DE3150383C2 - Schraubenvorspannungsmeßgerät - Google Patents

Abstract

Durch ein Schraubenvorspannmeßgerät (3) soll mit Hilfe eines mit einem Anzeigegerät verbundenen Meßelementes, das die mechanische Spannung in ein elektrisches Signal umwandelt, die an einer Schraube (1) herrschende Vorspannung gemessen werden. Dazu besteht der zum Anziehen der Schraube (1) dienende Schlüssel aus einem ersten Steckschlüsselkörper (4) mit einem Sechskant (7) zur Aufnahme des Kopfes (6) der anzuziehenden Schraube (1) und einem zweiten Schlüssel (5) mit einem Vielkant (20) zur Aufnahme des Kopfes (1) einer im ersten Steckschlüsselkörper (4) eingeschraubten Meßschraube (9). Die Meßschraube (9) ist hinsichtlich Gewindedurchmesser und -steigung sowie Auflagefläche (10) des Kopfes (11) identisch mit der anzuziehenden Schraube (1). Zwischen der Auflage des Kopfes (11) der Meßschraube (9) und der oberen Stirnfläche (13) des ersten Steckschlüsselkörpers ist zumindest eine Distanzscheibe (14, 15) und eine Quarzkristall-Meßunterlegescheibe (16) angeordnet. Diese mißt die beim Anziehen der Schraube (1) an der Meßschraube (9) auftretende Spannung, die analog zur Vorspannung in der Schraube (1) ist und durch die Quarzkristall-Meßunterlegscheibe (16) in einen dem Anzeigegerät zugeführten elektrischen Wert umgewandelt wird.

Description

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schraubenvorspannungsmeßgerät der eingangs beschriebenen Art von möglichst einfachem Aufbau zu schaffen, das unmittelbar die Schraubenvorspannung Außenfläche (23) des ersten Steckschlüsselkörpers 35 anzeigt.
(4) an der Anlagefläche für den zweiten Steckschlüs- Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch

sei (5) ein Wälzkörper enthaltender Käfig (25) gelöst, daß ein erster Steckschlüsselkörper mit dem angeordnet ist Vielkant zur Aufnahme der Mutter bzw. des Kopfes der

4. SchraubenvorspannungsTießgerät nach An- anzuziehenden Schraube eine zentrale Gewindebohspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Käfig mit 40 rung enthält, in die eine hinsichtlich Gewindedurchmes-Wälzkörpern ein Nadellager (25) vorgesehen ist. ser. und -Steigung und Auflagefläche des Kopfes

5. Schraubenvorspannungsmeßgerät nach An- identisch mit der anzuziehenden Schraube ausgebildete spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Meßschraube eingeschraubt ist, wobei zwischen der Steckschlüssel (5) eine kreissegmentförmige Ausspa- Auflage des Kopfes der Meßschraube und der oberen rung (26) für die Durchführung der Verbindungslei- 45 Stirnfläche des ersten Steckschlüsselkörpers zumindest tung zwischen der Quarzkristall-Meßunterlegschei- eine Distanzscheibe und eine Quarzkristall-Meßunterlegscheibe angeordnet sind und daß zum Anziehen der Schraube ein zweiter Schlüssel über dem Vielkant des Kopfes der Meßschraube gesteckt ist.

Dieses Schraubenvorspannungsmeßgerät arbeitet mit Hilfe der im ersten Steckschlüsselkörper angeordneten Meßschraube, die das gleiche Gewinde und die gleiche Schraubenkopfauflagefläche wie die anzuziehende Schraube besitzt, nach einem Analogieschluß von der an der Meßschraube abzunehmenden auf die an der anzuziehenden Schraubverbindung herrschenden Spannung. Beim Anziehen der Schraubenverbindung mittels

be (16) und dem Anzeigegerät enthält.

6. Schraubenvorspannungsmeßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Anzeigegerät in dem zweiten Steckschlüssel (5) integriert ist.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schraubenvorspannungsmeßgerät mit einem Steckschlüssel, der den für die Mutter bzw. den Kopf der anzuziehenden Schraube passenden Vielkant enthält und ein mit einem Anzeigegerät verbundenes Meßelement, das die mecha-

des zweiten Schlüssels wird das Anzugsmoment zuerst auf die Meßschraube im ersten Steckschlüsselkörper nische Spannung in ein elektrisches Signal umwandelt. 60 aufgebracht. Die Quarzkristall-Meßunterlegscheibe Ein derartiges Schraubenvorspannungsmeßgerät ist wird gegen den ersten Steckschlüsselkörper gespannt.

Nach Überschreiten des Gleichgewichtszustandes der Reibmomente zwischen der Meßschraube und der anzuziehenden Schraube wird diese dann angezogen. Die an der Quarzkristall-Meßunterlegscheibe abgenommene elektrische Spannung, die einem Anzeigegerät

aus der DE-OS 24 29 278 bekannt. In dieser ist ein Drehmomentschlüssel beschrieben, der ein Meßelement, nämlich zwei Widerstandsdehnungsmesser enthält, welche die mechanische Spannung in ein elektrisches Signal umwandeln. Dieses Signal wird über eine Meßeinrichtung einem Anzeigegerät zugeführt, das in dem Steckschlüssel integriert ist. Die beiden

65 zugeführt ist, ist somit ein Maß für die Vorspannung der Schraubenverbindung. Die zwischen dem Kopf der

Meßschraube und der Quarzkristall-Meßunterlegscheibe angeordneten Distanzscheiben vergleichmäßigen die Kraftübertragung auf die Meßunterlegscheibe.

Zs ist vorteilhaft daß als zweiter Schlüssel ein Steckschlüssel mit einem Vielkant zur Aufnahme des Kopfes der Meßschraube verwendet ist, der einen Zylinderansatz aufweist, dessen Innenfläche an den Außenflächen des ersten Steckschlüsselkörpers im Bereich der Meßschraube anliegt Dadurch wird die Abstützung des Schlüssels beim Anziehen der Schraubverbindung in eine tiefere Ebene, fast unmittelbar oberhalb des kopfes bzw. der Mutter der Schraube gelegt, wie dies auch bei Verwendung eines normalen Steckschlüssels der Fall ist

Um zu vermeiden, daß an der Abstützung des zweiten Steckschlüssels an den Außenflächen des ersten Steckschlüsselkörpers im Bereich der Meßschraube Reibmomente auftreten können, empfiehlt es sich, an der Außenfläche des ersten Steckschlüsselkörpers dort einen Wälzkörper enthaltenden Käfig anzuordnen. Insbesondere kann dort ein Nadellager vorgesehen sein.

Mit geeigneten, an sich bekannten Elementen zur Zuführung einer Hilfsspannung und der von der Quarzkristall-Meßunterlegscheibe kommenden Meßspannung auf den zweiten Steckschlüssel können in diesen mit Vorteil die Meßeinrichtung und das Anzeigegerät integriert sein. Dies ergibt den Vorteil, daß das gesamte Schraubenvorspannungsmeßgerät als tragbares Werkzeug ausgebildet ist.

Im folgenden sei die Erfindung noch anhand des in den F i g. 1 und 2 der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein gemäß der Erfindung ausgebildetes Schraubenvorspannungsmeßgerät und zum Teil durch die herzustellende Schraubenverbindung.

F i g. 2 zeigt einen Schnitt entlang der Schnittlinie H-II in Fig. 1.

Die Schraube 1 dient zur Befestigung des Teiles 2, z. B. des Polkörpers einer elektrischen Maschine, auf einen nicht dargestellten Tragkörper. Diese Befestigung soll mit einer bestimmten Vorspannung ausgeführt sein, die mit Hilfe des Schraubenvorspannungsmeßgerätes 3 gemessen wird.

Das Schraubenvorspannungsmeßgerät 3 besteht aus einem ersten Steckschlüsselkörper 4 und einem darauf aufsteckbaren zweiten Steckschlüssel 5. Der erste Steckschlüsselkörper 4 enthält den zur Aufnahme des Kopfes 6 der Mutter 1 dienenden Sechskant 7 und eine zentrale Gewindebohrung 8. In diese zentrale Gewindebohrung 8 ist eine Meßschraube 9 eingeschraubt deren Gewindedurchmesser und Gewindesteigung sowie deren Auflagefläche 10 des Kopfes 11 identisch mit dem Gewinde und der Auflagefläche 12 des Kopfes 6 der Schraube 1 ausgebildet ist

Zwischen der Auflagefläche 10 des Kopfes 11 der Meßschraube 9 und der oberen Stirnfläche 13 des ersten Steckschlüsselkörpers 4 sind zwei Distanzscheiben 14, 15 und eine Quarzkristall-Meßunterlegscheibe 16

ίο angeordnet Die Quarzkristall-Meßunterlegscheibe 16 enthält einen Anschlußleiter 17 mit Hilfe dessen die in ihr entstehende elektrische Spannung in nicht dargestellter Weise einer ebenfalls nicht dargestellten Meßeinrichtung mit einem Anzeigegerät zugeführt wird.

Der zweite Steckschlüssel 5 weist einen Zylinderansatz 18 auf, dessen Oberseite mit einer Scheibe 19 geschlossen ist, welche die Sechseckaussparung 20 zur Aufnahme des Kopfes 11 der Meßschraube 9 enthält. An

der Unterseite 21 stützt sich der Zylinder 18 mit seiner Innenfläche 22 auf der Außenfläche 23 des ersten Steckschlüsselkörpeirs 4 ab, die an dieser Stelle mit dem Nadellager 25 versehen ist. Diese Abstützung liegt im Bereich der Meßschraube 9 unmittelbar oberhalb des Sechskants 7 zur Aufnahme des Kopfes 6 der Schraube 1. Außerdem enthält der zweite Steckschlüssel 5 im Zylinderansatz 18 eine kreissegmentförmige Aussparung 26, welche eine durch die an den Anschlußleiter 17 angeschlossene elektrische Leitung unbehinderte Drehung des Steckschlüssels 5 ermöglicht

Zum Anziehen der zur Befestigung dienenden Schraube 1 wird zunächst der erste Steckschlüsselkörper 4 mit der eingeschraubten Meßschraube 10 mittels seiner Sechseckaussparung 7 über den Kopf 6 der Schraube 1 gestülpt Weiterhin wird dann über den Kopf 11 der Meßschraube 9 der zweite Steckschlüssel 5 gesteckt, der sich mit seiner Innenfläche 22 an das Nadellager 25 abstützt. Durch Drehen des zweiten Steckschlüssels 5 wird das Drehmoment zunächst auf

■«ο die Meßschraube 9 aufgebracht Dabei wird die Quarzkristall-Meßunterlegscheibe 16 gegen die Oberfläche 13 des ersten Steckschlüsselkörpers 4 gespannt. Nach Überschreiten des Gleichgewichtszustandes der Reibmomente zwischen der Meßschraube 9 und der

⁴S anzuziehenden Schraube 1 wird dann diese über den ersten Steckschlüsselkörper 4 angezogen. Die an der Quarzkristall-Meßunterlegscheibe 9 mittels des Anschlußleiters 17 abgenommene elektrische Spannung ist dann im Analogschluß ein Maß für die Vorspannung an der Schraube!.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schraubenvorspannungsmeßgerät mit einem Steckschlüssel, der den für die Mutter bzw. den Kopf der anzuziehenden Schraube passende Vielkant enthält und ein mit einem Anzeigegerät verbundenes Meßelement, das die mechanische Spannung in ein elektrisches Signal umwandelt, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Steckschlüsseikörper (4) mit dem Vielkant (7) zur Aufnahme der Mutter bzw. des Kopfes (6) der anzuziehenden Schraube (1) eine zentrale Gewindebohrung (8) enthält, in die eine hinsichtlich Gewindedurchmesser und -Steigung und Auflagefläche (10) des Kopfes (11) identisch mit der anzuziehenden Schraube (1) ausgebildete Meßschraube (9) eingeschraubt ist, wobei zwischen der Auflage des Kopfes (11) der Meßschraube (9) und der oberen Stirnfläche (13) des ertten Steckschlüsselkörpers (4) zumindest eine Distanzscheibe (14,15) und eine Quarzkristall-Meßunterlegscheibe (16) angeordnet sind und daß zum Anziehen der Schraube (1) ein zweiter Schlüssel (5) über den Vielkant des Kopfes (11) der Meßschraube (9) gesteckt ist

2. Schraubenvorspannungsmeßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als zweiter Schlüssel (5) ein Steckschlüssel (5) mit einem Vielkant (20) zur Aufnahme des Kopfes (11) der Meßschraube (9) verwendet ist, der einen Zylinderansatz (18) aufweist, dessen Innenfläche (22) an den Außenflächen (23) des ersten Steckschlüsselkörpers (4) im Bereich der Meßschraube (9) anliegt.

3. Schraubenvorspannungsmeßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Widerstandsdehnungsmesser sind bei dem bekannten Schraubenvorspannungsmeßgerät derart in einen Schaltkreis eingeschaltet, daß sie den einen Zweig einer Widerstandsbrücke bilden, der parallel zu einem Widerstandsteiler liegt, welche den Bezugszweig der Brücke bildet Diese wird ihrerseits entsprechend dem Schaltzustand von komplementären NAN D-Gattern abwechselnd an ihrem gegenüberliegenden Anschlüssen an Spannung gelegt Das resultierende, wechselnde, unabgeglichene Brückenausgangssignal wird von einer Absolutwert-Differentialschaltung aufgenommen und in ein Differentialausgangssignal umgewandelt, das während einer festen Zeitspanne integriert wird. Das bekannte Schraubenvorspannungsmeßgerät hat also einen verhältnismäßig komplizierten und aufwendigen Aufbau und mißt auch nur das auf die Schraube ausgeübte Drehmoment Ausgehend von diesem Wert kann dann über die gegebenen Dimensionen der Schraube und die Reibwerte auf die Schraubenvorspannung geschlossen werden.

AJs Elemente zur Umwandlung einer mechanischen Spannung in ein elektrisches Signal sind als Quarzkristall-Meßunterlegscheiben ausgebildete piezoelektrische Kraftaufnehmer bekannt. Sie wandeln eine Kraft in eine I .adung um. Die Ladung wird in einem sogenannten Ladungsverstärker in eine elektrische Spannung umgewandelt. Die Anzeige dieser Spannung erfolgt auf übliche Art. Diese Quarzkristall-Meßunterlegscheiben sind in dem Firmenprospekt der Firma Kistler B 6.011 d 2.77 beschrieben.