CN111734729A - 上紧系统、上紧盘的应用和用于预上紧紧固元件的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于上紧紧固元件（202）的上紧系统（201），其中，所述上紧系统（201）包括所述紧固元件（202）、变形元件（203）和装配工具（204）。根据本发明，所述上紧系统（201）具有止挡（221），在上紧时，所述装配工具（204）利用所述止挡这样贴靠，使得在上紧时，所述止挡（221）限界所述装配工具（204）的轴向运动。在上紧时，所述变形元件（203）被压缩到最终装配高度（h_E），从而使得所述上紧元件（214）从与所述装配工具（204）的抗扭的连接中松脱。

Description

上紧系统、上紧盘的应用和用于预上紧紧固元件的方法

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的上紧系统、一种根据权利要求13前序部分的上紧盘的应用和一种具有权利要求14前序部分的特征的用于预上紧紧固元件的方法。

背景技术

在紧固技术中常见的是，在装配时预上紧紧固元件（例如膨胀锚或者螺钉），从而使得所述紧固元件以限定的上紧力将紧固在构件处的附加件压向该构件。所述附加件例如能够是钢梁的顶板，利用膨胀锚将该钢梁紧固在由混凝土制成的构件处。另一示例是钢结构中的钢构件与预上紧的螺旋连接部的连接，例如用以将载体紧固在支撑部处。所述预上紧、即上紧力的施加通常通过利用扭矩扳手或者对应的工具旋转该紧固元件的螺母或者螺钉头来实现，利用所述对应的工具将限定的扭矩施加到所述紧固元件上，该扭矩又在所述紧固元件中产生期望的上紧力。

为了避免使用扭矩扳手，公开了具有预设断裂处的紧固元件，在达到期望的上紧力或者说期望的扭矩时，所述预设断裂处断裂并且因此结束该紧固元件的上紧。例如在实用新型DE 7624985 U1中说明了这样的系统。作为替代的是使用可视化元件，在达到所述期望的上紧力时，在所述可视化元件中能够看到通常彩色的标记，从而使得使用者知道达到了所述期望的上紧力并且因此需结束该紧固元件的装配。WO 2010/135175 A2例如公开了一种垫片，在达到所述期望的上紧力时，在所述垫片中通过在该垫片的边缘处的径向的开口显露出来颜色。此外，WO 2018/134108 A1公开了一种具有上紧盘的上紧系统，在该上紧系统中，通过该上紧盘的变形将彩色的塑料环压入到径向的、在轴向上敞开的缝隙中，由此使用者在装配时能够看到该塑料环。一旦能够看到在所述缝隙中的彩色环，对于使用者而言这就表明已达到期望的上紧力并且需结束该紧固元件的装配。如果所述塑料环通过进一步地上紧而在径向上从所述缝隙中显露出来，则对于使用者而言这就表示所述紧固元件已被过度拉紧并且超过了期望的扭矩或者说按照计划需施加的上紧力。

然而，在公开的系统中未排除下述情况：例如由于错误地调节旋转工具或者由于在上紧时使用者的疏忽而超过按照计划需施加的上紧力。

发明内容

因此，本发明的任务是，提出一种替代的上紧系统，其更好地避免上紧时的错误。

根据本发明，这个任务通过具有权利要求1的特征的上紧系统、通过根据权利要求13的上紧盘的应用并且通过根据权利要求14的方法得到解决。

根据本发明的用于上紧紧固元件的上紧系统包括所述紧固元件、变形元件和装配工具。所述紧固元件尤其是通常在钢结构中使用的螺钉，或者优选是螺栓锚或者套筒锚，利用所述螺栓锚或者套筒锚能够将附加件紧固在由混凝土制成的构件处。“上紧”该紧固元件在这里指的是将上紧力按照计划地施加到紧固元件上，如例如由在钢结构中的预上紧的螺旋连接或者由膨胀锚（即螺栓锚或者套筒锚）的装配众所周知的那样。

为了使所述紧固元件能够被使用者上紧，所述紧固元件具有上紧元件，该上紧元件具有工具座，用以将该上紧元件与所述装配工具抗扭地连接，从而使得所述上紧元件能够为了上紧该紧固元件而与所述装配工具一起围绕该紧固元件的纵向轴线旋转。该紧固元件的纵向轴线也形成该上紧系统在预装配位态上的纵向轴线，在所述预装配位态上，所述紧固元件和所述变形元件按照计划布置在需紧固的附加件处和/或在作为紧固基座的构件处，并且所述装配工具按照计划与所述上紧元件连接。所述上紧元件尤其是螺母或者是具有布置在圆周处的扳手面的或者具有作为工具座的内多边形的螺钉头。对应地，所述装配工具例如是六角螺母或者是用于所述内多边形的适配的螺丝刀头（Schrauberbit）。

所述变形元件通常是能够顶锻的元件，优选是拱曲的或者锥形的上紧盘，在上紧该紧固元件时，该变形元件在上紧力的作用下从初始高度压缩到最终装配高度。所述“初始高度”是——相对于该上紧系统的纵向轴线——该变形元件的在预装配位态上在轴向上测量的高度，在所述预装配位态上该变形元件还未由于该紧固元件的上紧而变形、即尚未变形。相反，所述“最终装配高度”是该变形元件的在最终装配位态上在轴向上测量的高度。所述“最终装配位态”是该系统的已结束该紧固元件的按照计划的装配的状态。

为了防止在上紧该紧固元件时无意间超过按照计划通过所述上紧需施加的上紧力，根据本发明的上紧系统具有止挡，在上紧时，所述装配工具贴靠在所述止挡处或者与所述止挡贴靠，使得所述止挡限界所述装配工具的轴向运动。尤其是，所述止挡防止，在放置在所述紧固元件处之后，在上紧所述紧固元件时能够在轴向上朝向所述附加件和/或所述构件引导所述装配工具。由此实现了，在上紧该紧固元件并且由此导致地压缩该变形元件到所述最终装配高度时，所述上紧元件与其工具座一起从与所述装配工具的抗扭的连接中松脱，从而使得在达到所述最终装配位态时在所述装配工具与所述上紧元件之间不再存在抗扭的连接。尤其是，在上紧时，使所述上紧元件朝向所述附加件或者说朝向所述构件运动，而所述止挡防止该装配工具的朝向所述附加件或者说朝向所述构件的运动。根据该上紧元件的和该装配工具的构造，尤其能够是足够的是，该装配工具在该上紧过程结束时、即在达到该最终装配位置之前才贴靠在该止挡处或者与所述止挡贴靠。在上紧时，所述变形元件通过将上紧力施加到所述紧固元件上变形。为了使所述工具座能够从与所述装配工具的抗扭的连接中松脱，这样设计该变形元件，使得为了该变形元件的变形而必须将按照计划的上紧力施加到所述紧固元件上。只有当所述按照计划的上紧力通过所述紧固元件作用到所述变形元件上时，所述变形元件才能够被压缩至按照计划的最终装配高度，在该最终装配高度上所述工具座从与所述装配工具的抗扭的连接中松脱。

所述装配工具例如是六角螺母，该六角螺母布置在冲击式螺丝刀处。在这种情况下，该紧固元件的上紧元件例如是具有六角扳手面的螺钉头。所述六角螺母贴靠在所述止挡处或者与所述止挡贴靠，从而使得该六角螺母在上紧时、即在旋转螺钉时不能够进一步与所述螺钉一起在轴向上运动。在上紧时，所述变形元件通过施加的上紧力的作用变形，所述六角扳手面在轴向上跟随所述变形从所述螺母中运动出来，直到所述螺母不再能够将所述旋转运动传递到所述螺钉上。因此，不再能够进一步上紧。因此，使用者知道已成功地结束该紧固元件的按照计划的装配。因此，排除了无意的过度旋转的情况，即排除了将过大的上紧力施加到所述紧固元件上的情况。

该变形元件的变形、即所述压缩能够在增大施加的上紧力时连续地、尤其是线性弹性地发生，如例如由碟形弹簧已知的那样。

优选地，这样设计所述变形元件，使得为了将上紧盘从初始高度h₀压缩一变形路径Δh到最终装配高度h_E而必需的上紧力F在上紧过程的第一上紧步骤S中在该变形元件连续变形时首先增加，直到达到按照计划的上紧力F_V为止，如图1中大体示出的那样。在此，在将该变形元件压缩到高度h_V时的变形能够弹性地和/或塑性地发生。在该上紧步骤的紧接着第一上紧步骤S的变形步骤V中，上紧力F不进一步地增大，直到达到最终装配高度h_E。所述上紧力在变形步骤V中尤其保持恒定（曲线1）或者再次下降（曲线2），其中，在变形步骤V中，上紧力F也能够是部分恒定的并且在变形步骤V的一部分中下降。上紧力F的下降和重新升高也是可能的，其中，上紧力F在变形步骤V中也不超过按照计划的上紧力F_V。

通过在第一上紧步骤S之后的变形步骤V实现，在将该变形元件压缩到最终装配高度h_E时，所述上紧元件能够与其工具座一起从与所述装配工具的抗扭的连接中松脱，在变形路径Δh方面的、即在初始高度h₀与最终装配高度h_E之间的变形元件的高度h的差距方面的公差对于达到按照计划的上紧力F_V而言不重要并且不妨碍该紧固元件的按照计划的上紧，所述区别能够由于使用不同的装配工具而出现。这表示，最终装配高度h_E的绝对度量能够与使用的装配工具有关，而按照计划需达到的上紧力F_V与使用的装配工具无关。

尤其是，该变形元件在未变形的预装配位态上的初始高度h₀与该变形元件在实现按照计划的上紧力F_V时的高度h_V之间的高h的差不大于该变形元件在达到按照计划的上紧力F_V时的高度h_V与该变形元件在最终装配位态上的最终装配高度h_E之间的差距。尤其是，该变形元件的高度h的在该变形元件在未变形的预装配位态上的初始高度h₀与该变形元件在达到按照计划的上紧力F_V时的高度h_V之间的减小不大于变形路径Δh的三分之一。尤其是，该变形元件的高度h的在该变形元件在未变形的预装配位态上的初始高度h₀与该变形元件在达到按照计划的上紧力F_V时的高度h_V之间的减小不大于变形路径Δh的四分之一。

在变形步骤V中在达到按照计划的上紧力F_V之后，所述上紧力F最多减小值d_F，该值最多是按照计划的上紧力F_V的50%。尤其是，减小量d_F最多是按照计划的上紧力F_V的35%、尤其最多是20%。

如图1所示，紧接着变形步骤V的是过载步骤Ü，在所述过载步骤中，所述变形元件进一步变形，其中，上紧力F在进一步上紧时增加超过按照计划的上紧力F_V。由于上紧力F在达到最终装配高度h_E之后才再次增加，因此排除了所述紧固元件由于施加过大的上紧力F受到损伤或者失灵的情况，因为如上所述，根据本发明排除了进一步上紧并且低于最终装配高度h_E的情况。

所述变形元件优选是上紧盘，该上紧盘在所述预装配位态上是锥形的和/或锥形地拱曲。所述上紧盘尤其是凹入地向内弯曲，从而使得在该上紧盘的内部产生空腔。所述上紧盘尤其是由金属、尤其是由钢或者不锈钢制成。该上紧盘尤其具有用于所述紧固元件的通孔，该通孔尤其布置在中间、尤其是布置得与所述纵向轴线同心。尤其是，如此选择制成该上紧盘的钢，使得在达到按照计划的上紧力F_V或者对应的高度h_V时所述上紧盘已经塑性变形。尤其是，所述上紧盘在所述最终装配位态上塑性变形。优选地，所述上紧盘在所述最终装配位态上未被压平。这就是说，所述上紧盘在图1的过载步骤Ü中也能够被进一步压缩并且其高度h能够进一步减小。由此避免上紧力F在过载步骤Ü中骤然增加。例如，锥形的和/或锥形地拱曲的上紧盘由根据DIN EN ISO 9444-2:2010-11的S235JR钢或者由根据EN10027-2:2015-07的具有材料编号1.4401的不锈钢制成，尤其是在冲压弯曲工艺中由钢板通过变形制成。所述上紧盘尤其具有初始高度h₀与通过变形制成该上紧盘的钢板的厚度的比例，该比例大约为2.5至5、尤其为3至4。因此，当板厚度为2.5毫米时，初始高度h₀例如为8毫米。在这种情况下，该上紧盘在未变形的装配位态上的外直径大约是30毫米，而用于所述紧固元件的通孔的直径是13毫米并且例如设置用于M12参量的米制六角螺钉。

所述上紧系统能够具有指示器元件，该指示器元件直接地或者间接地指示达到该最终装配位态。所述指示例如能够直接地在视觉上实现或者间接地通过借助于对应的电路产生电信号实现。例如，利用所述指示器元件产生电信号，该电信号引起用于上紧的螺丝刀的关闭，由此向使用者间接地指示达到该最终装配位态。替代地，所述指示器元件例如能够是能够在视觉上感知的元件，例如是由硅树脂或者别的类似的软塑料制成的彩色的塑料环。在上紧该紧固元件并且压缩该变形元件时使所述塑料环这样运动，使得当已达到所述最终装配位态时，使用者能够感知该塑料环。这具有下述优点：即使在完成装配之后，也存在用于检查已按照计划上紧该紧固元件的简单的可能性。如果所述变形元件构造为锥形的和/或拱曲的上紧盘并且尤其是凹入地向内弯曲，则所述指示器元件在所述未变形的预装配位态上尤其是布置在该拱曲部内或者说在该上紧盘的锥体内，尤其是布置在凹入的空腔中，从而使得在所述预装配位态上使用者看不到所述彩色的塑料环。如果现在将所述上紧盘压缩至所述最终装配位态，则该塑料环能够以已知的方式通过在所述上紧盘中的裂口向外显露出来，从而使得使用者将所述彩色的材料直接感知为用于表示已达到所述最终装配位态的标记。

所述止挡能够构造在所述紧固元件处、所述变形元件处或者所述装配工具处或者在附加的间隔元件处。此外，所述装配工具在上紧过程结束时、即在达到该最终装配位态之前才贴靠在所述止挡处或者与所述止挡贴靠，就足够了。所述装配工具贴靠在所述止挡处或者与所述止挡贴靠尤其指的是，所述装配工具通过所述止挡直接地或者间接地这样支撑在所述附加件或者所述构件处，使得该工具不再能够在沿着所述纵向轴线的装配方向上朝向所述附加件或者所述构件轴向运动。优选地，所述装配工具在所述预装配位态上已经贴靠在所述止挡处或者与所述止挡贴靠。这具有下述优点：使用者在上紧时不必使所述装配工具进一步在装配方向上轴向运动，而是能够在上紧过程开始时就已经利用所述装配工具利用所述止挡进行支撑或者支撑在所述止挡处。

优选地，所述变形元件具有面向所述上紧元件的支承面，所述紧固元件支撑在所述支承面处。此外，所述变形元件包括背离所述上紧元件的支座面，所述支座面用于支撑在支承基座处。所述支撑能够直接地或者间接地（例如通过附加的支撑元件）实现。尤其是，在上紧该紧固元件、即在通过使上紧元件围绕所述纵向轴线旋转而将上紧力施加到所述变形元件上时，使所述支承面在装配方向上朝向所述支座面运动，由此压缩所述变形元件，直到达到在所述最终装配位态上的最终装配高度为止。所述支承基座例如能够是附加件或者构件。如果所述间隔元件实施为空心圆柱形的套筒或者以空心的截锥体的形式实施，则尤其是底面形成所述支座面并且顶面形成所述支承面。

优选地，所述止挡与背离所述上紧元件的支座面的间距在所述预装配位态上与在所述最终装配位态上是相同的，所述变形元件利用所述支座面直接或者间接支撑在所述支承基座处。这表示，当装配工具贴靠在所述止挡处时，在上紧该紧固元件时所述装配工具不朝向支座面运动。相反，根据本发明，在上紧该紧固元件时所述上紧元件朝向所述支座面运动，从而使得所述上紧元件从与所述装配工具的抗扭的连接中松脱，由此在所述最终装配位态上结束所述装配。

另外优选的是，在所述最终装配位态上，该止挡与所述支座面的轴向间距比所述变形元件的最终装配高度大。

所述止挡能够构造在所述紧固元件处、所述变形元件处或者所述装配工具处。但是，所述止挡也能够构造在间隔元件处，该间隔元件是该上紧系统的独立的构件或者该间隔元件布置在、尤其是一体地布置在所述紧固元件处、所述变形元件处或者所述装配工具处。优选地，构造有止挡的间隔元件包围、尤其是在所述预装配位态上就已经包围、此外还尤其是在所述最终装配位态上包围、尤其是在上紧步骤和变形步骤期间包围所述变形元件。所述间隔元件例如能够形成一种套筒并且尤其是开槽的。在这种情况下，所述间隔元件能够由多个单个的元件组成，所述元件相互连接。优选地，所述间隔元件与所述变形元件连接、尤其是一体地连接，这确保该上紧系统的简单的构造。

尤其是，所述间隔元件具有用于所述紧固元件的或者说用于所述上紧元件的贯通开口，该上紧元件的内直径大于工具座的外直径。所述贯通开口尤其是在纵向轴线的方向上延伸并且与这个纵向轴线平行或者同心。由此能够以旋转的方式将螺钉的六角头引入到所述贯通开口中，从而使得所述间隔元件不强制性地与所述间隔元件一起旋转。如果所述间隔元件与所述装配工具是一体的并且必须在达到所述最终装配位态之后防止上紧元件与间隔元件一起旋转的话，则这尤其是必需的。

能够这样设计包围所述变形元件的间隔元件，使得该间隔元件在所述最终装配位态上也包围所述工具座。在这种情况下，所述间隔元件能够用作防盗装置，其防止未得授权者能够再次松脱所述紧固元件。但是，所述间隔元件在所述最终装配位态上也能够被取下，从而使得在完成装配之后、即在达到所述最终装配位态之后该间隔元件能够从所述紧固元件上和/或从所述变形元件上取下或者分离，从而使得能够再次接近所述工具座，从而使得能够再次放置所述装配工具并且能够通过旋转松脱所述紧固元件用以拆卸。

优选地，包围所述变形元件的间隔元件以抗扭的方式与所述紧固元件连接。当所述间隔元件本身具有用以抗扭转地放置用于拆卸的工具的工具座时，这尤其是有利的。如果所述上紧系统处在所述最终装配位态上，则在这种情况下为了拆卸能够在该间隔元件的工具座处放置拆卸工具，利用所述拆卸工具例如能够通过旋转将螺钉从螺母上拧下。

优选地，所述上紧系统具有支撑元件，所述变形元件能够支撑在所述支撑元件上。尤其是，所述支撑元件能够直接支撑在所述支承基座处。所述支撑元件尤其能够由平坦的垫片构成，该垫片尤其具有在相对于所述纵向轴线的径向上测量的外直径，该外直径大于变形元件的直径。因此，所述支撑元件形成限定的平面，在上紧时、即当所述变形元件被压缩并且变形时，所述变形元件能够在所述限定的平面上运动、尤其是能够在径向上远离所述纵向轴线变宽。替代附加的垫片，所述支撑元件也能够是与所述变形元件或者根据本发明的上紧系统的另外的元件一体的。如果所述变形元件例如以由金属制成的上紧盘的形式构造，则所述支撑元件尤其是由与所述变形元件一体地连接的、在径向上朝向所述纵向轴线弯曲的接片构成，所述接片形成所述支撑元件并且同时也形成所述支座面。在这种情况下，所述支撑元件形成限定的、平面地构造的支座面，所述变形元件在所述支座面上平面地贴靠在支承基座处，这在压缩时便于该变形元件在径向上的运动。如果存在指示器元件，则所述支撑元件能够克服通过在上紧时被压缩并且被压向所述指示器元件的变形元件造成的压力在轴向上支撑所述指示器元件、例如硅树脂环。由此，所述指示器元件能够仅径向向外地运动远离所述纵向轴线和所述紧固元件，从而使得无论所述附加件和/或所述构件由何种材料构成或者该附加件的和/或该构件的上表面如何粗糙，所述指示器元件都正常运行。

尤其是，所述支撑元件能够形成用于所述装配工具的止挡，或者说所述支撑元件形成用于止挡的配合止挡，该配合止挡优选布置在所述装配工具处。尤其是，在所述装配工具、例如商业上通用的六角螺母处能够布置有所述间隔元件，该间隔元件具有所述止挡，利用所述止挡该间隔元件直接地或者间接地贴靠在所述支撑元件处或者在所述支承底座处。在这种情况下，所述间隔元件也能够构造为一种间隔套筒，该间隔套筒例如能够插装到商业上通用的六角螺母上。替代地，所述间隔元件能够是与所述六角螺母一体的。

如果所述装配工具具有所述间隔元件，则所述止挡优选布置在该间隔元件的在插装方向上的前端部处，其中，所述止挡与所述装配工具的工具面的轴向间距大于在所述预装配位态上所述工具座啮合到所述工具面中的啮合部的轴向长度。“插装方向”指的是轴向，必须在该轴向上引导所述装配工具，以便与所述工具座抗扭地连接。所述插装方向例如是六角螺母的工具面为了插装到螺钉头上而必须运动的方向。在此，所述“工具面”是能够将旋转运动传递到所述工具座上、即例如传递到螺母的或者六角螺钉的扳手面上的平面。所述插装方向尤其是与所述装配方向相同。如果所述工具座实施为六角形，如在六角螺钉或者六角螺母的那种情况一样，则所述止挡与所述装配工具的工具面的轴向间距尤其大于所述工具座的扳手面的轴向高度。

优选地，所述变形元件是锥形的和/或拱曲的上紧盘，所述上紧盘能够从所述初始高度这样压缩到所述最终装配高度，使得在连续变形时，为了压缩而必需的力首先增加，然后保持恒定或者再次下降，直到达到所述最终装配高度，如图1所示。“拱曲”在这里一般指的是，与所述纵向轴线尤其旋转对称地构造的上紧盘具有外表面，该外表面与所述纵向轴线不围成统一的锥角。拱曲尤其指的是，具有面向所述上紧元件的支承面和背离所述上紧元件的支座面的上紧盘在与所述支座面相邻的第一区域中比在与所述支承面相邻的第二区域中更陡，所述紧固元件支撑在所述支承面处，所述支座面用于支撑在支承基座处。这表示，在所述第一区域中紧贴到所述外表面处的第一切线与所述纵向轴线围成的角度比在所述第二区域中紧贴到所述外表面处的第二切线与所述纵向轴线围成的角度小。尤其是，第三切线在在径向上位于所述第一区域与所述第二区域之间的第三区域中与所述纵向轴线围成的角度比所述第一角度大，但是比所述第二角度小。拱曲尤其指的是，所述外表面由两个或者多个截锥体形的平面构成，所述截锥体形的平面在轴向上彼此邻接并且相互过渡。替代地，所述外表面连续地从所述支座面到所述支承面凹入地拱曲。

附图说明

本发明的在上文在说明书中提到的特征和特征组合、实施方式和构型方案以及在下文在附图说明中提到的和/或在附图中绘出的特征和特征组合不仅能够以相应给出的或者绘出的组合、还能够以原则上任意的别的组合或者单独地应用。本发明的不具有一项从属权利的所有特征的实施方式是可能的。一项权利要求的单个的特征能够由别的已公开的特征或者特征组合代替。本发明的不具有实施例的所有特征、而是具有实施例的特征部分的特征的原则上任意一部分必要时结合一个或者多个其他实施例的一个、多个或者所有特征的实施方式是可能的。

在下文中，根据在附图中示出的两个实施例更详细地阐述本发明。

附图示出：

图1 根据本发明的上紧系统的变形元件的上紧力-变形曲线图；

图2 根据本发明的第一上紧系统的不带有装配工具的透视图；

图3 根据本发明的第一上紧系统的不带有装配工具的透视剖面图；

图4 根据本发明的第一上紧系统在未变形的预装配位态上的轴向剖面；

图5 根据本发明的第一上紧系统在最终装配位态上的轴向剖面；

图6 根据本发明的第二上紧系统的示意图；

图7 根据本发明的第二上紧系统的透视剖面图；

图8 根据本发明的第二上紧系统在未变形的预装配位态上的轴向剖面；

图9 根据本发明的第二上紧系统在最终装配位态上的轴向剖面；

图10 根据本发明的第三上紧系统的不带有装配工具的透视图；

图11 根据本发明的第四上紧系统的不带有装配工具的轴向剖面；

图12 根据本发明的第三上紧系统在未变形的预装配位态上的轴向剖面；和

图13 根据本发明的第三上紧系统在最终装配位态上的轴向剖面。

具体实施方式

在图2至5中示出了用于上紧紧固元件2的根据本发明的第一上紧系统1。上紧系统1除了包括紧固元件2之外，还包括变形元件3和装配工具4，该装配工具在图2和3中未示出。此外，第一上紧系统1具有间隔元件5和支撑元件6。紧固元件2是套筒锚，该套筒锚除了包括六角螺钉7之外，还包括膨胀套筒8，在所述膨胀套筒的在装配方向M上的前端部处布置有膨胀部件（未示出），利用所述膨胀部件能够将所述套筒锚锚固在构件9中。构件9在这里由混凝土制成并且能够被称为锚固基座。装配方向M在这里是将紧固元件2按照计划引入到构件9中的钻孔中的方向或者说是为了抗扭地连接将装配工具4放置到紧固元件2上的方向。因此，装配方向M对应于插装方向。利用紧固元件2将附加件10（在这里是钢板）以限定的力压向构件9。这通过下述方式实现：被引导穿过变形元件3的通孔的六角螺钉7被上紧，因此螺钉头11相对于构件9在装配方向M上运动并且通过变形元件3和支撑元件6压向附加件10。螺钉头11用作上紧元件12并且具有作为工具座14的六角扳手面13，从而使得装配工具4（在这里是六角螺母）被放置到工具座14上，用以进行抗扭地连接，所述六角螺钉7能够与作为上紧元件12的螺钉头11一起围绕紧固元件2的或者说上紧系统1的纵向轴线L旋转。

上紧力F通过变形元件3和支撑元件6从螺钉头11传递到附加件10上，该支撑元件贴靠在附加件10处。支撑元件6是由钢制成的商业上通用的垫片。变形元件3是上紧盘15，该上紧盘朝向支撑元件6凹入地拱曲，从而使得在上紧盘15与支撑元件6之间存在空腔16。上紧盘15能够在上紧力F的作用下从该上紧盘在图4中示出的未变形的预装配位态上具有的初始高度h₀压缩到在最终装配位态上的最终装配高度h_E，如图5所示。上紧盘15同样由根据DIN EN ISO 9444-2:2010-11的S235JR钢制成的钢板制成作为冲压弯曲件。当在未变形的预装配位态上直径为30毫米时，板厚度为2.5毫米。这样设计上紧盘15，使得当上紧盘15连续地变形时，为了进行压缩而必需的上紧力F在第一上紧步骤S中首先增加，直到达到按照计划需达到的预上紧力F_V为止，然后，所述上紧力在变形步骤V中保持恒定或者再次下降，直至达到最终装配高度h_E，如图1所示。在示出的上紧盘15中，按照计划需达到的预上紧力为17千牛顿，其中，上紧盘15的高度在上紧步骤S中从大小为8毫米的初始高度h₀被压缩大约1毫米到高度h_V。在随后的第二步骤、即变形步骤V中，上紧盘15的高度h被进一步压缩三毫米到最终装配高度h_E，该最终高配高度大约为四毫米，在这个高度上达到了所述最终装配位态。但是，在所述最终装配位态上，上紧盘15尚未被压平，而是仍凹入地拱曲。

上紧盘15具有面向螺钉头11的支承面17，紧固元件2（在螺钉头11贴靠在支承面17处的情况下直接地）支撑在所述支承面处。在背离螺钉头11和支承面17的侧上，上紧盘15具有支座面18，该支座面在这种情况下线形地作为圆环贴靠在形成支撑元件6的垫片处，上紧盘15通过垫片间接地支撑在作为支承基座的附加件10处。由于作用到支承面17上的力（“作用（Actio）”）与通过支座面18起作用的力（“反作用（Reactio）”）同样大并且这些力与为了使上紧盘15变形而必需的上紧力F同样大，因此，在所述紧固元件中起作用的牵引力与作用到上紧盘15上的上紧力F同样大。根据本发明，如此协调紧固元件2和上紧盘15，使得按照计划需施加的上紧力F_V与第一上紧步骤S的最大的上紧力F同样大。如果在上紧时达到上紧盘15被压缩到最终装配高度h_E的最终装配位态，则使用者因此知道利用按照计划需施加的上紧力F_V已拉紧紧固元件2，因为为了将上紧盘15压缩到最终装配高度h_E，这个按照计划需施加的上紧力也是必需的。

在根据本发明的第一上紧系统1中，间隔元件5是由塑料制成的套筒，该套筒具有空心圆柱形的第一基体19，空心的截锥体20逆着装配方向M一体地附接到所述第一基体处。用作支撑元件6的垫片被压入到基体19的对应的容纳部中，从而使得变形元件3、支撑元件6和间隔元件5形成装配单元。间隔元件5完全包围所述变形元件，并且在其背离支撑元件6的侧处具有圆环形的止挡21。在上紧时、即在六角螺钉7围绕纵向轴线L旋转时，装配工具4贴靠在止挡21处。止挡21防止装配工具4能够在上紧时轴向地在装配方向M上朝向附加件10运动，其中，装配工具4在预装配位态上（图4）已经这样贴靠在止挡21处，使得装配工具4不再能够朝向上紧盘15轴向地运动。在这种情况下，止挡21与支座面18的间距a₁在所述预装配位态上（图4）与在所述最终装配位态上（图5）相同。此外，在所述最终装配位态上，止挡21与支座面18的轴向间距a₁比最终装配高度h_E大。然而，在上紧时，螺钉头11通过上紧盘15的压缩在装配方向M上运动，从而使得作为工具座14的扳手面13从作为装配工具4的六角螺母中运动出来，由此工具座14与装配工具4之间的抗扭的连接松脱，从而使得在达到所述最终装配位态时，装配工具4与作为上紧元件12的螺钉头11之间不再存在抗扭的连接。因此，通过使装配工具4进一步地围绕纵向轴线L旋转，不能够进一步地上紧紧固元件2。因此，排除了超过按照计划的上紧力F_V和可能由此导致的对紧固元件2的损伤。

由于间隔元件5具有不含扳手面的圆形的外部形状并且工具座14在达到最终装配位态时不再与装配工具4啮合，因此，间隔元件5防止上紧系统1的拆卸或者说六角螺钉7的松脱。在移除间隔元件5之后，才能够将工具放置在工具座14处并且旋开六角螺钉7。

在图6至9示出的根据本发明的第二上紧系统101中，间隔元件105由六个与变形元件103一体地连接的臂122组成，所述臂在其背离装配方向M的端部处具有作为止挡121的止挡面。间隔元件105在装配方向M上的前端部形成变形元件103的支座面118。变形元件103在这里同样是上紧盘115，然而，该上紧盘在这里构造为空心的截锥体，但是定性来说同样具有在图1中示出的负荷曲线。上紧系统101的装配或者说紧固元件102的上紧以在上文中针对根据本发明的第一上紧系统1所说明的方式实现。然而，在这种情况下，臂122平面地贴靠在螺钉头111的扳手面113处，从而使得上紧盘115在六角螺钉107旋转时与旋转工具104一起旋转。用作支撑元件106的由钢制成的垫片在这种情况下附加地用作滑动面，上紧盘115在所述滑动面上旋转。在这种情况下，为了拆卸、即为了松脱六角螺钉107，臂122的外侧能够用作用于拆卸工具的作用面。

在图10至13中示出的第三和第四上紧系统201、301中，止挡221布置在装配工具204处。第三和第四上紧系统201、301的装配或者说紧固元件202、302的上紧又以在上文中针对根据本发明的第一上紧系统1所说明的方式实现。在图12和13中示出的装配工具204不仅是第三上紧系统201的组成部分，还是第四上紧系统301的组成部分。如图12和13所示，在装配工具204（六角螺母）处一体地成形有间隔元件205。间隔元件205具有空心圆柱体的形状，该空心圆柱体的外直径大于在所述最终装配位态上变形元件203、303的外直径，从而使得间隔元件205不妨碍变形元件203、303的变形。此外，空心圆柱形的间隔元件205具有大于工具座214、314的外直径的内直径，从而使得间隔元件205不能够将旋转运动传递到工具座214、314或者说上紧元件207、307上。“工具座214、314的外直径”与围绕工具座214、314的外接圆的直径相同，该外接圆的中心落在纵向轴线L上，并且所述纵向轴线是该外接圆的圆面的面法线。间隔元件205在其在装配方向M上的前端部处具有环绕的圆环形的止挡221。在上紧紧固元件202时，间隔元件205包围变形元件203、303，该变形元件在图10至13中示出的根据本发明的第三和第四上紧系统201、301中同样构造为上紧盘215、315，所述上紧盘在尺寸和构造方式方面对应于第一上紧系统1的上紧盘15。上紧盘215、315基本上具有与上紧盘15相同的图1的负荷曲线。然而，上紧盘215、315具有裂口223、323，当压缩上紧盘215、315时，在相对于纵向轴线L的径向上通过所述裂口向外挤压指示器元件224、324。指示器元件224、324在未变形的预装配位态上（图11和12）完全位于上紧盘215、315的空腔216、316中。在上紧并且由此导致地压缩上紧盘215、315时，指示器元件224、324（单色硅树脂环）被发生变形的上紧盘215、216在轴向上压向支撑元件206、306，在径向上压向六角螺钉207、307，从而使得该指示器元件能够仅在径向上通过裂口223、323向外回避。在此，指示器元件224、324的几何形状如此与上紧盘215、216的变形协调，使得在达到最终装配高度h_E时，能够看到在裂口223、323中的指示器元件224、324并且向使用者指示已按照计划上紧紧固元件202、302。如图12和13所示，止挡221与装配工具204的工具面226的轴向间距a_W大于在所述预装配位态上工具座224的啮合到工具面226中的啮合部的轴向长度a_E。此外，在这种情况下，轴向间距a_W大于螺钉头211的扳手面213的轴向高度。

在根据本发明的第三上紧系统201（图10、12、13）的情况下，支撑元件206是垫片，装配工具204的止挡221在上紧时平放在所述垫片上。支撑元件206在这种情况下形成用于装配工具204的止挡221的配合止挡面或者说第二止挡。相反，根据本发明的第四上紧系统301（图11，以不具有装配工具204的方式示出）的支撑元件306通过径向向内弯曲的、与上紧盘315一体地连接的接片325形成，上紧盘315抵靠附加件310支撑在所述接片上。为了上紧根据本发明的第四上紧系统301使用由本发明的第三上紧系统201已知的装配工具204，该装配工具在这种情况下利用其止挡221直接贴靠在附加件310处。

第一、第三和第四上紧系统1、201、301的上紧盘15、215、315都具有相同的拱曲的形状，该形状相对于纵向轴线L旋转对称。在图11中画出了第四上紧系统301的示出的上紧盘315的外表面A的切线t₁、t₂、t₃，以便示出拱曲的形状。外表面A不具有在其高度上统一的锥角，如在图8中示出的未变形的预装配位态上根据本发明的第二上紧系统101的上紧盘115那样。拱曲的上紧盘15、215、315的外表面A在未变形的预装配位态上在与支座面18、218、318相邻的第一区域中比在该外表面的与支承面17、217、317相邻的第二区域中更陡。换言之，在所述第一区域中贴靠在所述外表面处的第一切线t₁与纵向轴线L围成的角度α₁比在所述第二区域中贴靠在所述外表面处的第二切线t₂与该纵向轴线围成的角度小。贴靠在在径向上位于所述第一与所述第二区域之间的第三区域处的第三切线t₃与纵向轴线L围成的角度α₃比第一切线t₁的第一角度α₁大并且比第二切线t₂的第二角度α₂小。

附图标记

1、101、201、301 上紧系统

2、102、202、302 紧固元件

3、103、203、303 变形元件

4、104、204 装配工具

5、105、205、305 间隔元件

6、106、206、306 支撑元件

7、107、207、307 六角螺钉

8、108、208、308 膨胀套筒

9、109、209、309 构件

10、110、210、310 附加件

11、111、211、311 螺钉头

12、112、212、312 上紧元件

13、113、213、313 扳手面

14、114、214、314 工具座

15、115、215、315 上紧盘

16、116、216、316 空腔

17、117、217、317 支承面

18、118、218、318 支座面

19 间隔元件1的基体

20 间隔元件1的截锥体

21、121、221 止挡

122 臂

223、323 裂口

224、324 指示器元件

325 接片

26、126、226 工具面

A 上紧盘15、215、315的外表面

a₁ 止挡21、121、221、321与支座面18、118、218、318的轴向

间距

a_E 在所述预装配位态上工具座14、114、214、314的啮合到工具面26、

126、226中的啮合部的轴向长度

a_W 止挡221、321与装配工具204的工具面226的轴向间距

L 纵向轴线

M 装配方向

t₁、t₂、t₃ 拱曲的上紧盘15、215、315的外表面的切线

α₁、α₂、α₃ 切线t₁、t₂、t₃与纵向轴线L的切割角

F 上紧力

F_V 按照计划的上紧力

d_F 上紧力的减小量

S 上紧步骤

V 变形步骤

Ü 过载步骤

h 变形元件3、103、203、303的高度

h₀ 变形元件3、103、203、303在未变形的预装配位态上的初始高度

h_V 在达到按照计划的上紧力F_V时变形元件3、103、203、303的

高度

h_E 变形元件3、103、203、303在最终装配位态上的最终装配高度

Δh 变形元件3、103、203、303在预装配位态与最终装配位态之间的

变形路径。

Claims (15)

1.用于上紧紧固元件（2、102、202、302）的上紧系统（1、101、201、301），

其中，所述上紧系统（1、101、201、301）包括所述紧固元件（2、102、202、302）、变形元件（3、103、203、303）和装配工具（4、104、204），

其中，所述紧固元件（2、102、202、302）具有上紧元件（12、112、212、312），所述上紧元件具有工具座（14、114、214、314），用以与所述装配工具（4、104、204）抗扭地连接，从而使得所述上紧元件（12、112、212、312）为了上紧所述紧固元件（2、102、202、302）而与所述装配工具（4、104、204）一起围绕所述紧固元件（2、102、202、302）的纵向轴线（L）旋转，所述上紧元件尤其是螺母或者具有扳手面的螺钉头，并且其中所述变形元件（3、103、203、303）在此能够在上紧力（F）的作用下从在未变形的预装配位态上的初始高度（h₀）压缩到在最终装配位态上的最终装配高度（h_E）,

其特征在于，

所述上紧系统（1、101、201、301）具有止挡（21、121、221），在上紧时，所述装配工具（4、104、204）贴靠在所述止挡处或者与所述止挡贴靠，使得所述止挡（21、121、221）限界所述装配工具（4、104、204）的轴向运动，并且在将所述变形元件（3、103、203、303）压缩到所述最终装配高度（h_E）时，所述上紧元件（12、112、212、312）与其工具座（14、114、214、314）一起从与所述装配工具（4、104、204）的抗扭的连接中松脱，从而使得在达到所述最终装配位态时在所述装配工具（4、104、204）与所述上紧元件（12、112、212、312）之间不再存在抗扭的连接。

2.根据权利要求1所述的上紧系统，其特征在于，所述装配工具（4、104、204）在所述预装配位态上已经贴靠在所述止挡（21、121、221）处或者与所述止挡（21、121、221）贴靠，使得所述装配工具（4、104、204）不再能够朝向所述变形元件（3、103、203、303）轴向地运动。

3.根据上述权利要求中任一项所述的上紧系统，其特征在于，所述变形元件（3、103、203、303）具有面向所述上紧元件（12、112、212、312）的支承面（17、117、217、317），所述紧固元件（2、102、202、302）支撑在该支承面处，并且所述变形元件具有背离所述上紧元件（12、112、212、312）的支座面（18、118、218、318），该支座面用于支撑在支承基座处。

4.根据权利要求3所述的上紧系统，其特征在于，所述止挡（21、121、221）与背离所述上紧元件（12、112、212、312）的支座面（18、118、218、318）的间距（a₁）在所述预装配位态上与在所述最终装配位态上是相同的，所述变形元件（3、103、203、303）利用所述支座面支撑在所述支承基座处。

5.根据权利要求3或者权利要求4所述的上紧系统，其特征在于，在所述最终装配位态上，所述止挡（21、121、221）与所述支座面（18、118、218、318）的轴向间距（a₁）比所述最终装配高度（h_E）大。

6.根据上述权利要求中任一项所述的上紧系统，其特征在于，所述止挡（21、121、221）构造在间隔元件（5、105、205、305）处，所述间隔元件包围所述变形元件（3、103、203、303）。

7.根据权利要求6所述的上紧系统，其特征在于，所述紧固元件（102）和所述间隔元件（105）抗扭地连接。

8.根据权利要求6或者7中任一项所述的上紧系统，其特征在于，所述间隔元件（5、105）与所述变形元件（3、103）连接、尤其是一体地连接。

9.根据上述权利要求中任一项所述的上紧系统，其特征在于，所述上紧系统（1、101、201、301）具有支撑元件（6、106、206、306），所述变形元件（3、103、203、303）支撑在所述支撑元件上。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的上紧系统，其特征在于，所述装配工具（204）具有所述止挡（221）。

11.根据权利要求6和10所述的上紧系统，其特征在于，所述装配工具（204）具有所述间隔元件（205），所述止挡（221）布置在所述间隔元件的在插装方向上的前端部处，并且所述止挡（221）与所述装配工具（204）的工具面（226）的轴向间距（a_W）大于在所述预装配位态上所述工具座（214、314）啮合到所述工具面（226）中的啮合部的轴向长度（a_E）。

12.根据上述权利要求中任一项所述的上紧系统，其特征在于，所述变形元件（3、103、203、303）是截锥体形的和/或拱曲的上紧盘（15、115、215、315），所述上紧盘能够从所述初始高度（h₀）这样压缩到所述最终装配高度（h_E），使得在所述上紧盘（15、115、215、315）连续变形时，为了压缩而必需的上紧力（F）首先增加，然后保持恒定或者再次下降，直到达到所述最终装配高度（h_E）。

13.用于上紧螺栓锚或者套筒锚的上紧盘（15、115、215、315）的应用，其特征在于，在所述上紧盘（15、115、215、315）连续变形时，为了压缩所述上紧盘（15、115、215、315）而必需的上紧力（F）首先增加，然后保持恒定或者再次下降。

14.用于在使用上紧系统（1、101、201、301）、尤其是根据权利要求1至12中任一项所述的上紧系统（1、101、201、301）的情况下预上紧紧固元件（2、102、202、302）的方法，

其中，所述上紧系统（1、101、201、301）包括所述紧固元件（2、102、202、302）、变形元件（3、103、203、303）和装配工具（4、104、204），

其中，通过利用所述装配工具（4、104、204）将上紧力（F）施加到所述紧固元件（2、102、202、302）上，所述变形元件（3、103、203、303）从在未变形的预装配位态上的初始高度（h₀）压缩到在最终装配位态上的最终装配高度（h_E）,

其特征在于，为了压缩所述变形元件（3、103、203、303）而必需的上紧力（F）首先在上紧过程的第一上紧步骤（S）中增加至最大值，然后在所述上紧过程的紧接着的变形步骤（V）中不进一步增大、尤其是保持恒定或者再次下降，直至达到所述最终装配高度（h_E）。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述变形元件（3、103、203、303）是上紧盘（15、115、215、315），所述上紧盘在所述预装配位态上是锥形的和/或锥形地拱曲，并且在所述最终装配位态上未被压平。

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