DE102009036691A1

DE102009036691A1 - Device for non-destructive testing of e.g. welding screws, has changeable checking nut connected with hand-held wrenching tool by plug-in- or snap-fit connection and sectionally fixing work piece

Info

Publication number: DE102009036691A1
Application number: DE102009036691A
Authority: DE
Inventors: Benjamin Stöhr
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2009-08-07
Filing date: 2009-08-07
Publication date: 2011-02-10

Abstract

Vorrichtung (V) zum zerstörungsfreien Prüfen von Werkstücken (2), insbesondere Schweißschrauben und Schweißmuttern, unter Aufbringung eines Drehmomentes, wobei die Vorrichtung (V) aus einem handgeführten Schraubwerkzeug (1), mit dem eine definierte Drehkraft (Prüfmoment) auf das Werkstück (2) ausgeübt werden kann und einer wechselbar mit dem Schraubwerkzeug (2) verbundenen Prüfnuss (3), die das Werkstück (2) zumindest bereichsweise fixiert, besteht.Device (V) for non-destructive testing of workpieces (2), in particular welding screws and weld nuts, applying a torque, wherein the device (V) consists of a hand-held screwing tool (1), with a defined rotational force (test torque) on the workpiece (2 ) can be exercised and a test nut (3), which is exchangeable with the screwing tool (2) and at least partially fixes the workpiece (2), consists.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum zerstörungsfreien Prüfen von Werkstücken, insbesondere Schweißschrauben und Schweißmuttern, gemäß Anspruch 1.The The invention relates to a device for nondestructive Testing of workpieces, especially welding screws and weld nuts, according to claim 1.

Mit Hilfe oder durch den Einsatz der zerstörungsfreien Prüfung können Fehler von oder in Materialien, Bauteilen oder Konstruktionen vor und während ihres Betriebes so frühzeitig erkannt werden, dass deren unvorhergesehenes Versagen verhütet wird. Unfälle mit der Gefährdung von Menschenleben und schweren Sach- und Umweltschäden können damit vermieden werden. In fast allen Industriezweigen ist die zerstörungsfreie Prüfung daher zum unverzichtbaren Instrument für Qualitätskontrolle und Qualitätssicherung geworden.With Help or through the use of nondestructive testing May contain errors in or in materials, components or constructions before and during their operation so early be recognized that their unforeseen failure is prevented. Accidents involving the endangerment of human life and heavy property and environmental damage can thus be avoided. In almost all industries is the non-destructive Therefore an indispensable instrument for Quality control and quality assurance become.

Beispielsweise sind Schrauben zur Verwendung als Schweißschraube bekannt, die für das Anordnen wenigstens eines Kabelanschlusses mit einem Kabelhalter, einen Schaft und einen daran angrenzenden Flansch aufweisen, der auf seiner dem Schaft abgewandten Seite eine Schweißfläche aufweist, die dazu dient, die Schweißschraube mit einer metallischen Struktur, die beispielsweise die Karosserie eines Kraftfahrzeuges sein kann, zu verschweißen. Solche Schrauben werden beispielsweise als Masseanschluss für elektrische Leitungen verwendet. Soll eine elektrische Leitung an einer solchen Schweißschraube befestigt werden, so kann der Schaft ein Außengewinde aufweisen, sind die Leitungen über einen Kabelhalter mit einem Kabelanschluss versehen und der Kabelanschluss ist an dem Schaft mit Hilfe einer Mutter befestigt. Wird eine elektrische Leitung auf eine Schraube als Masseanschluss befestigt, so werden zur Befestigung der elektrischen Leitung relativ hohe Drehmomente benötigt, um sicherzustellen, dass ein ausreichend guter Kontakt zwischen der Schraube und der elektrischen Leitung besteht.For example are screws known for use as a welding screw, for arranging at least one cable connection with a cable holder, a shaft and an adjoining one Flange having on its side facing away from the shaft a Welding surface, which serves the welding screw with a metallic structure, for example, the bodywork a motor vehicle can be welded. Such For example, screws are used as a ground connection for used electrical lines. Should an electrical line on can be attached to such a weld screw, so can the shaft have an external thread, the lines are over a cable holder with a cable connection provided and the cable connection is attached to the shaft by means of a nut. Will an electric Line attached to a screw as a ground connection, so be for fastening the electrical line relatively high torques needed to make sure that a sufficiently good Contact between the screw and the electric wire is made.

Ein Problem, welches wiederholt zu Schwierigkeiten beim Befestigen von Bauteilen an Schweißschrauben oder Schweißmuttern führt, liegt daher darin, dass Kräfte und Drehmomente von größtenteils unterschiedlicher Natur und Werte auf die Bauteile wirken, die von den Schweißschrauben gehalten sind, aufgrund von Schwingungen, die sich während der Bewegung des Kraftfahrzeuges ergeben.One Problem which repeatedly leads to difficulties in fixing Components on welding screws or weld nuts Therefore, lies in the fact that forces and torques of mostly different nature and values act on the components held by the welding screws, due to vibrations that occur during the movement of the motor vehicle.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, eine Vorrichtung zum zerstörungsfreien Prüfen von Schweißschrauben und Schweißmuttern anzugeben, mit der sich eine zerstörungsfreie Prüfung – das heißt in einer Weise, die die spätere Verwendung nicht beeinträchtigt – unter Verwendung eines definierten Prüfmoments realisieren lässt.The The present invention therefore deals with the problem of a nondestructive testing device specify welding screws and weld nuts, with a non-destructive testing - the means in a way that the later use not impaired - using a defined test torque can be realized.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1.The Invention solves this problem by the subject of the independent Claim 1.

Weitere vorteilhafte Merkmale beinhalten die Unteransprüche.Further advantageous features include the subclaims.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum zerstörungsfreien Prüfen von Werkstücken, insbesondere Schweißschrauben und Schweißmuttern, unter Aufbringung eines Drehmomentes, besteht im Wesentlichen aus einem handgeführten Schraubwerkzeug, mit dem eine definierte Drehkraft (Prüfmoment) auf das Werkstück ausgeübt werden kann und einer wechselbar mit dem Schraubwerkzeug verbundenen Prüfnuss, die das Werkstück zumindest bereichsweise fixieren kann. Ein handgeführtes Schraubwerkzeug hat den Vorteil, dass die Vorrichtung ohne weitere Hilfs- oder Antriebsmittel (wie Strom oder dergleichen) und somit nahezu unabhängig vom Einsatzort betrieben werden kann.The Non-destructive device according to the invention Testing of workpieces, especially welding screws and weld nuts, applying a torque, consists essentially of a hand-held screwing tool, with a defined torque (test torque) on the Workpiece can be exercised and one changeable Test nut connected to the screwing tool, which is the workpiece at least in certain areas can fix. A hand-held Screwing tool has the advantage that the device without further Auxiliary or drive means (such as electricity or the like) and thus can be operated almost independently of the place of use.

Eine Ausführungsform sieht vor, dass das Schraubwerkzeug ein Drehmomentschlüssel sein kann. Beispielsweise kann der Drehmomentschlüssel als mechanischer Drehmomentschlüssel ausgebildet sein. In der Gruppe der mechanischen Drehmomentschlüssel gibt es die so genannten Knickschlüssel, die bei Erreichen des gewünschten Drehmoments durchknicken und somit eine weitere Einleitung eines Momentes verhindern. Ebenfalls zu den mechanischen Drehmomentschlüsseln gehören die auslösenden Drehmomentschlüssel (Knack-Schlüssel). Beim auslösenden Drehmomentschlüssel wird mittels einer Skala oder unter Zuhilfenahme eines Prüfgerätes ein bestimmtes Soll- oder Zielmoment eingestellt. Bei anzeigenden Drehmomentschlüsseln wird über eine mechanische Skala, Messuhr oder elektronische Anzeige der Wert des Drehmomentes angegeben, der von dem Schraubwerkzeug am Werkstück aufgebracht wird.A Embodiment provides that the screwing a Torque wrench can be. For example, the Torque wrench as a mechanical torque wrench be educated. In the group of mechanical torque wrenches There are the so-called crease keys when reaching bend the desired torque and thus a prevent further initiation of a moment. Also to the mechanical Torque wrenches are the triggering ones Torque wrench (cracking key). At the triggering Torque wrench is by means of a scale or under Using a tester a specific Target or target torque set. When displaying torque wrenches is over a mechanical scale, dial gauge or electronic display of value indicated by the torque of the screwing tool on the workpiece is applied.

Eine andere Ausführungsform sieht vor, dass der Drehmomentschlüssel als elektronischer Drehmomentschlüssel ausgebildet sein kann. Bei elektronischen (digital anzeigenden) Drehmomentschlüsseln erfolgt die Messung beispielsweise mittels eines Dehnungsmessstreifens (DMS) am Torsionsstab.A Another embodiment provides that the torque wrench be designed as an electronic torque wrench can. For electronic (digitally displayed) torque wrenches the measurement is carried out for example by means of a strain gauge (DMS) on the torsion bar.

Eine nächste Ausführungsform sieht vor, dass der Drehmomentschlüssel als mechatronischer Drehmomentschlüssel ausgebildet sein kann. Die Drehmomentmessung erfolgt wie beim auslösenden Drehmomentschlüssel, zusätzlich erfolgt eine digitale Messung des Drehmomentes (Klick- und Enddrehmomentes) wie bei einem elektronischen Drehmomentschlüssel. Es handelt sich also um eine Kombination von elektronischer und mechanischer Messung.A next embodiment provides that the torque wrench be designed as mechatronic torque wrench can. The torque measurement takes place as with the triggering torque wrench, In addition, a digital measurement of the torque takes place (Click and Enddrehmomentes) as an electronic torque wrench. So it is a combination of electronic and mechanical measurement.

Beispielsweise kann die Prüfnuss über eine Steck- oder Rastverbindung mit dem Schraubwerkzeug verbunden sein. Dies ermöglicht einen schnellen und unkomplizierten Wechsel von verschiedenen Prüfnüssen für verschiedene Einsatzzwecke bzw. Werkstücke.For example, the test nut may have a Plug or locking connection to be connected to the screwing. This allows a quick and easy change of different test nuts for different applications or workpieces.

Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die Steckverbindung einen an der Prüfnuss vorgesehenen maskulinen Steckabschnitt, insbesondere als Sechskant oder Vierkant ausgebildet, umfassen kann, der in einen formkomplementären femalen Anschlussbereich des Schraubwerkzeuges gesteckt werden kann. Zusätzlich können im femalen Anschlussbereich oder am maskulinen Steckabschnitt Sicherungsmittel vorgesehen sein, die den Sitz der Prüfnuss im oder am Schraubwerkzeug fixierend sichern. Denkbar wäre natürlich, auch die femalen und maskulinen Abschnitte/Bereiche in geänderter Anordnung am jeweils anderen Verbindungspartner vorzusehen. Der Drehmomentschlüssel weist bevorzugt einen Verlängerungsschaft auf, in dem der female Anschlussbereich angeordnet ist. Der Verlängerungsschaft kann dabei einteilig mit dem Drehmomentschlüssel hergestellt oder als separates Bauteil ausgeführt sein.A preferred embodiment provides that the connector a masculine plug-in portion provided on the test nut, especially designed as a hexagon or square, may include in a form-complementary femoral connection area the screwing tool can be inserted. additionally can be used in the femoral connection area or at the masculine plug-in section be provided, which is the seat of the test nut in or on the screwing Secure fixing. It would be conceivable, of course, too the femalen and masculine sections / areas changed in Arrangement on each other to provide connection partners. The torque wrench preferably has an extension shaft, in which the female connection area is arranged. The extension shaft can be made in one piece with the torque wrench or be designed as a separate component.

Beispielsweise kann die Prüfnuss eine Gewindebohrung aufweisen, in die der Gewindebolzen des Werkzeugs, insbesondere einer Schweißschraube, zum Zwecke der zerstörungsfreien Prüfung zumindest bereichsweise eingeschraubt werden kann.For example the test nut can have a threaded hole in the the threaded bolt of the tool, in particular a welding screw, for the purpose of nondestructive testing at least can be screwed in areas.

Zum Beispiel kann die Prüfnuss einen femalen Aufnahmebereich aufweisen, mit dem der Kopf des Werkzeuges, insbesondere einer Schweißmutter, zum Zwecke der zerstörungsfreien Prüfung fixiert werden kann.To the For example, the test nut may have a femoral receiving area with which the head of the tool, in particular a welding nut, be fixed for the purpose of nondestructive testing can.

Beispielsweise kann der female Aufnahmebereich als Vierkantausnehmung, beispielsweise zur Aufnahme einer Schweißmutter nach DIN 928 , ausgebildet sein.For example, the female receiving area as a square recess, for example for receiving a weld nut after DIN 928 be trained.

Zum Beispiel kann der female Aufnahmebereich als Sechskantausnehmung, beispielsweise zur Aufnahme einer Schweißmutter nach DIN 929 , ausgebildet sein.For example, the female receiving area as a hexagonal recess, for example for receiving a weld nut after DIN 929 be trained.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass sich das Prüfmoment für die zerstörungsfreie Prüfung wie folgt berechnet: Prüfmoment (M_P) = Anziehmoment (M_A) × 1,5 (Sicherheitsfaktor) A particularly preferred embodiment of the invention provides that the test torque for non-destructive testing is calculated as follows: Test torque (M _P ) = tightening torque (M _A ) × 1.5 (safety factor)

Das Anziehmoment (M_A) ist bevorzugt von der verwendeten Materialgüte des Werkstücks (Schweißschraube/Schweißmutter) abhängig. Bolzen ohne metrisches Gewinde werden mit denselben Kräften geprüft wie ihre metrischen Gegenstücke (z. B. T5 × 14,2 in Güte 8.8 analog M5 Güte 8.8: Prüfmoment ZfP (Zerstörungsfreie Prüfung) = 5,6 Nm × 1,5 = 8,4 Nm).The tightening torque (M _A ) is preferably dependent on the material quality of the workpiece used (welding screw / welding nut). Studs without metric thread are tested with the same forces as their metric counterparts (eg T5 × 14.2 in quality 8.8 analog M5 quality 8.8: test torque ZfP (non-destructive test) = 5.6 Nm × 1.5 = 8.4 nm).

Bevorzugt können alle Anzieh- und Prüfmomente einer in 4 gezeigten Beispieltabelle entnommen werden.Preferably, all tightening and testing moments of a in 4 taken from the example table shown.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben ist. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.Further Advantages, features and details of the invention will become apparent the description below, with reference to the drawings an embodiment of the invention is described. It can in the claims and in the Description mentioned features individually for each itself or in any combination essential to the invention.

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung; 1 a schematic representation of a test device according to the invention;

2 eine Prüfnuss für eine Schweißschraube; 2 a test nut for a welding screw;

3 eine Prüfnuss für eine Schweißmutter; 3 a test nut for a weld nut;

1 zeigt eine Vorrichtung V zum zerstörungsfreien Prüfen von Werkstücken 2, hier eine Schweißmutter, wobei die Vorrichtung aus einem Drehmomentschlüssel 1, mit dem eine definierte Drehkraft (Prüfmoment M_P) auf das Werkstück 2 ausgeübt werden kann und einer wechselbar mit dem Drehmomentschlüssel 1 verbundenen Prüfnuss 3, die das Werkstück 2 fixiert, besteht. 1 shows a device V for non-destructive testing of workpieces 2 , here a welding nut, the device being a torque wrench 1 , with which a defined torque (test moment M _P ) on the workpiece 2 can be exercised and one interchangeable with the torque wrench 1 connected test nut 3 that the workpiece 2 fixed, exists.

Die Bezeichnung 23/PTL 7505 stellt eine Ordnungsnummer für das Widerstandsbuckelschweißen nach DIN EN ISO 4063 dar.The designation 23 / PTL 7505 provides an ordinal number for resistance hump welding DIN EN ISO 4063 represents.

Die Prüfnuss 3 weist in ihrem oberen, dem Drehmomentschlüssel zugewandten Abschnitt, einen maskulinen Steckabschnitt 4 auf, wobei der Steckabschnitt 4 hier als Sechskant ausgebildet ist und in einen femalen Anschlussbereich 5 des Drehmomentschlüssels 1 bzw. eines Verlängerungsschaftes 6 eingreift.The test nut 3 has in its upper, the torque wrench facing portion, a masculine plug portion 4 on, with the plug section 4 is designed here as a hexagon and in a femalen connection area 5 of the torque wrench 1 or an extension body 6 intervenes.

Im unteren Abschnitt, ist die Prüfnuss 3 mit einem femalen Aufnahmebereich 7 versehen, der das Werkstück fixiert. Der female Aufnahmebereich 7 weist eine formkomplementär zum Werkstück 2 ausgebildete Sechskantkontur auf, in der das Werkstück 2 nahezu spielfrei zur Anlage kommt. Die Vorrichtung ist dergestalt ausgebildet, dass die Werkstücke, insbesondere die Schweißschrauben und Schweißmuttern, ausschließlich auf Drehmoment beansprucht werden und kein Kopfzuganteil auftritt.In the lower section, is the test nut 3 with a femoral receiving area 7 provided, which fixes the workpiece. The female reception area 7 has a shape complementary to the workpiece 2 trained hexagon contour on, in which the workpiece 2 almost free of play comes to the plant. The device is designed in such a way that the workpieces, in particular the welding screws and weld nuts, are stressed exclusively on torque and no head portion portion occurs.

2 zeigt eine Prüfnuss 3' in verschiedenen Ansichten bzw. perspektivischen Darstellungen. Die Prüfnuss 3' weist an ihrem oberen Abschnitt einen maskulinen, als Sechskant ausgebildeten, Steckabschnitt 4' auf. Außerdem weist die Prüfnuss 3' eine Gewindebohrung 8 auf, in die beispielsweise der Gewindebolzen einer Schweißschraube, zumindest bereichsweise eingreifen kann. 2 shows a test nut 3 ' in different views or perspective views. The test nut 3 ' has at its upper portion a masculine, designed as a hexagon, plug-in section 4 ' on. In addition, the checknut points 3 ' a threaded hole 8th on, for example, in the threaded bolt of a weld screw, at least partially engage.

Ferner weist die Prüfnuss 3' ein Innengewinde 10 auf, welches zum eindrehen einer Konter- oder Fixierschraube dient, die zur Anlage an einer in die Prüfnuss 3' eingedrehten Schweißschraube kommen kann. Die Konter- oder Fixierschraube dient bei einem Versagensfall der zu prüfenden Schweißschraube dem lösen der Prüfnuss vom Prüfling. Damit ist gewährleistet, dass die Prüfnuss, im Versagensfall der Verschweißung, wieder von der Schweißschraube gelöst werden kann.Furthermore, the test nut 3 ' an internal thread 10 on, which serves for screwing in a counter screw or fixing screw, which is to rest against one in the test nut 3 ' screwed in screw can come. In the event of a failure of the welding screw to be tested, the counter or fixing screw serves to release the test nut from the test object. This ensures that the test nut, in the event of failure of the weld, can be loosened again from the weld screw.

3 zeigt eine Prüfnuss 3'' in verschiedenen Ansichten bzw. perspektivischen Darstellungen. Die Prüfnuss 3'' weist an ihrem oberen Abschnitt einen maskulinen, als Sechskant ausgebildeten, Steckabschnitt 4'' auf. Außerdem weist die Prüfnuss 3'' einen femalen Aufnahmebereich 7' auf, mit dem der Kopf eines Werkstückes, insbesondere einer Schweißmutter, fixiert werden kann. 3 shows a test nut 3 '' in different views or perspective views. The test nut 3 '' has at its upper portion a masculine, designed as a hexagon, plug-in section 4 '' on. In addition, the checknut points 3 '' a femoral receiving area 7 ' on, with the head of a workpiece, in particular a weld nut, can be fixed.

Der female Aufnahmebereich 7' ist als Vierkantausnehmung ausgebildet und kann beispielsweise zur zerstörungsfreien Prüfung einer Schweißmutter nach DIN 928 vorgesehen sein. In den Eckbereichen der Vierkantausnehmung sind jeweils zylindrische Ausnehmungen 9, 9', 9'' und 9''' vorgesehen, die ein einfacheres Aufsetzen der Prüfnuss 3'' auf das Werkstück ermöglichen.The female reception area 7 ' is designed as a square recess and can, for example, for non-destructive testing of a weld nut after DIN 928 be provided. In the corner areas of the square recess are each cylindrical recesses 9 . 9 ' . 9 '' and 9 ''' provided that a simpler putting on the test nut 3 '' allow for the workpiece.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

- DIN 928 [0016]
- DIN 929 [0017]
- DIN EN ISO 4063 [0027]
- DIN 928 [0033]

Claims

Device (V) for non-destructive testing of workpieces ( 2 ), in particular welding screws and weld nuts, with the application of a torque, wherein the device (V) consists of a hand-held screwing tool ( 1 ), with which a defined torque (test torque) on the workpiece ( 2 ) and one interchangeable with the screwing tool ( 2 ) connected test nut ( 3 ), which the workpiece ( 2 ) at least partially fixed exists.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the hand-held screwing a torque wrench ( 1 ).

Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the torque wrench ( 1 ) is designed as a mechanical torque wrench.

Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the torque wrench is designed as an electronic torque wrench.

Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the torque wrench is designed as a mechatronic torque wrench.

Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the test nut ( 3 ) via a plug-in or latching connection with the screwing tool ( 1 ) connected is.

Apparatus according to claim 6, characterized in that the plug connection to a test at the ( 3 ) provided masculine plug section ( 4 ), which in a form-complementary femoral connection area ( 5 ) of the screwing tool ( 1 ) can be plugged.

Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the test nut ( 3 ' ) a threaded hole ( 8th ), in which the threaded bolt of the tool, in particular a welding screw, at least partially can be screwed.

Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the test nut ( 3 . 3 '' ) a femoral receiving area ( 7 ' ), with which the head of the tool, in particular a welding nut, can be fixed.

Apparatus according to claim 9, characterized in that the female receiving area ( 7 ' ) is designed as a square recess.

Apparatus according to claim 9, characterized in that the female receiving area ( 7 ) is designed as a hexagonal recess.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the test torque for non-destructive testing according to the formula:

Test torque (M _P ) = tightening torque (M _A ) × 1.5 (safety factor)

calculated.

Apparatus according to claim 12, characterized in that the tightening torque (M _A ) is determined depending on the used material quality of the workpiece (welding screw, welding nut).