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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Prüfadapter zum Prüfen der Befestigung eines Verbindungselements mit Kopf, beispielsweise eines Massebolzens, und ein Verfahren zum Prüfen der Befestigung eines Verbindungselements an einem Bauteil.
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Stand der Technik
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Zum Prüfen der Befestigung eines Verbindungskörpers, wie beispielsweise eines Schweißbolzens, an einem Bauteil, beispielsweise einem Karosseriebauteil eines Fahrzeuges, ist es bekannt Prüfvorrichtungen einzusetzen, die es ermöglichen, die Torsionssteifigkeit der Verbindung zu überprüfen. Hierzu wird mittels der Prüfvorrichtung dem Verbindungskörper ein bevorzugt vordefiniertes Drehmoment aufgezwungen. Wenn die Verbindung der Belastung durch die Prüfvorrichtung nicht standhält, kann der Verbindungskörper durch einen neuen, besser fixierten Verbindungskörper ersetzt werden und so ein Versagen des Bauteils vor dessen Betrieb verhindert werden.
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Die
DE 10 2009 036 691 A1 offenbart bereits eine Vorrichtung zum zerstörungsfreien Prüfen von Werkstücken unter Aufbringung eines Drehmomentes, mit einer wechselbar mit einem Schraubwerkzeug verbundenen Prüfnuss, die das Werkstück zumindest bereichsweise fixiert.
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Eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Prüfen der Befestigungsstelle eines ein Außengewinde aufweisenden Bolzens auf Torsionssteifigkeit ist aus der
DE 100 04 720 C1 bekannt. Die Vorrichtung umfasst ein ein Innengewinde aufweisendes Schraubteil, das auf das Außengewinde des Bolzens aufgeschraubt und dabei in das Schraubteil durch eine an diesem angreifende Dreheinrichtung ein definiertes Drehmoment eingeleitet wird, wobei das Schraubteil mehrere längsgeteilte aufweist, die an ihren innengewindeseitigen Endabschnitten radial voneinander weg verlagert werden.
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Die
DE 32 10 825 A1 offenbart eine Zugprüf- und Reckvorrichtung für einen von einer Fläche vorspringenden Bolzen, umfassend eine mit dem Bolzen kuppelbare Zugvorrichtung; eine auf die Fläche aufsetzbare Abstützvorrichtung und eine Einrichtung zum Erzeugen einer Kraft zwischen der Zugvorrichtung und der Abstützvorrichtung.
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Aus der
DE 38 40 789 A1 ist ein Prüfgerät für die Güte der Verbindung zwischen einem ersten Bauteil und einem von dessen Oberfläche örtlich abstehenden zweiten Bauteil, insbesondere zwischen einem Blech und einem Schweissbolzen, bekannt, wobei zumindest zwei zweiarmige Schwenkhebel, deren eine Arme als Klemmbacken zum Ergreifen des zweiten Bauteils ausgebildet sind und deren andere Arme sich auf einem Spreiznocken abstützen, um beiderseits der Längsachse des Geräts und quer zu dieser verlaufende Schwenkachsen schwenkbar und begrenzt achsparallel verschiebbar an einem zugleich einen Niederhalter zur Auflage auf dem ersten Bauteil tragenden Grundkörper gelagert sind, der ferner eine druckmittelbetätigte, mit dem Spreiznocken in axialer Antriebsverbindung stehende Kolben-Zylinder-Anordnung aufnimmt, und wobei den Schwenkhebeln eine sie in Richtung erstes Bauteil vorspannende Federanordnung zugeordnet ist.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Prüfadapter anzugeben, der ein zuverlässiges Prüfen der Befestigung eines Verbindungselements mit Kopf, insbesondere mit Sechskant- oder Achtkantkopf, auf Torsionssteifigkeit ermöglicht. Dabei soll ein Durchrutschen des Prüfadapters am Kopf des Verbindungselements vermieden werden. Ferner soll ein zuverlässiges Verfahren zum Prüfen der Befestigung eines Verbindungselements, insbesondere Massebolzens, an einem Bauteil angegeben werden.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch einen Prüfadapter zum Prüfen der Befestigung eines Verbindungselements mit Kopf mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 und durch ein Verfahren mit Merkmalen gemäß Anspruch 10.
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Der Prüfadapter umfasst einen Grundkörper, wobei auf den Grundkörper ein Drehmoment aufbringbar ist, zumindest zwei am Grundkörper an Schwenkachsen schwenkbar gelagerte Klemmbacken zum Umgreifen des Kopfes mit Klemmabschnitten der Klemmbacken, und eine am Grundkörper axial verschiebliche Spannhülse, wobei durch axiales Verschieben der Spannhülse in einer Schließrichtung die Klemmabschnitte der Klemmbacken radial nach innen verschwenkt werden.
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Erfindungsgemäß weisen die Klemmbacken und/oder die Spannhülse eine erste Konusgeometrie auf, so dass durch axiales Verschieben der Spannhülse in der Schließrichtung die Klemmabschnitte der Klemmbacken radial nach innen verschwenkt werden.
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Erfindungsgemäß weisen die Klemmbacken und/oder die Spannhülse an ihrem den Klemmabschnitten zugewandten Ende eine von der ersten Konusgeometrie unterscheidbare zweite Konusgeometrie auf, so dass auch durch die zweite Konusgeometrie durch axiales Verschieben der Spannhülse im Bereich der zweiten Konusgeometrie die Klemmbacken radial nach innen verschwenkt werden. Die zweite Konusgeometrie kann insbesondere dadurch von der ersten Konusgeometrie unterscheidbar sein, dass die zweite Konusgeometrie stärker konisch verläuft als die erste Konusgeometrie oder die beiden Konusgeometrien durch eine andere Geometrie, beispielsweise durch einen geraden, zylindrischen Verlauf der Kontur, von der ersten Konusgeometrie getrennt ist. Auf diese Weise kann an unterschiedlichen Verschiebungsstrecken der Spannhülse in Bezug auf die Klemmbacken eine unterschiedlich starke Zustellung der Klemmabschnitte zum Kopf des Verbindungselements erreicht werden.
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Erfindungsgemäß wird ein Prüfadapter eingesetzt, der Klemmabschnitte an zumindest zwei, beispielsweise auch drei, vier oder mehr Klemmbacken aufweist, zum Umgreifen eines Kopfes, insbesondere eines Sechskant oder eines Achtkant, des zu prüfenden Elements, nämlich des Verbindungselements. Die Klemmabschnitte können durch axiales Verschieben einer Spannhülse radial nach innen, zum Sechskant oder Achtkant des Verbindungselements bewegt werden. Hierzu sind Spannhülse und Klemmbacken entsprechend geformt und angeordnet, so dass die Klemmbacken durch axiales Bewegen der Spannhülse verschwenkt werden. Durch diese Ausbildung des Prüfadapters kann ein zuverlässiger, spielfreier Sitz der Klemmabschnitte am Kopf erreicht werden, auch wenn Hindernisse die Zugänglichkeit des Verbindungselement-Kopfes erschweren.
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Ein solcher Prüfadapter ermöglicht daher auch eine zuverlässige Prüfung der Befestigung eines Massebolzens an einem Bauteil, auch wenn über dem Kopf des Massebolzens ein Hindernis, wie ein Kabelschuh, die Kontaktierung des Kopfes erschwert, eine gute, spielfreie Kontaktierung des Kopfes jedoch zur Aufbringung des erforderlichen Drehmoments notwendig ist.
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Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen angegeben.
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Der Grundkörper des Prüfadapters weist bevorzugt eine im Wesentlichen zylindrische Form auf.
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Bevorzugt umgreifen die Klemmabschnitte gemeinsam im Wesentlichen einen ganzen Kreisumfang und somit den gesamten Umfang des Kopfes des Verbindungselements, umfassen also im Wesentlichen ca. 360 Grad. Bevorzugt weisen dazu die einzelnen Klemmabschnitte und besonders bevorzugt auch die gesamten Klemmbacken jeweils einen Querschnitt eines Kreisringsegments auf.
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Bevorzugt sind die Innenkanten der Klemmabschnitte an die Form eines vorgesehenen Kopfes eines Verbindungselements angepasst, weisen also für Sechs- oder Achtkantköpfe auch Kanten und bevorzugt zumindest teilweise auch Ecken, also Übergänge zwischen den Kanten, auf.
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Bevorzugt sind die Klemmabschnitte so ausgebildet, dass bei Anliegen der Klemmabschnitte an einer vorgesehenen Kopfgröße des zu prüfenden Verbindungselements jeweils ein radial verlaufender Toleranzspalt zwischen den einzelnen Klemmabschnitten bestehen bleibt, so dass ein festeres, insbesondere ein spielfreies Umgreifen des Kopfes mittels der Klemmabschnitte nicht durch Kontakt der Klemmabschnitte aneinander verhindert wird.
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Besonders bevorzugt sind die Klemmabschnitte so ausgebildet, dass jeweils zwei radiale Toleranzspalte derart gegenüberliegend liegen, dass die gedachte Verbindungslinie der Toleranzspalte den gemeinsamen Mittelpunkt aller Klemmabschnitte, und somit den Mittelpunkt eines zwischen den Klemmabschnitten angeordneten Verbindungselements schneidet. Ferner sind die Klemmabschnitte bevorzugt auch so ausgebildet, dass die Toleranzspalte für Verbindungselemente mit Köpfen die Kanten aufweisen, insbesondere für Sechs- oder Achtkantköpfe, jeweils an den Ecken des Kopfes zu liegen kommen, also an den Übergängen einer Kante zu einer nächsten Kante. Besonders vorteilhaft ist es, wenn zwei oder jeweils zwei radiale Toleranzspalte an Ecken des Kopfes eines Verbindungselements ausgebildet sind und dabei derart gegenüberliegen, dass die gedachte Verbindungslinie der Toleranzspalte den gemeinsamen Mittelpunkt aller Klemmabschnitte, und somit den Mittelpunkt eines zwischen den Klemmabschnitten angeordneten Verbindungselements schneidet. Durch diese Maßnahmen wird jeweils ein spielfreier Sitz der Klemmbacken am Verbindungselement, beim Schließen der Klemmbacken, an möglichst vielen, insbesondere an allen Kanten eines Verbindungselementkopfes erreicht.
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Bevorzugt bilden die Klemmabschnitte jeweils einen radial nach innen ragenden Vorstand der Klemmbacken, ragen also aus den Klemmbacken heraus. So kann durch die Klemmabschnitte ein Kopf eines Verbindungselements auch dann gut erreicht werden, wenn axial über dem Kopf ein vorstehendes Element mit größerem Durchmesser am oder über dem Verbindungselement angeordnet ist, zum Beispiel ein Kabelschuh.
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Bevorzugt sind die Klemmabschnitte an dem der Schwenkachse der Klemmbacken am Grundkörper entgegengesetzten Ende der Klemmbacken ausgebildet.
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Bevorzugt ist die axiale Verschiebung der Spannhülse am Grundkörper durch eine Kulissenführung vorgegeben. Die axiale Verschiebung wird bevorzugt durch einen Bolzen in einer Kulisse dargestellt, wobei der Bolzen am Grundkörper und die Kulisse in der Spannhülse, oder auch umgekehrt, ausgebildet sein kann.
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Die Kulissenführung kann eine Kulisse umfassen die im Wesentlichen axial verläuft und bevorzugt an ihrem den Klemmabschnitten abgewandten Ende in eine Diagonale übergeht. Durch einen derartigen diagonalen Kulissenabschnitt kann eine, beispielsweise geringere, axiale Verschiebung durch Drehung der Spannhülse relativ zum Grundkörper erreicht werden. Eine solche Verschiebung des Bolzens in einer diagonalen Kulisse kann insbesondere im Bereich einer zweiten Konusgeometrie nützlich sein, in dem die Feinzustellung der Klemmbereiche an den Kopf erfolgen kann.
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Bevorzugt ist der Grundkörper so ausgebildet, dass das Drehmoment auf den Grundkörper mittels eines Drehmomentschlüssels aufgebracht werden kann, insbesondere durch ein Sechskant- oder Achtkantprofil das mit dem Grundkörper drehfest ist. Der Drehmomentschlüssel kann dann auf diesen Sechskant oder Achtkant aufgesetzt werden. Alternativ kann ein Drehmomentschlüssel, oder auch eine andere drehmomentaufbringende Vorrichtung, beispielsweise auch direkt, insbesondere einstückig, in den Prüfadapter übergehen.
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Besonders bevorzugt umfasst der Prüfadapter auch zumindest ein Federelement, das die Klemmbacken radial nach außen vorspannt, insbesondere zumindest eine mit ihren Enden an den Klemmbacken befestigte Druckfeder, durch welche die Klemmbacken auseinander gedrückt werden. Hierdurch können nach erfolgter Prüfung die Klemmbacken leicht wieder geöffnet werden.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Prüfen der Befestigung eines Massebolzens an einem Bauteil, kann mittels eines erfindungsgemäßen Prüfadapters durchgeführt werden. Dabei wird ein Kopf des Massebolzens von den Klemmabschnitten des Prüfadapters durch Ansetzen des Prüfadapters und zumindest teilweise axiales Verschieben der Spannhülse in Schließrichtung umgriffen. Daraufhin wird auf den Prüfadapter, bevorzugt mittels eines Drehmomentschlüssels, ein vorbestimmtes Drehmoment aufgebracht. Danach werden die Klemmabschnitte durch Verschieben der Spannhülse in der Schließrichtung entgegengesetzter Richtung wieder geöffnet.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
- 1 ist eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Prüfadapters in geöffnetem Zustand (rechts) zusammen mit einer Schnittansicht desselben in geschlossenem Zustand (links).
- 2 und 3 zeigen Schritte in einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Prüfen der Befestigung eines Massebolzens.
- 4 zeigt eine Schnittansicht des Prüfadapters in geschlossenem Zustand.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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In 1 ist ein erfindungsgemäßer Prüfadapter zusammen mit einem zu prüfenden Verbindungselement 1, insbesondere einem Massebolzen, dargestellt, in der rechten Abbildung in einem geöffnetem Zustand, wobei von außen nicht sichtbare Kanten als gestrichelte Linien dargestellt sind, in der linken Abbildung in einem geschlossenen Zustand, in einer Schnittansicht.
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Der Prüfadapter weist einen zylinderförmigen Grundkörper 14 und zwei, an durch Führungsbolzen gebildete Schwenkachsen 4 schwenkbar gelagerte Klemmbacken 3 auf. Der Prüfadapter umfasst ferner eine axial gegenüber dem Grundkörper 14 und gegenüber den Klemmbacken 3 verschiebbare Spannhülse 2. Die Klemmbacken 3 weisen an ihrem dem Verbindungselement 1 zugewandten Ende als Vorstand ausgebildete Klemmabschnitte 15 auf, die einen Bolzen-Acht-Kant als Kopf 5 des Verbindungselements 1 in geschlossenem Zustand der Klemmbacken 3 umgreifen und eine erste Konusgeometrie 16 der Klemmbacken 3, die so ausgebildet ist, dass sich der durch die Klemmbacken 3 gebildete gesamte Durchmesser zu den Klemmabschnitten 15 hin vergrößert. Eine axiale Bewegung der Spannhülse 2 zu den Klemmabschnitten 15 hin, in der 1 nach unten, führt daher zu einer radial nach innen wirkenden Verschwenkung der Klemmbacken 3 und insbesondere der Klemmabschnitte 15 am Ende der Klemmbacken 3 und somit mehr oder weniger bereits zum Klemmen des Kopfes 5, nämlich des Acht-Kants des Verbindundungselements 1. Die Spannhülse 2 ist dabei über einen Führungsbolzen-Spanhülse 6 in einer Kulisse 17 geführt. Die Klemmbacken 3 und die Spannhülse 2 weisen zudem an ihrem jeweiligen unteren Ende zweite Konusgeometrien 7, 8, nämlich weitere Vergrößerungen des Außendurchmessers der Klemmbacken 3 und des Innendurchmessers der Spannhülse 2 nach unten hin auf, zum verstärkten Festklemmen des Kopfes 5 bei Verschiebungen der Spannhülse 2 gegenüber den Klemmbacken 3 in diesem axialen Abschnitt der zweiten Konusgeometrien 7, 8.
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Zum Ansetzen eines Drehmomentschlüssels 9 (siehe 3), weist der Prüfadapter einen Adapter-Sechskant 10 auf. Eine Druckfeder 12 spannt die beiden Klemmbacken 3 auseinander und somit zum geöffneten Zustand hin vor. Diese Bewegung der Klemmbacken 3 ist durch einen Endanschlag-Klemmbacken 13 begrenzt, der als Bolzen zwischen den den Klemmabschnitten 15 abgewandten Enden der Klemmbacken 3 ausgebildet ist.
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In den 2 und 3 ist ein Verfahren zur Prüfung der Befestigung eines Verbindungselements 1 mittels eines erfindungsgemäßen Prüfadapters dargestellt. 4 stellt eine Schnittansicht des Prüfadapters in einem geschlossenen Zustand, kurz vor dem Zustand der vollständigen Fixierung der 3, dar.
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Der Prüfadapter wird über das aufgeschweißte Verbindungselement 1, insbesondere einen Schweißbolzen, gesetzt (1), wobei die Klemmbacken 3 geöffnet sind, so dass die Klemmabschnitte 15 das vorstehende Element 18, mit größerem Durchmesser als der Kopf 5, passieren können.
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Die Spannhülse 2 wird nach unten geschoben (2), dabei werden die Klemmbacken 3, welche über Führungsbolzen 4 geführt werden, mittels erster Konusgeometrie 16, entgegen der Kraft der Druckfeder 12, geschlossen und umfassen den Acht-Kant Kopf 5 des Verbindungselements 1 (entspricht Zustand in 4). Die Spannhülse 2 wird dann über den Führungsbolzen 6 im diagonal ausgebildeten Abschnitt der Kulisse 17 im Uhrzeigersinn gedreht, dabei wird die Spannhülse 2 weiter nach unten gedrückt, wo dann die zweite Konusgeometrie der Hülse 7 auf die zweite Konusgeometrie der Klemmbacken 8 trifft. Hierdurch werden die Klemmbacken 3 noch weiter zusammengedrückt bis die Klemmabschnitte 15 einen festen Sitz am Verbindungselement 1 erreichen (entspricht Zustand in 3).
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Nachdem das Verbindungselement 1 fest gespannt ist, wird ein Drehmomentschlüssel 9 auf den Sechskant 10 des Adapters aufgesetzt. Der Drehmomentschlüssel 9 wird im Uhrzeigersinn gedreht bis das gewünschte Drehmoment erreicht ist. Hierbei darf die Schweißverbindung zwischen Verbindungselement 1 und Bauteil 11 nicht versagen.
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Der Drehmomentschlüssel 9 wird anschließend abgenommen, die Spannhülse 2 gegen den Uhrzeigersinn gedreht und nach hinten gezogen. Die Druckfeder 12 drückt die Klemmbacken 3 bis zum Endanschlag 13 auseinander. Damit ist die Ausgangssituation für eine nächste Prüfung wieder hergestellt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verbindungselement
- 2
- Spannhülse
- 3
- Klemmbacken
- 4
- Führungsbolzen Klemmbacken
- 5
- Kopf, Acht-Kant
- 6
- Führungsbolzen Spannhülse
- 7
- zweite Konusgeometrie an Spannhülse
- 8
- zweite Konusgeometrie an Klemmbacken
- 9
- Drehmomentschlüssel
- 10
- Adapter Sechskant
- 11
- Bauteil
- 12
- Druckfeder
- 13
- Endanschlag-Klemmbacken
- 14
- Grundkörper
- 15
- Klemmabschnitte
- 16
- erste Konusgeometrie
- 17
- Kulisse
- 18
- vorstehendes Element
