer Schalte? SW3 betätigt und damit ein elektrischer Stromkreis von einer Wechselspannungsquelle 120 nach Erde geschlossen wird. Wie die Fig. 3 zeigt, ist das System im Rücklaufzustand und Schalter SW3 geschlossen, so daß auch das Ventil 118 geschlossen ist; zur gleichen Zeit ist die Leitung 114 über das Richtungsventil 92b an die Atmosphäre (Atms) gelegt. In diesem Zustand wird der Befestiger 62b in die Druckdosenanordnung 10b eingesetzt, wie ausgeführt, und lassen die Setzlasten und die Einspann- bzw. Vorlasten sich anzeigen und aufnehmen. Bei dem Befestiger mit Aufdrückhülse nach Fig. 1 oder dem Gewindebe-

festiger in Fig. 3 ist der endgültige Lastwert nach der Freigabe des Spitzenwortspeichers nach dem Setzen die Einspannbzw« Vorlast^ mit der der Befestiger (62, 62b) auf die fertige Verbindung wirkt.

Um die Endfestigkeit des Befestigers 62b gegenüber einer Zugbelastung festzustellen, wird das System in den Zugprüfbetrieb umgeschaltet. Es nimmt diesen ein, wenn das Luftrichtungsventil 92b betätigt wird» indem man einen elektrischen Schalter SW2 schließt, der einen elektrischen Stromkreis von der Wechselstromquelle 120 über den Elektromagneten des Ventils 92b nach Erde schließt. Bei umgeschaltetem Ventil 92b ist nun die Druckluftquelle 100 mit dem Kopfende des Druckluftzylinders 107 des Verstärkers 84b verbunden, so daß der Druckluftkolben 106 und damit der Hydraulikkolben 108 das hydraulische Druckmittel an der Zug- bzw. Einlaßöffnung druckbeaufschlagt, um den Kolben 20b nach hinten zu drücken und damit eine Zuglast auf den Bolzen 60b relativ zur Mutter 64b aufzubringen. Zu diesem Zeitpunkt ist die Rücklaufseite des Zylinders 16b über den Auslaß 58b, die Leitung 95b und das Ventil 92b an die Atmosphäre gelegt, entsprechend auch die Stangen- bzw. Rücklaufseite des Druckluftzylinders 107 des Verstärkers 84b über die Leitung 95b und das Ventil 92b. Die Druckbeaufschlagung und damit das Anlegen einer steigenden Axiallast werden fortgesetzt, bis der Befestiger 62b reißt.

Die im Zugzyklus aufgetretene Last wird mit der Anzeigeeinheit 14b aufgenommen und aufgezeichnet. Der zeitliche Verlauf der Zuglastbeaufschlagung des Befestigers 62b läßt sich ebenfalls wahlweise verändern, indem man die Schnelligkeit des Luftdruckanstiegs mit dem Drosselventil 96 variiert. Das Ventil 96b liegt in einer Leitung, die die Leitung 114 mit der Kopfseite des DruckluftZylinders 107 verbindet.

Das Druckmittelvolumen aus dem Zylinder 109 der Hydraulikanordnung 104 zum Zylinder 16b reicht zwar für die Zuglastprüfungen aus, ist aber verhältnismäßig gering. Um dasjenige Volumen des hydraulischen Druckmittels bereitzustellen, das erforderlich ist, um den Kolben 20b weit genug rückwärts zu drücken und dabei die Mutter 64b vollständig vom Bolzen 60b abzuziehen, wird hydraulisches Druckmittel aus dec* Vorratstank 112 verwendet. Dies erfolgt durch Offnen de» Schalters SW3, so daß der Elektromagnet des Ventils 118 stromlos wird und letzere in den offenen Ruhezustand Übergeht,. Da die Druckluftseite des Speichertanks 112 aus der Druckluictquelle 100 über die Leitung 114 und das Richtungsventil 92b druckbeaufschlagt wird, strömt hydraulisches Strömungsmittel aus

dem Speichertank 112 zum Zylinder 16b und bewirkt die erforderliche Bewegung des Kolbens 20b, um die Mutter 64b vollständig vom Bolzen 60b zu trennen, so daß der Prüfling leichter entfernt und ein neuer Befestiger für die nächste Prüfung

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eingesetzt werden kann. Weiterhin gewährleistet der Speichevtank 112 auf diese Weise, 3aß der hydraulische Zylinder 109 mit hydraulischem Druckmittel vollständig gefüllt wird.

Um das System in den Rücklaufzustand zu bringen, wird der Schalter SW2 geöffnet und das Luftrichtungsventil 92b in die Rücklaufstellung geschaltet. In diesem Zustand wird Druckluft auf die Rücklaufseite des Zylinders 16b und die Rücklaufseite des Druckluftzylinders 107 der Anordnung 102 gegeben; die Kopfseite des letzten Zylinders wird Über das Drossel ventil 96b, die Leitung 114 und das Richtungsventil 92b an die Atmosphäre gelegt. Um aber den Zylinder 107 leichter lüften zu können, verbindet ein normalerweise offenes Ventil 122 den Zylinder 107 direkt und ohne wesentliche Drosselung mit der Atmosphäre, wenn der Schalter SW2 im Rücklaufzustand geöffnet ist. Das Ventil 122 wird heim Schalten des Schalters SW2 (aus der Wechselspannungsquelle 120) elektromagnetisch in den SchlieBzustand geschaltet. Im Rücklaufzustand ist dann die Druckluftseite des Speichertanks 112 über das Richtungsventil 92b an die Atmosphäre gelegt. Das hydraulische Druckmittel von der Zugseite des Zylinders 16b wird also zum Hydraulikzylinder 109 der Anordnung 104 und zum Speichertank 112 zurückgeführt. Ist der Kolben 20b vollständig zurückgelaufen, wird der Schalter SW3 geschlossen, so daß das Speichertankventil 118 schließt.

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Es hat sich als wünschenswert herausgestellt, daß die Druckdose 32, 32b Seher-Ausführungen sind. Geeignet ist beispielsweise das Modell 1220 der Fa. Interface, Inc.

Das System und die Anordnung nach der vorliegenden Erfindung bieten also die Mittel, um einen Befestiger zu prüfen und seine Setzlast, Einspannlast (bzw. Vorlast) sowie seine Eigenschaften und Zugbelastung zu bestimmen. Wie erwähnt, lassen das System und die Anordnung nach der vorliegenden Erfindung sich zum Prüfen von Befestigern unterschiedlicher Art einsetzen; sie sind nicht auf die hier als Beispiele genannten Befestiger beschränkt. Gleichzeitig lassen sich auch unterschiedliche Setzwerkzeuge bei der Durchführung der Befestigerprüfung verwenden - beispielsweise Zug-, Quetsch-, Drehmoment- und andere Setzwerkzeuge. Hierzu sei angemerkt, daß das System und die Anordnung nach der vorliegenden Erfindung auch eine Anzeige bestimmter Eigenschaften der Setzwerkzeuge liefern - beispielsweise den Verlauf der Setzlaetkurve usw.

Claims

■ ·· ύ d München, den 29. Juli 1985 HUCK MANUFACTURING COMP. Unsere Akte: H 843 HO (Neue) SchutζanSprüche

1. ^ Gerat zum Prüfen von Befestigern^mit denen eine Vielzahl von Werkstücken aneinander festlegbar ist und die einen Bnlzer mit einem langgestreckten Schaft aufweisen, gekennzeichne : durch

ein erstes Gehäuse (38, 38b) und

ein zweites Gehäuse (42, 42b), die einen ei. ε ten bzw. zweiten Plattenteil (49, 51 bzw. 49b, 51b) aufweisen, die an einem Ende nebeneinander angeordnet sind und eine erste bzw. eine zweite Öffnung (57, 59; 57b, 59b) enthalten, die entlang einer vorbestimmten Achse fluchten und in denen der Bolzen (60, 60b) des Befestigers aufnehmbar ist,

durch ein bewegbares Druckelement (32, 32b), das betrieblich mit dem ersten Gehäuse (38, 38b) verbindbar ist und eine Zentralbohrung (34) aufweist, durch

einen Träger, der das erste und das zweite Gehäuse

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(38, 42 bzw. 38b, 42b) entlang der Achse relativ verschiebbar trägt, durch ein bewegbares Lastelement (10) mit einem Zylinder (16; 16b) und einem Kolben (18; 18b) mit einer Kolbenstange (30; 30b) die auf der Achse liegt und durch die Zentralbohrung (34) des Druckelementes (32; 32b) hindurch mit dem zweiten Gehäuse (42, 42b) verbunden ist, wobei das bewegbare Lastelement (10) über seinen Zylinder (16; 16b) betrieblich mit der anderen Seite des Druckelementes (32; 32b) verbunden ist,

eine Einstelleinrichtung (12; 12a; 12b), in der der Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Plattenteil (49, 51 bzw. 49b, 51b) wahlweise zur Nachbildung eines gewünschten Griffweitenzuwachses für den zu prüfenden Befestiger (62; 62b) verstellbar ist, wobei

das erste und das zweite Gehäuse (38, 42 bzw. 38b, 42b) offen genug für ein Einsetzen des Bolzens (60; 60b) des Befestigers in die fluchtenden öffnungen (57, 59; 57b, 59b) derart ausgestaltet sind, daß der Befe stiger (67, 62b) zur Beaufschlagung des ersten und des zweiten Plattenteiles (49, 51; 4<*b, 51b) gegeneinander einsetzbar ist, und

eine Lastübertragungseinrichtung (16, 18; 16b, 18b), die mit dem ersten und dem zweitem Gehäuse (38, 42

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bzw. 38b, 42b) und dem Zylinder (16, 16b) und dem Kolben (18; 18b) verbunden ist und die die zwischen dem ersten und dem zweiten Plattenteil (49, 51} 49b, 51b) auftretende Relativkraft auf das bewegbare Druckelement (32; 32b) überträgt.

2. Prüfgerät nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet , daß die Einstelleinrichtung (12; 12a; 12b) eine Gewindeverbindung (38, 32; 29, 35) aufweist, die wahlweise betätigbar ist, um den geringsten Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Plattenteil (49, 51; 49b, 51b) einzustellen und so den gewünschten Griffweitenzuwachs nachzubilden.

3. Prüfgerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung (12; 12a; 12b) eine Gewindeverbindung zwischen dem Kolben (18; 18b) und dem zweiten Gehäuse (42, 42b) aufweist, um den geringsten Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Plattenteil (49, 51; 49b, 51) einzustellen und so den gewünschten Griffweitenzuwachs nachzubilden.

4. Prüfgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindeverbindung zwischen der Kolbenstange (30b) und dem Rest des Kolbens (18b) vorgesehen ist.

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5. Prüfgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (30b) relativ zum zweiten Element (42b) verdrehbar ist.

6. Prüfgerät nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten und zweiten Plattenteil (45, 51- 49b, 51b} entfernbare Einsätze (50, 54; 50b, 54b) vorgesehen sind, die eine erste bzw. eine zweite Befestigeröffnung (57, 59 bzw. 57b, 59b) enthalten, so daß andere Einsätze mit anders bemessenen Befestigeröffnungen zur Aufnahme von Befestigern anderer Größe einsetzbar sind.

7. Prüfgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegbare Lastelernent (10) einen Zylinder (16) und einen fluidbetätigten Kolben (18, 18b) mit einer Kolbenstange (30, 30b) aufweist, die mit dem ersten oder zweiten Gehäuse (38, 42 bzw. 38b, 42) verbunden ist, um die relative Axialbewegung zwischen den nebeneinanderliegenden Plattenteilen (49, 51; 49b, 51b) zu erzeugen, daß der Zylinder (16; 16b) eine Zugseite und eine Rücklaufseite hat, daß der Kolben (18, 18b) die Plattenteile (49, 51; 49b, 51b) bei Beaufschlagung der Zugseite mit Fluiddruck auseinanderdrückt und bei Beaufschlagung der Rücklaufseite mit Fluiddruck gegeneinander drückt, und daß weiter eine Fluidkraft-Versorgungseinheit

(84) vorgesehen ist, die eine hydraulische Pumpe (84) mit

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einem Druckauslaß (88) und einem Rücklaufeinlaß (90), ein hydraulisches Richtungsventil (96; 96a) und eine Leitung
(93, 95; 93a, 95a) aufweist, die den Druckauslaß (88) und den Rücklaufeinlaß (90) mit der Zugseite (56) und der
Rücklaufseite (58) des Zylinders (16) über ein Richtungsventil (92; 92) verbindet, das von einem Umlegschalter

(SWJ) steuerbar ist.