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2003
Conference Paper
Titel
Ultraschallverfahren zur On-Line Bestimmung der Schraubenvorspannkraft und zur Schraubersteuerung
Abstract
Die richtige Schraubenvorspannkraft bestimmt die Zuverlässigkeit einer Schraubverbindung. Bei dem bisher üblichen drehmoment- oder drehwinkelgesteuerten Verschrauben kann es durch Reibwertstreuungen der Verschraubungselemente, und/oder durch unterschiedliche Elastizitäten und Nachgiebigkeiten im Schraubverband, zu falsch eingestellten Vorspannkräften kommen, mit der Folge eines Dauerbruches oder des Lösens der Schraubverbindung. Es ist bekannt, dass der Einfluss von Dehnungen oder Spannungen auf die Ausbreitungsgeschwindigkeiten von Ultraschallwellen die prinzipielle Möglichkeit bietet, die Zugspannung in einer Schraube und/oder die Vorspannkraft oder die Dehnung bzw. Längung einer Schraube zu bestimmen. Ein handelsüblicher Ultraschallprüfkopf wird in eine Schraubernuss integriert; eine speziell entwickelte Folie überträgt den Schall und gleicht Parallelitätsabweichungen zum Schraubenkopf aus. Der Ultraschallprüfkopf wird für jeden Schraubfall im Hinblick auf geringe Seitenwandreflektionen und gutes Signal/Rausch-Verhältnis ausgewählt. Steckverbindungen ermöglichen ein schnelles Wechseln der Nuss und des Prüfkopfes. Die Ultraschallsignale werden induktiv vom rotierenden Schaft auf den statischen Teil des Schraubwerkzeuges und von dort über Kabel zur Auswerte- und Steuereinheit übertragen. Die gemessenen Schalllaufzeiten werden an die Steuerung des Schraubwerkzeuges geleitet. Durch Statusabfragen wird auf eine unzureichende Schalleinprägung vor oder während des Schraubprozesses reagiert. Die schnelle Laufzeitmessung und Auswertung ermöglicht das Abschalten des Schraubwerkzeuges bei vorher festgelegter Vorspannkraft oder Spannung oder Längung. Die Kenntnis der material- und festigkeitsabhängigen Material-kennwerte wird genutzt, um die Zunahme der Vorspannkraft als Funktion eines Prozess-parameters, z.B. des Drehmomentes, zu berechnen und mit der tatsächlichen Veränderung zu vergleichen. Eine Abweichung der gemessenen Laufzeitveränderung von der rechnerisch vorherbestimmten, identifiziert Qualitätseinbußen durch Reibverluste oder Festigkeitsabweichungen.
Konferenz