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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Prüfung eines schrauben- oder bolzenförmigen Prüflings unter Scherbelastung.
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Um die Scherbelastung von Schrauben oder Bolzen zu prüfen, werden diese in Prüfvorrichtungen eingespannt, die wiederum in eine Prüfmaschine eingespannt sind. Um die Schrauben oder Bolzen unter einer hohen Geschwindigkeit zu prüfen, ist eine Beschleunigung der Prüfmaschine notwendig, wodurch die Prüfgeschwindigkeit während des Versuchs variiert oder konstant gehalten werden kann. Darüber hinaus erlaubt eine Umwandlung einer Druckbelastung in eine Schubbelastung die Anwendung in einem Fallturm, mit dem hochdynamische Versuche durchgeführt werden können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Prüfung eines schrauben- oder bolzenförmigen Prüflings anzugeben, mit welcher sowohl quasistatische als auch hochdynamische Versuche durchgeführt werden können.
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Die Erfindung ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, sowie der Erläuterung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren dargestellt sind.
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Erfindungsgemäß ist die Aufgabe dadurch gelöst, dass zwei Haltebacken beabstandet voneinander angeordnet sind, wobei jeder Haltebacken eine, eine durchgehende Öffnung umschließende Ausnehmung aufweist, in welche ein Einlegeelement mit einer Durchführungsöffnung für den an den Haltebacken zu befestigenden schrauben- oder bolzenförmigen Prüfling eingebracht ist, wobei zwischen den Haltebacken ein Stempel mit einem geringen Spiel angeordnet ist, der eine weitere durchgehende Öffnung für den schrauben- oder bolzenförmigen Prüfling aufweist, wobei der Stempel bezüglich der Haltebacken in einer Vorprüfstellung vertikal nach oben versetzt ist. Eine solche Vorrichtung hat den Vorteil, dass eine Druckbelastung in eine zweischnittige Schubbelastung, die auf den Prüfling wirkt, umgewandelt wird. Mit dieser Vorrichtung lassen sich sowohl quasi-statische als auch dynamische Belastungen des Prüflings prüfen, indem der Prüfling unter Schubbelastung gestellt wird. Dies ermöglicht eine einfache Untersuchung der Dehnungsratenabhängigkeit des Prüflings.
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Vorteilhafterweise ist in die durchgehende Öffnung des Stempels ein Einlegering zur Führung des schrauben- oder bolzenförmigen Prüflings zwischen den Haltebacken eingelegt, wobei ein Innendurchmesser des Ringeinlegers dem Durchmesser der Durchführungsöffnungen der Einlegeelemente der Haltebacken entspricht. Die Einlegeelemente können in Abhängigkeit des Durchmessers des Prüflings ausgetauscht werden, wodurch Prüflinge mit verschiedenen Gewindegrößen und Klemmlängen geprüft werden können.
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In einer Ausgestaltung ist die durchgehende Öffnung des plattenförmigen Stempels in einer oberen Hälfte des Stempels ausgebildet. Dadurch entsteht ein Ungleichgewicht, wobei der Schwerpunkt des Stempels unterhalb der durchgehenden Öffnung liegt und der Stempel somit in ruhender Lage stets aufgerichtet in der Prüfvorrichtung positioniert ist.
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In einer Variante sind die Einlegeelemente in Form von Ringscheiben ausgebildet. Solche Ringscheiben sind besonders kostengünstig und lassen sich in unterschiedlichen Größen, je nachdem, welche Schraubengröße aufgenommen werden soll, herstellen.
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Vorteilhafterweise weisen die Einlegeelemente ein Schraubengewinde auf.
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In einer anderen Ausführung ist der Prüfling mittels einer Mutter in der Vorrichtung verspannt. Dadurch werden die Prüflinge fixiert und es lassen sich unterschiedliche Vorspannungen auf die schraubenförmigen Prüflinge aufbringen. Des Weiteren ist auch eine Fixierung der schraubenförmigen Prüflinge in einem Einlegeelement mit einem Innengewinde denkbar.
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In einer Weiterbildung ist jedes Einlegeelement und/oder Einlegering mittels eines Arretierelementes verliersicher und drehfest fixierbar. Solche Arretierelemente, die in dem Stempel eingebracht sind, ermöglichen eine zuverlässige Verankerung des Einlegeelementes bzw. Einlegerings und verhindern ein Herausgleiten des Einlegeelementes und/oder Einlegerings aus der Durchführungsöffnung.
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In einer Ausführungsform sind die durchgehenden Öffnungen der Haltebacken in einem Bereich der Haltebacken ausgebildet, in welchem diese geringe Wandstärken aufweisen. Die geringen Wandstärken ermöglichen die Prüfung der schraubenförmigen Prüflinge mit einem kleineren Durchmesser als 10 mm, da bei kleineren Durchmessern die Verfügbarkeit an schraubenförmigen Prüflingen mit einer hohen Gesamtprüflänge stark eingeschränkt ist.
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In einer Ausgestaltung sind die Haltebacken mit einer Basisplatte kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig und/oder formschlüssig verbunden. Mittels dieser Basisplatte lässt sich die Vorrichtung einfach in einer Prüfeinrichtung, beispielsweise einem Fallturm, einsetzen.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der - gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung - zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Es zeigen:
- 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
- 2 ein Ausführungsbeispiel der Haltebacken der Vorrichtung gemäß 1,
- 3 ein Ausführungsbeispiel für Rundeinleger,
- 4 ein Ausführungsbeispiel eines Stempels,
- 5 ein Ausführungsbeispiel eines Ringeinlegers.
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In 1 ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schraubenprüfvorrichtung 1 für quasi-statische und dynamische Versuche unter Scherbelastung dargestellt. Die Schraubenprüfvorrichtung 1 weist zwei Haltebacken 3, 5 auf, die beabstandet zueinander parallel angeordnet sind. Die Ausrichtung der Haltebacken 3, 5 erfolgt in einer vertikalen Position, wobei jeweils ein Ende der Haltebacken 3, 5 an einer Basisplatte 7 verschweißt ist. In den Abstand zwischen den Haltebacken 3, 5 ist als bewegliches Teil der Prüfvorrichtung ein Stempel 9 eingelegt, welcher bezüglich der Haltebacken 3, 5 in einer Vorprüfstellung vertikal nach oben versetzt ist.
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In 2a und 2b sind die Haltebacken 3, 5 der Schraubenprüfvorrichtung 1 näher gezeigt. Wie aus 2a hervorgeht, weist jeder Haltebacken 3, 5 drei waagerecht beabstandete durchgehende Öffnungen 11, 13, 15 auf, wobei die Größe der durchgehenden Öffnungen 11, 13, 15 von dem Durchmesser des Prüflings abhängt. Als Prüflinge sollen im weiteren Schrauben 25 betrachtet werden. Schrauben 25 mit großem Durchmesser, wie beispielsweise M10, M12 und M14, werden in die durchgehende Öffnung 11 mit dem größten Durchmesser eingesetzt und mittels einer Arretierschraube fest verankert. Die beiden anderen durchgehenden Öffnungen 13, 15 werden für M6-bzw. M8-Schrauben verwendet. Wie aus 2b ersichtlich, weisen die Haltebacken 3, 5 im oberen Bereich eine geringere Wandstärke auf, wobei die durchgehenden Öffnungen 11, 13, 15 in diesem oberen Bereich ausgebildet sind. In den Spalt 17 zwischen den Haltebacken 3, 5 wird der Stempel 9 von oben eingeführt.
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Die durchgehenden Öffnungen 11, 13, 15 weisen Ausnehmungen 19 auf, in welchen je ein Rundeinleger 21 eingelegt ist. Jeder Rundeinleger 21 weist eine Durchgangsöffnung 23 auf, in die die zu prüfende Schraube 25 eingeführt wird (3). Die Rundeinleger 21 weisen unterschiedliche Höhen H auf, womit sich Klemmlängen variieren lassen. Zudem kann der Durchmesser der Rundeinleger 21 variiert werden. Damit können Schrauben 25 mit unterschiedlichem Gewinde in der Schraubenprüfeinrichtung 1 getestet werden. Die Rundeinleger 19 sind gehärtet, um den Verschleiß bei dem Prüfungsvorgang zu minieren.
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In 4 ist ein Ausführungsbeispiel eines plattenförmigen Stempels 9 dargestellt. Der Stempel 9 weist eine durchgängige Öffnung 27 auf, in welche verschiedene Ringeinleger 29, wie sie in 5 dargestellt sind, eingesetzt werden. Dabei weisen alle Ringeinleger 29 den gleichen Außendurchmesser, aber unterschiedliche Innendurchmesser 37 auf, weshalb die Verwendung von nur einem Stempel 9 für unterschiedliche Schraubengrößen möglich ist. In den Stempel 9 ist eine Arretierschraube 31 eingebracht, die in den Arretierring 33 des Ringeinlegers 29 geschraubt wird. Dies ermöglicht eine zuverlässige Befestigung des Ringeinlegers 29. Bei eingeführtem Stempel 9 zwischen den Haltebacken 3, 5 ist nur ein schmaler Scherspalt 35 von ca. 1 mm zwischen dem Stempel 9 und den beiden Haltebacken 3, 5 vorhanden. Dieser Scherspalt 35 beträgt dann auf jeder Seite 0,5 mm. Die durchgehende Öffnung 27 des Stempels 9 und die seitlich angeordnete Arretierschraube 31 sind in der oberen Hälfte des Stempels 9 ausgebildet. Die Belastung wirkt von oben auf den Stempel 9, weshalb die nach unten gerichtete Seite länger ausgelegt ist, was durch das Ungleichgewicht eine senkrechte Position des Stempels 9 gewährleistet.
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Die zu prüfende Schraube 25 wird seitlich durch die jeweilige durchgehende Öffnung 11, 13, 15 der Rundeinleger 29 der Haltebacken 3, 5 und durch den Ringeinleger 29 des Stempels 9 eingeführt und auf der gegenüberliegenden Seite von außen an der Haltebacke 5 mit einer Mutter 39 verschraubt. Sowohl bei einer Low-speed- Crash-Anlage, bei welcher quasi-statische Belastungen erzeugt werden, als auch bei einem Fallrahmen im Fallturm zur Erzeugung dynamischer Belastungen wirken die Belastungen von oben auf den Stempel 9 der Schraubenprüfvorrichtung 1. Bei der Belastung des Stempels 9 wird die Kraft durch den Stempel 9 geleitet und der mittleren Bereich der Schraube 25 nach unten gedrückt. Gleichzeitig werden die äußeren Bereiche der Schraube 25 von den Haltebacken 3, 5 gehalten. Dies bewirkt eine Scherbelastung in der Schraube 25 an zwei Scherflächen. Diese Scherbelastung resultiert aus einer Druckbelastung, wodurch die Schraubenprüfvorrichtung 1 es ermöglicht, eine Schubbelastung in den Schrauben 25 auch bei hohen Geschwindigkeiten abzuprüfen.
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Durch den modularen Aufbau der Schraubenprüfvorrichtung 1 lassen sich die Rundeinleger 21 beliebig austauschen, wodurch unterschiedliche Klemmlängen und unterschiedliche Gewindedurchmesser mit der gleichen Vorrichtung geprüft werden können. Somit muss bei Verschleißerscheinungen nicht der komplette Aufbau ersetzt werden, sondern lediglich der betroffene Einleger oder das betroffene Bauteil.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und erläutert wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. Es ist daher klar, dass eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten existiert. Es ist ebenfalls klar, dass beispielhaft genannte Ausführungsformen wirklich nur Beispiele darstellen, die nicht in irgendeiner Weise als Begrenzung etwa des Schutzbereichs, der Anwendungsmöglichkeiten oder der Konfiguration der Erfindung aufzufassen sind. Vielmehr versetzen die vorhergehende Beschreibung und die Figurenbeschreibung den Fachmann in die Lage, die beispielhaften Ausführungsformen konkret umzusetzen, wobei der Fachmann in Kenntnis des offenbarten Erfindungsgedankens vielfältige Änderungen beispielsweise hinsichtlich der Funktion oder der Anordnung einzelner, in einer beispielhaften Ausführungsform genannter Elemente vornehmen kann, ohne den Schutzbereich zu verlassen, der durch die Ansprüche und deren rechtliche Entsprechungen, wie etwa weitergehenden Erläuterungen in der Beschreibung, definiert wird.