DE102016205075A1

DE102016205075A1 - Prüfeinrichtung zum Prüfen der Festigkeit einer Schweißverbindung sowie Verfahren zum Prüfen der Festigkeit einer Schweißverbindung

Info

Publication number: DE102016205075A1
Application number: DE102016205075.3A
Authority: DE
Inventors: Johann van Niekerk; Hannes Vasold
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2016-03-29
Filing date: 2016-03-29
Publication date: 2017-10-05
Anticipated expiration: 2036-03-30
Also published as: DE102016205075B4

Abstract

Prüfeinrichtung zum Prüfen der Festigkeit einer Schweißverbindung, durch die eine Kugel, insbesondere eine Metallkugel auf ein anderes Bauteil, insbesondere auf ein Metallbauteil, aufgeschweißt ist, wobei die Prüfeinrichtung folgende Komponenten aufweist:
• ein hülsenartiges Bauteil,
• ein Greifelement, welches verschieblich in dem hülsenartigen Bauteil angeordnet ist, wobei an einem Ende des Greifelements ein Greifstück vorgesehen ist, welches dazu vorgesehen ist, die Kugel in einem Hinterschnittbereich formschlüssig zu hintergreifen, wobei das Greifelement in einem Bereich eines dem Greifstück abgewandten Abschnitts ein Innengwinde aufweist,
• eine Zugspindel, die ein Außengewinde aufweist, wobei das Außengewinde in das Innengewinde des Greifelements eingeschraubt ist, wobei durch Drehen der Zugspindel eine Zugkraft auf das Greifelement ausübbar ist, welche als Prüfkraft zum Prüfen der Schweißverbindung eingesetzt werden kann.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Prüfeinrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 9.
Aus der DE 10 2009 049 602 B3 ist eine Bauteilverbindung bekannt, bei der auf ein erstes Bauteil eine Kugel aufgeschweißt ist. Die Kugel fungiert als Verbindungselement zur Verbindung des ersten Bauteils mit einem die Kugel formschlüssig hintergreifenden zweiten Bauteil. Derartige „Kugelverbindung“ können z. B. im Fahrzeugkarosseriebau eingesetzt werden.
Im Rahmen der Qualitätsprüfung muss die Festigkeit der Schweißverbindung, über die die Kugel mit dem ersten Bauteil verbunden ist, überprüft werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Prüfeinrichtung zu schaffen, mittels der die Festigkeit einer Schweißverbindung, durch die eine Kugel auf ein anderes Bauteil aufgeschweißt ist, überprüft werden kann, sowie ein Verfahren anzugeben, mit dem die Festigkeit einer derartigen Schweißverbindung prüfbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 bzw. 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Ausgangspunkt der Erfindung ist eine Prüfeinrichtung zum Prüfen der Festigkeit einer Schweißverbindung, durch die eine Kugel, insbesondere eine Metallkugel, auf ein anderes Bauteil, insbesondere auf ein Metallbauteil aufgeschweißt ist. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf Metallkugeln und Metallbauteile beschränkt. Die erfindungsgemäße Prüfeinrichtung bzw. das unten beschriebene erfindungsgemäße Prüfverfahren ist natürlich auch dazu geeignet, eine Schweißverbindung, über die z. B. eine Kunststoffkugel mit einem Kunststoffbauteil verschweißt ist, hinsichtlich ihrer Festigkeit zu überprüfen.
Die erfindungsgemäße Prüfeinrichtung weist ein hülsenartiges Bauteil auf, in dem ein Greifelement verschieblich angeordnet ist. An einem Ende des Greifelements ist ein Greifstück vorgesehen bzw. ein Ende des Greifelements kann durch ein Greifstück gebildet sein. Das Greifstück ist dazu vorgesehen, die Kugel, welche über die Schweißverbindung mit dem anderen Bauteil verbunden ist, in einem Hinterschnittbereich der Schweißverbindung formschlüssig zu hintergreifen.
Das Greifelement weist an einem dem Greifstück abgewandten Ende bzw. im Bereich eines dem Greifstück abgewandten Endabschnitts ein Innengewinde auf.
Eine Zugspindel, die ein Außengewinde aufweist, ist in das Innengewinde des Greifelements eingeschraubt. Die Zugspindel ist in einer Axial- bzw. Längsrichtung des hülsenartigen Bauteils relativ zu dem hülsenartigen Bauteil festgelegt aber relativ zu dem hülsenartigen Bauteil drehbar angeordnet. Durch Drehen der Zugspindel kann eine Zugkraft auf das Greifelement ausgeübt werden, welche als Prüfkraft zum Prüfen der Festigkeit der Schweißverbindung eingesetzt werden kann.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist das hülsenartige Bauteil einen Endabschnitt auf, an dessen Außenumfang ein Außengewinde vorgesehen ist, wobei ein Abstützelement, welches ein Innengewinde aufweist, auf das Außengewinde aufgeschraubt ist. Das Abstützelement kann z. B. hülsen- bzw. mutterartig ausgebildet sein und dient als „Anschlag“ über den die Prüfeinrichtung sich an einem anderen Bauteil bzw. an dem Bauteil, an dem die Metallkugel festgeschweißt ist, abstützt.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist das Greifstück mindestens ein schwenkbar angeordnetes Greifstückteil auf. In einer ersten Schwenkstellung des mindestens einen Greifstückteils ist das Greifstück „geöffnet“ und kann über die Kugel geschoben werden. In einer zweiten, „nach innen“ verschwenkten Schwenkstellung des Greifstückteils hintergreift das Greifstück die Kugel formschlüssig in einem Hinterschnittbereich. Der Hinterschnittbereich befindet sich zwischen einer Äquatorebene der Kugel und der Schweißverbindung, über die die Kugel mit dem anderen Bauteil verschweißt ist.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Zugspindel über ein Lager drehbar an dem hülsenartigen Bauteil gelagert. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Lager um ein Kugellager, insbesondere um ein Axialkugellager, welches selbst bei hohen Zugkräften einen vergleichsweise geringen „Drehwiderstand“ aufweist.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist eine Einrichtung zum Aufbringen eines Drehmoments auf die Zugspindel vorgesehen. Die Einrichtung zum Aufbringen des Drehmoments ist vorzugsweise formschlüssig mit der Zugspindel verbunden bzw. gekoppelt. Bei dieser Einrichtung zum Aufbringen eines Drehmoments kann es sich beispielsweise um einen Drehmomentschlüssel oder um einen Akkuschrauber handeln. Vorzugsweise weist der Drehmomentschlüssel bzw. der Akkuschrauber eine Drehmomentmesseinrichtung auf, über die das aktuell auf die Zugspindel aufgebrachte Drehmoment gemessen werden kann und/oder mit der das auf die Zugspindel maximal übertragene Drehmoment und somit die auf die Schweißverbindung ausgeübte Prüfzugkraft gemessen bzw. begrenzt werden kann.
Mit der erfindungsgemäßen Prüfeinrichtung kann somit ein „Prüfdrehmoment“ in eine auf die Schweißverbindung ausgeübte Prüfzugkraft umgesetzt werden.
Im Folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine auf ein Blech aufgeschweißte „Doppelkugel“;
2 eine Prüfeinrichtung gemäß der Erfindung in perspektivischer Darstellung;
3 einen Querschnitt durch in der 2 gezeigte Prüfeinrichtung;
4 eine Detailansicht des unteren Endes der in 3 gezeigten Prüfeinrichtung.
1 zeigt ein Metallblech 1, auf das eine Doppelkugel 2 aufgeschweißt ist. Die Doppelkugel 2 ist durch zwei miteinanderverschweißte Kugeln 2a, 2b gebildet. Die Kugel 2a ist auf die Kugel 2b aufgeschweißt und die Kugel 2b ist auf das Blech 1 aufgeschweißt.
Im linken Teil der 1 ist eine Prüfeinrichtung 3 auf die obere Kugel 2a aufgesetzt. Mittels der Prüfeinrichtung 3 kann die Schweißverbindung zwischen der Kugel 2a und 2b hinsichtlich ihrer Festigkeit geprüft werden.
Die Prüfeinrichtung 3 ist in 2 in perspektivischer Darstellung gezeigt.
Wie aus 3 ersichtlich ist, weist die Prüfeinrichtung 3 ein hülsenartiges Bauteil 4 auf, welches auch als „Gehäuse“ der Prüfeinrichtung 3 bezeichnet werden kann.
In dem hülsenartigen Bauteil 4 ist in einer Längs- bzw. Axialrichtung 5 der Prüfeinrichtung 3 verschieblich ein Greifelement 6 angeordnet. Ein unteres Ende des Greifelements 6 bildet ein Greifstück 6a, welches zum Aufnehmen und zum Hintergreifen der Kugel vorgesehen ist. Soll beispielsweise die zwischen den Kugeln 2a, 2b der 1 vorgesehene Schweißverbindung auf Festigkeit geprüft werden, so wird das Greifstück 6a so positioniert, dass Greifkrallen 6b, 6c des Greifstücks 6a die Kugel in einem Hinterschnittbereich der Schweißverbindung, d. h. zwischen einer Äquatorebene der Kugel 2a und der die beiden Kugel 2a, 2b verbindenden Schweißverbindung, formschlüssig hintergreifen.
Das Greifelement 6 weist im Bereich eines dem Greifstück 6a abgewandten Endabschnitts ein Innengewinde 6d auf. In das Innengewinde 6d des Greifelements 6 ist eine mit einem Außengewinde 7a versehene Zugspindel 7 eingeschraubt.
Die Zugspindel 7 weist in ihrem oberen Bereich einen Absatz 7b auf, der über ein Axialkugellager 8 in dem hülsenartigen Bauteil 4 gelagert ist. Über das Axialkugellager 8 ist die Zugspindel in Axialrichtung 5 festgelegt und in dem hülsenartigen Bauteil 4 drehbar.
Über ein Zwischenstück 9 oder unmittelbar kann am oberen Ende der Zugspindel 7 kann ein Drehmomentschlüssel oder ein elektrischer Schrauber bzw. ein Akkuschrauber (nicht dargestellt) angesetzt werden. Auf diese Weise kann ein Drehmoment auf die Zugspindel 7 übertragen werden. Die Prüfeinrichtung 3 setzt ein derartiges Prüfdrehmoment in eine Prüfzugkraft um, welche die Schweißverbindung beansprucht.
4 zeigt in vergrößerter Darstellung den unteren Bereich der in den 1 bis 3 dargestellten Prüfeinrichtung 3. Wie insbesondere aus 4 ersichtlich ist, ist am unteren Ende des hülsenartigen Bauteils 4 ein Außengewinde vorgesehen, auf das ein ringartiges Abstützelement 10 aufgeschraubt ist.
Aus 4 ist auch erkennbar, dass das Greifstück 6a ein schwenkbares Greifstückteil 6e aufweist. Das Greifstückteil 6e ist um eine quer zur Axialrichtung 5 laufende Schwenkachse 11 schwenkbar an dem Greifelement 6 angeordnet.
Durch „Verschwenken“ des Greifstückteils 6e entgegen dem Uhrzeigersinn kann das Greifstück 6a geöffnet werden. In dieser ersten Schwenkstellung des Greifstückteils 6e kann das Greifstück 6 über die Kugel 2a geschoben werden. Durch Zurückverschwenken in die in 4 gezeigte zweite Schwenkstellung des Greifstückteils 6e wird die Kugel 2a formschlüssig hintergriffen.
Nach dem „Aufsetzen“ des Greifstücks 6a auf die Kugel 2a kann ein auf ein unteres Ende des hülsenartigen Bauteils aufgeschraubtes Abstützelement 10 nach unten geschraubt werden, so dass eine Stirnseite 10a des Abstützelements 10 auf dem Bauteil 1 aufliegt.
Durch Drehen der Zugspindel 7 kann dann das Greifelement nach oben gezogen werden, wodurch eine Prüfkraft bzw. eine Zugkraft auf die Kugel 2a und somit auf die die beiden Kugeln 2a, 2b verbindende Schweißverbindung ausgeübt werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009049602 B3 [0002]

Claims

Prüfeinrichtung (3) zum Prüfen der Festigkeit einer Schweißverbindung, durch die eine Kugel (2a, 2b), insbesondere eine Metallkugel auf ein anderes Bauteil (1), insbesondere auf ein Metallbauteil, aufgeschweißt ist, wobei die Prüfeinrichtung (3) folgende Komponenten aufweist: • ein hülsenartiges Bauteil (4), • ein Greifelement (6), welches verschieblich in dem hülsenartigen Bauteil (4) angeordnet ist, wobei an einem Ende des Greifelements (6) ein Greifstück (6a) vorgesehen ist, welches dazu vorgesehen ist, die Kugel (2a, 2b) in einem Hinterschnittbereich formschlüssig zu hintergreifen, wobei das Greifelement (6) in einem Bereich eines dem Greifstück (6a) abgewandten Abschnitts ein Innengwinde (6d) aufweist, • Eine Zugspindel (7), die ein Außengewinde (7a) aufweist, wobei das Außengewinde (7a) in das Innengewinde (6d) des Greifelements (6) eingeschraubt ist, wobei durch Drehen der Zugspindel (7) eine Zugkraft auf das Greifelement (6) ausübbar ist, welche als Prüfkraft zum Prüfen der Schweißverbindung eingesetzt werden kann.
Prüfeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das hülsenartige Bauteil (4) einen Abschnitt aufweist, an dessen Außenumfang ein Außengewinde vorgesehen ist, wobei ein Abstützelement (10), welches ein Innengewinde aufweist, auf das Außengewinde aufgeschraubt ist.
Prüfeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Greifstück (6a) mindestens ein schwenkbar angeordnetes Greifstückteil (6e) aufweist, wobei in einer ersten Schwenkstellung des Greifstückteils (6e) das Greifstück (6a) über die Kugel (2a) schiebbar ist und in einer zweiten Schwenkstellung des Greifstückteils (6e) das Greifstück (6a) die Kugel (2a) formschlüssig hintergreift.
Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugspindel (7) über ein Lager (8) drehbar an dem hülsenartigen Bauteil (4) gelagert ist.
Prüfeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (8) ein Kugellager ist.
Prüfeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kugellager (8) ein Axialkugellager ist.
Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zum Aufbringen eines Drehmoments auf die Zugspindel (7) vorgesehen ist.
Prüfeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehmomentmesseinrichtung und/oder eine Drehmomentbegrenzungseinrichtung vorgesehen ist, durch die das auf die Zugspindel aufgebrachte Drehmoment gemessen und/oder begrenzt werden kann.
Verfahren zum Prüfen der Festigkeit einer Schweißverbindung, durch die eine Kugel (2a, 2b) auf ein anders Bauteil (1) aufgeschweißt ist, wobei mittels einer Prüfeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 eine Zugkraft auf die Kugel (2a, 2b) ausgeübt wird, derart, dass die Schweißverbindung auf Zug beansprucht wird.