DE102010001144A1 - Mechanisches Verbindungsbauteil und Verfahren zur drahtlosen Erfassung einer mechanischen Belastung - Google Patents

Mechanisches Verbindungsbauteil und Verfahren zur drahtlosen Erfassung einer mechanischen Belastung Download PDF

Info

Publication number
DE102010001144A1
DE102010001144A1 DE201010001144 DE102010001144A DE102010001144A1 DE 102010001144 A1 DE102010001144 A1 DE 102010001144A1 DE 201010001144 DE201010001144 DE 201010001144 DE 102010001144 A DE102010001144 A DE 102010001144A DE 102010001144 A1 DE102010001144 A1 DE 102010001144A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
mechanical connection
connection component
sensor layer
mechanical
wireless interface
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE201010001144
Other languages
English (en)
Inventor
Tobias 91083 Dräger
Saskia 38100 Biehl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority to DE201010001144 priority Critical patent/DE102010001144A1/de
Publication of DE102010001144A1 publication Critical patent/DE102010001144A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q9/00—Arrangements in telecontrol or telemetry systems for selectively calling a substation from a main station, in which substation desired apparatus is selected for applying a control signal thereto or for obtaining measured values therefrom
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B31/00—Screwed connections specially modified in view of tensile load; Break-bolts
    • F16B31/02—Screwed connections specially modified in view of tensile load; Break-bolts for indicating the attainment of a particular tensile load or limiting tensile load
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
    • G01L5/24—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for determining value of torque or twisting moment for tightening a nut or other member which is similarly stressed
    • G01L5/243—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for determining value of torque or twisting moment for tightening a nut or other member which is similarly stressed using washers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B31/00—Screwed connections specially modified in view of tensile load; Break-bolts
    • F16B31/02—Screwed connections specially modified in view of tensile load; Break-bolts for indicating the attainment of a particular tensile load or limiting tensile load
    • F16B2031/022—Screwed connections specially modified in view of tensile load; Break-bolts for indicating the attainment of a particular tensile load or limiting tensile load using an ultrasonic transducer
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q2209/00—Arrangements in telecontrol or telemetry systems
    • H04Q2209/40—Arrangements in telecontrol or telemetry systems using a wireless architecture
    • H04Q2209/43—Arrangements in telecontrol or telemetry systems using a wireless architecture using wireless personal area networks [WPAN], e.g. 802.15, 802.15.1, 802.15.4, Bluetooth or ZigBee
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04Q—SELECTING
    • H04Q2209/00—Arrangements in telecontrol or telemetry systems
    • H04Q2209/40—Arrangements in telecontrol or telemetry systems using a wireless architecture
    • H04Q2209/47—Arrangements in telecontrol or telemetry systems using a wireless architecture using RFID associated with sensors

Abstract

Ein mechanisches Verbindungsbauteil (100) weist an einer Oberfläche des mechanischen Verbindungsbauteils (100) eine Sensorschicht (110) auf, die ausgebildet ist, um abhängig von einer auf das mechanische Verbindungsbauteil (100) wirkenden Kraft eine elektrisch auslesbare Eigenschaft zu ändern. Weiterhin weist das mechanische Verbindungsbauteil (100) eine drahtlose Schnittstelle (120) auf, die ausgelegt ist, um in Abhängigkeit von der elektrisch auslesbaren Eigenschaft der Sensorschicht (110) eine drahtlose Erfassung einer Information, die eine mechanische Belastung des mechanischen Verbindungsbauteils (100) beschreibt, zu ermöglichen. Weiterhin wird ein Verfahren zur drahtlosen Erfassung einer mechanischen Belastung beschrieben.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Konzept zur drahtlosen Messung einer mechanischen Belastung, wie sie beispielsweise durch eine Schraubverbindung erzeugt werden kann.
  • Herkömmliche Hilfsmittel zur Messung des Anzugsmoments einer Schraubverbindung bestehen aus einem Schlüssel zum Festziehen der Schraube oder Mutter sowie einer Anzeigevorrichtung für die aufgebrachte Kraft (beispielsweise in Form eines Drehmomentschlüssels). Grundsätzlich gibt es zwei auf dem Markt vertretene, einfache Messvorrichtungen in verschiedenen technischen Ausführungen. Zum einen gibt es Drehmomentschlüssel mit einer reinen Anzeige der mit dem Schlüssel aufgebrachten Kraft über ein System aus Zeiger und Rückstellfeder, die entsprechend der aufgebrachten Kraft unterschiedlich weit gedehnt wird. Zum anderen kann, bei anderen Drehmomentschlüsseln, die gewünschte Maximalkraft bzw. das gewünschte Maximalmoment am Schlüssel eingestellt werden. Bei Überschreitung des eingestellten Wertes wird keine weitere Kraft mehr an die Schraubverbindung weitergegeben, die Kraftübertragung zwischen Schlüssel und Schraubenkopf/Mutter wird mechanisch unterbrochen.
  • Beide Varianten benötigen einen mechanischen Kontakt zur Schraubverbindung. Bei beiden Ausführungen ist es auch notwendig eine Kraft bzw. ein Moment auf die Schraubverbindung aufzubringen. Gemessen wird dann nicht die in der Verbindung schon vorherrschende Kraft, sondern das mit der Messvorrichtung auf die Schraube aufgebrachte Drehmoment im Vergleich dazu.
  • Aus dem aufgezeigten Stand der Technik geht hervor, dass kein Konzept existiert, welches eine Messung einer mechanischen Belastung auf ein mechanisches Bauteil ermöglicht, ohne dass ein elektrischer oder mechanischer Kontakt zu dem mechanischen Bauteil besteht.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es damit, ein Konzept zu schaffen, welches es ermöglicht, eine mechanische Belastung auf ein mechanisches Bauteil zu erfassen, ohne einen mechanischen oder elektrischen Kontakt zu dem mechanischen Bauteil herzustellen.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Ein mechanisches Verbindungsbauteil gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 19 lösen diese Aufgabe.
  • Ein Kerngedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass eine mechanische Belastung auf ein mechanisches Bauteil, wie beispielsweise ein mechanisches Verbindungsbauteil berührungslos gemessen werden kann, wenn das mechanische Verbindungsbauteil an einer Oberfläche (beispielsweise direkt an der Oberfläche oder mit einer zusätzlichen Zwischenschicht dazwischen) eine Sensorschicht aufweist, welche basierend auf einer Kraft, welche auf die Sensorschicht wirkt und eine Belastung des mechanischen Verbindungsbauteils beschreibt, eine elektrisch auslesbare Eigenschaft ändert, und wenn basierend auf der elektrisch auslesbaren Eigenschaft von einer drahtlosen Schnittstelle des mechanischen Verbindungsbauteils eine Information bereitgestellt wird.
  • Ausführungsbeispiele bieten somit den Vorteil, eine mechanische Belastung eines mechanischen Bauteils erfassbar zu machen, ohne dass ein elektrischer oder mechanischer Kontakt zu dem mechanischen Bauteil besteht. Insbesondere muss bei der Messung bzw. der Erfassung der mechanischen Belastung keine zusätzliche Kraft auf das mechanische Bauteil aufgebracht werden, wie dies beispielsweise bei Drehmomentschlüsseln der Fall ist. Ein mögliches Zerstören des mechanischen Bauteils durch die Aufbringung der zusätzlichen Kraft kann, im Gegensatz zu Drehmomentschlüsseln, bei Ausführungsbeispielen damit vollkommen ausgeschlossen werden. Weiterhin ermöglichen Ausführungsbeispiele eine Erfassung der Belastung eines mechanischen Bauteils, welches beispielsweise vollständig umschlossen ist, (beispielsweise mit Beton) und welches mit bereits bekannten konventionellen Methoden nicht zugänglich wäre. Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung können damit insbesondere bei stabilitätskritischen Bauwerken, wie beispielsweise Brücken oder Gebäuden, Verwendung finden, um eine Überwachung der Stabilität der Bauwerke zu gewährleisten. Weitere Ausführungsbeispiele können zur Überwachung von Schraubverbindungen, Dübelverbindungen und Ähnlichem dienen.
  • Ausführungsbeispiele können ferner zur kontinuierlichen Überwachung einer mechanischen Belastung eines mechanischen Bauteils dienen, um beispielsweise eine Messung der mechanischen Belastung in vorgegebenen Zeitabständen durchzuführen und die Messwerte in einem Speicher abzuspeichern, und um beispielsweise die Messwerte auszuwerten, um basierend auf einem oder mehreren Messwerten eine Alarmmeldung zu generieren, falls beispielsweise eine Überbelastung des mechanischen Bauteils detektiert wurde. Ausführungsbeispiele ermöglichen damit eine kontinuierliche Überwachung von sicherheitskritischen mechanischen Bauteilen und können damit zur Vermeidung von Unfällen, wie beispielsweise einem Radverlust bei einem PKW oder einem Brückenzusammensturz oder einem Achsenbruch bei einem Zug, erheblich beitragen.
  • Die vorliegende Erfindung basiert somit auf einer Weiterentwicklung eines Konzepts zur drahtgebundenen Auswertung. Mit einer piezoresistiven Schicht, wie beispielsweise einer sogenannten Dia Force®-Schicht des Fraunhofer Institutes, kann die statische Kraft zwischen Schraube und Oberfläche über eine Widerstandsmessung ermittelt werden. Die Messung erfolgt z. B. über eine Widerstandsbrücke, über die die Spannung am Widerstand der Dia Force®-Schicht gemessen wird. Dies erfordert die Integration einer Auswerteelektronik in der Schraube und Kontakte nach außen, an denen ein Auslesegerät angeschlossen werden kann. Die vorliegende Erfindung verbessert dieses Konzept unter anderem dadurch, dass, anstelle einer drahtgebundenen Verbindung, eine drahtlose Schnittstelle zum Einsatz kommt.
  • Figurenkurzbeschreibung
  • Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines mechanischen Verbindungsbauteils gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 2 ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels des mechanischen Verbindungsbauteils;
  • 3 eine schematische Darstellung eines Schichtaufbaus, wie er in einem Ausführungsbeispiel Verwendung finden kann;
  • 4 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels des mechanischen Verbindungsbauteils;
  • 5 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels des mechanischen Verbindungsbauteils;
  • 6 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels des mechanischen Verbindungsteils; und
  • 7 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur drahtlosen Erfassung einer mechanischen Belastung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
  • Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
  • Bevor im Folgenden die vorliegende Erfindung anhand der Figuren näher erläutert wird, wird darauf hingewiesen, dass gleiche oder funktionsgleiche Elemente in den Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen werden und dass eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente weggelassen wird. Somit ist die Beschreibung der mit gleichen Bezugszeichen versehenen Elemente bei den verschiedenen Ausführungsbeispielen untereinander austauschbar bzw. aufeinander anwendbar.
  • 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines mechanischen Verbindungsbauteils 100 gemäß der vorliegenden Erfindung. Das in 1 gezeigte mechanische Verbindungsbauteil 100 weist an einer Oberfläche eine Sensorschicht 110 auf. Weiterhin weist das mechanische Verbindungsbauteil 100 eine drahtlose Schnittstelle 120 auf.
  • Die Sensorschicht 110 ist ausgebildet, um abhängig von einer auf das Verbindungsbauteil wirkenden Kraft eine elektrisch auslesbare Eigenschaft, wie beispielsweise einen Widerstand oder eine Kapazität, zu ändern. Die drahtlose Schnittstelle 120 ist ausgebildet, um in Abhängigkeit von der elektrisch auslesbaren Eigenschaft der Sensorschicht 110 eine drahtlose Erfassung einer Information, die eine mechanische Belastung des mechanischen Verbindungsbauteils 100 beschreibt, zu ermöglichen.
  • Gemäß einem bevorzugten weiteren Ausführungsbeispiel kann die Sensorschicht 110 eine piezoresistive Schicht sein, d. h. bei Einwirkung einer Kraft auf eine Oberfläche der Sensorschicht 110 verändert die Sensorschicht 110 einen elektrischen Widerstand.
  • Ferner kann gemäß weiteren Ausführungsbeispielen die drahtlose Schnittstelle 120 einen Schwingkreis, beispielsweise durch eine Induktivität und eine Kapazität, bilden. Die drahtlose Schnittstelle 120 kann mit der beispielsweise piezoresistiven Sensorschicht 110 verbunden sein, so dass die piezoresistive Sensorschicht 110 einen Lastwiderstand (beispielsweise parallel geschaltet zu der Induktivität und der Kapazität oder in Serie geschaltet mit der Induktivität) des durch die drahtlose Schnittstelle 120 (in Verbindung mit der Sensorschicht 110) gebildeten Schwingkreises bildet. Eine Änderung der auf die Sensorschicht 110 wirkenden Kraft, führt damit zu einer Änderung des elektrischen Widerstandes der Sensorschicht 110 und damit zu einer Änderung des der Dämpfung des durch die drahtlose Schnittstelle 120 gebildeten Schwingkreises. Ein drahtloses Lesegerät kann die Änderung des Lastwiderstandes, also der Dämpfung des Schwingkreises, anhand einer Erfassung einer Güteänderung des durch die drahtlose Schnittstelle 120 gebildeten Schwingkreises detektieren und daraus die Kraft, welche auf die Sensorschicht 110 und damit auf das mechanische Verbindungsbauteil 100 einwirkt, ermitteln. Beispielsweise führt eine niedrige Dämpfung des Schwingkreises zu einer hohen Güte des Schwingkreises, während eine hohe Dämpfung zu einer niedrigen Güte des Schwingkreises führt.
  • Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen ist es aber auch möglich, dass die Sensorschicht 110 eine kapazitive Sensorschicht ist, d. h. bei einer Aufbringung einer Kraft auf die Sensorschicht 110 sich eine Kapazität der Sensorschicht 110 verändert, welche beispielsweise eine Resonanzkapazität des durch die drahtlose Schnittstelle 120 (in Verbindung mit der Sensorschicht 110) gebildeten Schwingkreises ist. Eine Veränderung der auf die Sensorschicht 110 wirkenden Kraft kann, aufgrund der Kapazitätsänderung der Sensorschicht 110 und einer damit verbundenen Änderung der Resonanzfrequenz des durch die drahtlose Schnittstelle 120 gebildeten Schwingkreises, mit Hilfe eines Lesegerätes detektiert werden, und es kann daraus die Kraft, welche auf die Sensorschicht 110 und damit auf das mechanische Verbindungsbauteil 100 einwirkt, ermittelt werden.
  • Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann das mechanische Verbindungsbauteil 100 beispielsweise eine Schraube sein, wie dies in 1 gezeigt ist. Die drahtlose Schnittstelle 120 kann beispielsweise in einem Schraubenkopf der Schraube oder in einem Schraubenschaft der Schraube integriert sein. Beispielsweise kann die drahtlose Schnittstelle 120 in der Schraube verkapselt sein, d. h. es existiert keine fluidische Verbindung zur Außenwelt.
  • Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann die Sensorschicht 110 auf einer Wirkfläche der Schraube angeordnet sein, d. h. auf einer Oberfläche der Schraube, welche beim Anziehen der Schraube eine Kraft auf eine Oberfläche, an die die Schraube geschraubt wird, erzeugt bzw. überträgt. Mit anderen Worten, Ausführungsbeispiele ermöglichen es, nicht das Anzugsmoment einer Schraube, sondern die Kraft zwischen Schraubenkopf und Oberfläche zu messen und drahtlos auszulesen. Dies ist besonders vorteilhaft, da das Anzugsmoment der Schraube beispielsweise durch Fehlstellen an dem Gewinde der Schraube oder durch ein Verkanten beeinflusst wird und somit in manchen Fällen kein zuverlässiges Maß dafür ist, ob die Schraube die gewünschte Kraft auf die zu verbindenden Bauteile ausübt. Insbesondere kann die durch die Schraubverbindung erzeugte Kraft im statischen Zustand elektrisch gemessen werden, ohne dass dabei zusätzliche Kraft auf die Verschraubung aufgebracht werden muss. Die Verbindung kann unverändert bestehen und muss nicht mechanisch bewegt oder durch ein Drehmoment belastet werden. Dies ist insbesondere gegenüber Drehmomentschlüsseln ein Vorteil, da bei Drehmomentschlüsseln zur Erfassung des Drehmoments der Schraubverbindung eine zusätzliche Kraft auf die Schraubverbindung aufgebracht werden muss, was beispielsweise zu einem Abreißen der Schraubverbindung und damit zur Zerstörung der Schraube führen kann. Diese Gefahr ist bei den hier aufgezeigten Ausführungsbeispielen nicht gegeben. Außerdem ergeben sich durch die erfindungsgemäße Lösung Vorteile bei der Handhabung, da es erfindungsgemäß nicht erforderlich ist, einen geeigneten Drehmomentschlüssel auszuwählen bzw. einen Drehmomentschlüssel geeignet einzustellen.
  • 2 zeigt ein Blockdiagramm eines weiteren Ausführungsbeispiels des mechanischen Verbindungsbauteils 100. Das in 2 gezeigte mechanische Verbindungsbauteil 100 weist eine Sensorschicht 110 und eine drahtlose Schnittstelle 120 auf. Wie in 2 gezeigt ist, kann gemäß weiteren Ausführungsbeispielen das mechanische Verbindungsbauteil 100 einen Analog/Digital-Wandler 130 aufweisen, welcher ausgebildet ist, um die elektrisch auslesbare Eigenschaft der Sensorschicht 110 zu erfassen und basierend auf der elektrisch auslesbaren Eigenschaft einen Digitalwert zu bilden und bereitzustellen. Weiterhin kann, wie in 2 gezeigt, gemäß weiteren Ausführungsbeispielen das mechanische Verbindungsbauteil 100 einen Prozessor 140 bzw. eine Verarbeitungseinheit, wie beispielsweise einen Mikrocontroller, aufweisen, welcher bzw. welche ausgebildet ist, um den von dem Analog/Digital-Wandler 130 (welcher beispielsweise in dem Prozessor 140 integriert ist oder ein eigenes Bauteil ist) bereitgestellten Digitalwert zu erfassen und um den Digitalwert in Kommunikationsdaten zu überführen, welche die Information, welche die mechanische Belastung des mechanischen Verbindungsbauteils beschreibt, beschreiben, und um die Kommunikationsdaten der drahtlosen Schnittstelle 120 bereitzustellen. Mit anderen Worten kann der Analog/Digital-Wandler 130 die elektrisch auslesbare Eigenschaft, wie beispielsweise eine durch eine Messbrücke gebildete Spannung oder einen Strom, erfassen und in einen für einen Prozessor 140 verarbeitbaren Digitalwert überführen. Der Prozessor 140 kann den von dem Analog/Digital-Wandler 130 gelieferten Digitalwert dann in Kommunikationsdaten überführen, beispielsweise gemäß einem bestimmten Funkverfahren, um die Kommunikationsdaten der drahtlosen Schnittstelle 120 zur Übertragung bereitzustellen.
  • Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann, wie in 2 gezeigt, das mechanische Verbindungsbauteil 100 einen Energiespeicher 150 aufweisen, welcher ausgebildet ist, um eine Versorgungsspannung bereitzustellen, um den Prozessor 140, den Analog/Digital-Wandler 130 und die drahtlose Schnittstelle 120 mit Strom zu versorgen. Der Energiespeicher 150 kann hierbei beispielsweise eine Batterie oder ein sogenannter „Supercap” (Kondensator mit sehr hoher Kapazität) sein.
  • Ferner kann gemäß weiteren Ausführungsbeispielen die drahtlose Schnittstelle 120 als eine Funkschnittstelle ausgebildet sein, um die von dem Prozessor 140 bereitgestellten Kommunikationsdaten unter Verwendung eines sogenannten „Bluetooth”-Netzes oder „WLAN”-Netzes oder eines sogenannten „Zigbee”-Netzes (die entsprechenden Standards sind dem Fachmann bekannt) zu übertragen. Mit anderen Worten kann das mechanische Verbindungsbauteil 100 auch über eine eigene Energieversorgung in Form eines Energiespeichers 150, beispielsweise einer kleinen Batterie, verfügen und mit jeder beliebigen drahtlosen Übertragungstechnik (z. B. „Bluetooth”, „Zigbee”, „WLAN”, etc.) ausgestattet sein.
  • Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann die drahtlose Schnittstelle 120 weiterhin ausgebildet sein, um die Kommunikationsdaten in einem der genannten Verfahren oder in allen der genannten Verfahren zu übertragen.
  • Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann die drahtlose Schnittstelle 120 als eine RFID Funkschnittstelle ausgebildet sein, welche ausgebildet ist, um basierend auf einem äußeren elektrischen oder magnetischen Anregungsfeld eine Versorgungsspannung bereitzustellen, um den Analog/Digital-Wandler 130 und den Prozessor 140 mit Strom zu versorgen. Mit anderen Worten, es kann durch die Kombination der Sensorschicht 110 mit einer auf RFID-Technik („Radiofrequenz-Identifikation-Technik”) basierenden induktiven oder kapazitiven Funkübertragung (über die drahtlose Schnittstelle 120) das mechanische Verbindungsbauteil 100 bzw. der Sensor kabellos mit Energie für die Messung versorgt werden und gleichzeitig (oder anschließend) der gemessene Wert (beispielsweise in Form von Kommunikationsdaten) an ein Lesegerät übertragen werden. Die Energieversorgung des Systems bzw. des mechanischen Verbindungsbauteils 100 (aufweisend den Analog(Digital-Wandler 130 und den Prozessor 140) erfolgt kabellos über ein vom Lesegerät erzeugtes Hochfrequenzfeld, also beispielsweise ein elektrisches oder magnetisches Anregungsfeld. Das von dem Lesegerät erzeugte Hochfrequenzfeld kann dabei von dem Lesegerät moduliert werden, um Daten an die drahtlose Kommunikationsschnittstelle 120 zu übertragen.
  • Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann die drahtlose Schnittstelle 120 daher ausgebildet sein, um Kommunikationsdaten zu empfangen. Weiterhin kann gemäß weiteren Ausführungsbeispielen die drahtlose Schnittstelle 120 ausgebildet sein, um das von dem Lesegerät erzeugte äußere elektrische oder magnetische Anregungsfeld zu modulieren, um die von dem Prozessor 140 bereitgestellten Kommunikationsdaten an das Lesegerät zu übertragen, beispielsweise in einem Verfahren der Lastmodulation. Ferner ist es aber auch möglich, dass die drahtlose Schnittstelle 120 einen Kondensator aufweist, beispielsweise in Form eines Energiespeichers 150, wobei die drahtlose Schnittstelle 120 ausgebildet ist, um den Kondensator basierend auf dem von dem Lesegerät erzeugten elektrischen oder magnetischen Anregungsfeld zu laden, um den Prozessor 140 und den Analog/Digital-Wandler 130 mit Energie zu versorgen und nach einem Abschalten des von dem Lesegerät erzeugten elektrischen oder magnetischen Anregungsfelds einen gemessenen Digitalwert in Form von Kommunikationsdaten über die drahtlose Schnittstelle 120 an das Lesegerät zu senden, beispielsweise in einem Halbduplexverfahren.
  • Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann das mechanische Verbindungsbauteil 100 über einen Ladeschaltkreis verfügen, welcher ausgebildet ist, um aus dem von dem Lesegerät erzeugten elektrischen und magnetischen Anregungsfeld eine Ladespannung zu generieren, um einen Energiespeicher 150 zu laden.
  • Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann die Übertragungsfrequenz der RFID Schnittstelle wenige kHz (beispielsweise in einem Bereich kleiner 200 kHz und größer 5 kHz) oder MHz (beispielsweise in einem Bereich kleiner 20 MHz und größer 5 MHz) betragen. Ausführungsbeispiele ermöglichen damit eine induktiv gekoppelte Übertragung der erfassten Messwerte der mechanischen Belastung des mechanischen Verbindungsbauteils 100.
  • Über die Funkschnittstelle (z. B. die drahtlose Schnittstelle 120) kann Energie zum Betrieb der Schaltung, wie bei RFID üblich, von einem Auslesegerät mit starkem Sendesignal übertragen werden. Je nach Energiebedarf kann die Elektronik (beispielsweise der Analog/Digital-Wandler 130, sowie der Prozessor 140) aus dem vom Lesegerät erzeugten Feld (beispielsweise dem elektrischen oder magnetischen Anregungsfeld) Betriebsenergie gewinnen, wenn sich das mechanische Verbindungsbauteil 100 nahe genug am Lesegerät befindet (Nahfeld). Weiterhin können Daten vom Lesegerät zur Sensorelektronik bzw. zur drahtlosen Schnittstelle 120 und von der Sensorelektronik bzw. der drahtlosen Schnittstelle 120 zum Lesegerät zurück (z. B. in einem Verfahren der Lastmodulation) übertragen werden.
  • Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann die Übertragungsfrequenz aber auch mehrere 100 MHz bis mehrere GHz (beispielsweise bei Übertragungskonzepten gemäß den Standards „WLAN”, „Bluetooth”, „Zigbee” oder „UHF-RFID”) betragen.
  • Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann, wie in 2 gezeigt, das mechanische Verbindungsbauteil 100 ferner einen Datenspeicher 160 zur Speicherung von Individualisierungsdaten, und/oder Kalibrierungsdaten und/oder Wartungsinformationsdaten und/oder vom AD-Wandler 130 gebildeten Digitalwerten aufweisen. Weiterhin kann der Prozessor 140 ausgebildet sein, um im Datenspeicher 160 gespeicherte Daten über die drahtlose Schnittstelle 120 als Kommunikationsdaten bereitzustellen. Mit anderen Worten erlaubt es die Kombination des Sensors bzw. der Sensorschicht 110 mit einer drahtlosen Kommunkationsschnittstelle, die weiterhin einen Prozessor 140 und einen Datenspeicher 160 umfasst, bzw. die Kombination der Sensorschicht 110 mit der drahtlosen Schnittstelle 120 und dem Prozessor 140 und dem Datenspeicher 160, zusätzliche Informationen, wie eine eindeutige Identifikationsnummer, Kalibrierungsfaktoren, Informationen zur letzten Überprüfung, Messwerte, etc. abzulegen. Dadurch lässt sich das mechanische Verbindungsbauteil 100 bzw. die Verschraubung eindeutig identifizieren, und es ist möglich, eine Historie nachverfolgen (also z. B., wer hat die Schraube ursprünglich mit welcher Kraft bzw. welchem Drehmoment angezogen, und wie wurde die Schraube über ihre Lebensdauer hinweg belastet). Über die drahtlose Schnittstelle 120, insbesondere in Verbindung mit dem Prozessor 140 und dem Datenspeicher 160 können einzelne Sensoren, also mechanische Verbindungsbauteile 100 anhand einer im Datenspeicher 160 gespeicherten Kennung, also z. B. einer einzigartigen bzw. eindeutigen Identifikationsnummer, identifiziert werden, und es können Daten von den einzelnen Sensoren bzw. mechanischen Verbindungsbauteilen 100 empfangen werden und an die einzelnen Sensoren bzw. mechanischen Verbindungsbauteile 100, übertragen werden.
  • Ausführungsbeispiele ermöglichen damit, ein Sensornetzwerk aus einer beliebigen Anzahl mechanischer Verbindungsbauteile 100 aufzubauen, wobei sich die mechanischen Verbindungsbauteile 100 beispielsweise in einem Feld eines Lesegeräts befinden können und das Lesegerät selektiv an die mechanischen Verbindungsbauteile 100 bzw. deren drahtlose Schnittstellen 120 Daten übertragen kann und von den mechanischen Verbindungsbauteilen 100 bzw. deren drahtlosen Schnittstellen 120 Daten empfangen kann. So kann das Lesegerät beispielsweise nur eine bestimmte Gruppe von mechanischen Verbindungsbauteilen 100, beispielsweise belastungskritische mechanische Verbindungsbauteile 100 öfter überprüfen, während nicht-kritische mechanische Verbindungsbauteile 100 seltener überprüft werden.
  • Ausführungsbeispiele ermöglichen weiterhin eine Speicherung individualisierter Daten jedes mechanischen Verbindungsbauteils 100 in seinem Datenspeicher 160, wie beispielsweise eines Einbaudatums, eines letzten Wartungsdatums, von Belastungsgrenzwerten oder Ähnlichem. Ausführungsbeispiele ermöglichen damit zusätzlich zur Identifikation eines mechanischen Verbindungsbauteils, wie dies bereits mit Hilfe der NFC Technik („near field communication” – Nahfeldkommunikation) bekannt sein kann, eine Überprüfung des mechanischen Verbindungsbauteils auf eine mechanische Belastung, insbesondere auf eine mechanische Überbelastung.
  • Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen können der Prozessor 140 und der Analog/Digital-Wandler 130 ausgebildet sein, um über einen Zeitraum selbstständig, beispielsweise kontinuierlich, eine Vielzahl von auf der elektrisch auslesbaren Eigenschaft basierenden Digitalwerten bzw. Messwerten zu erfassen und in dem Datenspeicher 160 abzulegen. Weiterhin kann der Prozessor 140 ausgebildet sein, um die im Datenspeicher 160 abgelegten Digitalwerte als Kommunikationsdaten zu einem späteren Zeitpunkt der drahtlosen Schnittstelle 120 zur Übertragung bereitzustellen. Mit anderen Worten können Ausführungsbeispiele eine Protokollierung ihrer mechanischen Belastung durchführen und in dem Datenspeicher 160 als eine Reihe von Messdaten speichern, um diese zu einem späteren Zeitpunkt an ein Lesegerät über die drahtlose Schnittstelle 120 zu übertragen. Insbesondere kann dabei eine Belastungskennlinie des mechanischen Verbindungsbauteils 100 aufgezeichnet werden. Die Energieversorgung für die Protokollierung der mechanischen Belastung kann dabei durch den Energiespeicher 150 oder durch ein dauerhaft an die drahtlose Schnittstelle 120 angelegtes elektrisches oder magnetisches Anregungsfeld gebildet werden. Mit anderen Worten können Ausführungsbeispiele, welche ausgebildet sind, um eine Protokollierung der mechanischen Belastung durchzuführen, einen Energiespeicher 150 aufweisen oder ausgebildet sein, um aus einem elektrischen oder magnetischen Anregungsfeld, welches beispielsweise von einem Lesegerät erzeugt wird, über die drahtlose Schnittstelle 120 eine Versorgungsspannung zu generieren. Beispielsweise kann ein Netzwerk von mechanischen Verbindungsbauteilen 100 dauerhaft in einem elektrischen oder magnetischen Anregungsfeld eines Lesegeräts platziert sein. Das Lesegerät kann dabei beispielsweise alle mechanischen Verbindungsbauteile 100, welche sich in dem elektrischen oder magnetischen Anregungsfeld aufhalten, mit Energie versorgen und gleichzeitig, beispielsweise selektiv, die in den mechanischen Verbindungsbauteilen 100 gespeicherten Messwerte erfassen.
  • Mit anderen Worten, es kann drahtlos überwacht werden, ob eine Verbindung, beispielsweise eine Schraubverbindung, noch fest ist oder ob sich die Verbindung, beispielsweise die Schraubverbindung, löst. Ausführungsbeispiele ermöglichen weiterhin eine Überwachung kritischer Verbindungen, beispielsweise bei Brücken, Gebäuden, Fahrzeugen, Flugzeugen oder Ähnlichem. Mit anderen Worten, wird dem Sensorknoten bzw. dem mechanischen Verbindungsbauteil 100 neben dem Lesefeld (z. B. einem elektrischen oder magnetischen Feld) eine dauerhafte Energieversorgung (beispielsweise durch den Energiespeicher 150 oder ein konstantes elektrisches oder magnetisches Anregungsfeld) zur Verfügung gestellt, so ist eine kontinuierliche Messung und Speicherung (beispielsweise im Speicher 160) der Messwerte in festen Zeitabschnitten auf dem Sensorknoten bzw. dem mechanischen Verbindungsbauteil 100 (beispielsweise in dem Datenspeicher 160) möglich.
  • Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann die kontinuierliche Messung dazu genutzt werden, um Änderungen in einer Schraubverbindung, also beispielsweise ein Lösen der Verbindung, zu erkennen und eine Alarmmeldung abzugeben. Mit anderen Worten kann gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der Prozessor 140 ausgebildet sein, um die über einen Zeitraum erfassten Digitalwerte bzw. Messwerte auszuwerten und basierend auf der Auswertung eines oder mehrerer dieser Messwerte bzw. Digitalwerte ein Alarmsignal zu genieren. Der Prozessor 140 kann dabei beispielsweise die erfassten Messwerte einzeln auswerten und auf Grenzwerte überprüfen und/oder ein Integral der Messwerte bilden, um eine dauerhafte Überbelastung zu erkennen und basierend darauf ein Alarmsignal auszugeben.
  • Ausführungsbeispiele ermöglichen damit ein frühzeitiges Erkennen eines möglichen Materialbruchs bzw. einer Überlast des mechanischen Verbindungsbauteils 100 und erhöhen damit die Sicherheit mechanischer Bauteile und der sie aufweisenden Strukturen erheblich.
  • Ausführungsbeispiele können beispielsweise bei der Überwachung von Zugachsen Anwendung finden, beispielsweise bei der Überwachung von Zugachsen, um ein drohendes Brechen der Zugachsen zu erkennen und rechtzeitig darauf reagieren zu können. So kann beispielsweise eine Zugachse eines oder mehrere mechanische Verbindungsbauteile 100 und an einem Achsenträger ein Lesegerät aufweisen, welches kontinuierlich die mechanische Belastung der Zugachse an mehreren Stellen überwacht und bei einer Überlast eine Alarmmeldung des jeweiligen mechanischen Verbindungsbauteils 100 empfängt und diese an eine entsprechende Gegenstelle weiterleitet, um entsprechende Gegenmaßnahmen, wie beispielsweise einen Tausch der Zugachse, rechtzeitig durchführen zu können.
  • Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen können die Informationen, also die erfassten und protokollierten Messwerte, zu einem späteren Zeitpunkt ausgelesen und ausgewertet werden, um z. B. Langzeituntersuchungen zu machen. Beispielsweise könnte ein Zugtechniker Belastungskennlinien der Zugachse erfassen und basierend darauf eine mögliche Lebensdauer der Zugachse abschätzen.
  • Weiterhin können Ausführungsbeispiele ihre Verwendung beispielsweise in Betonankern in Bauwerken wie Gebäuden oder Brücken finden, um dort eine Langzeitüberwachung der Belastung der mechanischen Verbindungsbauteile 100 bzw. der genannten Betonanker durchzuführen, welche zu einem späteren Zeitpunkt von einem Fachmann, wie beispielsweise einem Statiker, ausgelesen und ausgewertet werden können, um eine Belastungskennlinie des Bauwerks zu erstellen um bei einer Überbelastung rechtzeitig Gegenmaßnahmen, wie beispielsweise eine Verstärkung des Bauwerks, einleiten zu können.
  • 3 zeigt einen schematischen Schichtaufbau, wie er in einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung Verwendung finden kann. Der in 3 gezeigte Schichtaufbau weist einen Grundkörper 170, beispielsweise ein Teil eines mechanischen Verbindungsbauteils 100, wie beispielsweise einer Schraube, eines Dübels, eines Betonankers, eines Armierstahls oder Ähnlichem, auf. Auf einer Oberfläche des Grundkörpers 170 ist die Sensorschicht 110 angeordnet. Die Sensorschicht 110 wird elektrisch leitfähig von einer Elektrodenstruktur 180 kontaktiert. Mit anderen Worten können Ausführungsbeispiele eine Elektrodenstruktur 180 aufweisen, wobei die Sensorschicht 110 durch die Elektrodenstruktur 180 elektrisch leitfähig kontaktiert wird. Weiterhin kann die elektrisch auslesbare Eigenschaft der Sensorschicht 110 ein elektrischer Widerstand der Sensorschicht 110 zwischen zwei Elektroden der Elektrodenstruktur 180 sein. Insbesondere kann die Sensorschicht 110 eine piezoresistive Schicht sein, d. h. bei Einwirken einer Kraft auf die Sensorschicht 110 verändert sich deren elektrischer Widerstand.
  • Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann die Sensorschicht 110 eine Kohlenwasserstoffverbindung aufweisen, welche ausgebildet ist, um bei Aufbringen einer Kraft auf die Kohlenwasserstoffverbindung einen elektrischen Widerstand zu ändern. Mit anderen Worten kann die Sensorschicht 110 der Familie der diamantartigen Kohlenwasserstoffverbindungen angehören, welche sich außer durch ihr exzellentes tribologisches Verhalten durch ein piezoresistives Verhalten auszeichnet. Das bedeutet, dass sie ihren Widerstand in Abhängigkeit von der auf sie einwirkenden Kraft verändert.
  • Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann, wie in 3 gezeigt, die Sensorschicht 110 an einer Oberfläche eine elektrische Isolation- und Verschleißschutzschicht 190 aufweisen, wobei die Elektrodenstruktur 180 in der elektrischen Isolations- und Verschleißschutzschicht eingebettet sein kann. Insbesondere kann die elektrische Isolations- und Verschleißschutzschicht 190 aus einem nicht elektrisch leitfähigen (dielektrischen) und nicht porösen Material gebildet sein, welches ausgebildet ist, um eine auf sie einwirkende Kraft auf die Elektrodenstruktur 180 und auf die Sensorschicht 110 zu übertragen. Insbesondere ermöglicht die Anordnung der Elektrodenstruktur 180 an der Oberfläche der Sensorschicht 110, dass keine weiteren Erhöhungen als Tragprofile zur Kraftaufnahme in der Sensorschicht 110 benötigt werden, da die Elektroden der Elektrodenstruktur 180 bereits als Tragprofile dienen können. Eine auf ein mechanisches Verbindungsbauteil 100, welches den in 3 gezeigten Schichtstapel aufweist, wirkende Kraft oder eine durch das mechanische Verbindungsbauteil 100 erzeugte Kraft wirkt dann auf die elektrische Isolations- und Verschleißschutzschicht 190, welche die Kraft auf die Sensorschicht 110 überträgt. Mit anderen Worten wirkt die Kraft in Schichtstapelrichtung des in 3 gezeigten Schichtstapels.
  • Der in 3 gezeigte Schichtstapel aus der Sensorschicht 110, der Elektrodenstruktur 180 (aus z. B. Chrom, Titan, TiN, oder Ähnlichem) und der elektrischen Isolations- und Verschleißschutzschicht 190 kann auch als sensorisches Schichtsystem bezeichnet werden, wobei eine Dicke des sensorischen Schichtsystems im Bereich von beispielsweise 10 μm liegen kann.
  • Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann die Sensorschicht 110 eine DiaForce®-Schicht sein.
  • Wie oben beschrieben, kann die Sensorschicht 110 eine piezoresistive Sensorschicht sein, bei der die Kraft über eine Widerstandsmessung ermittelt werden kann. Zur Erhöhung der Genauigkeit dieser Messung können zwei Sensorschichtwiderstände bzw. DiaForce®-Widerstände zusammen mit zwei Referenzwiderständen zu einer Messbrücke (Wheatstonesche Messbrücke) zusammengeschaltet werden. Eine sich ergebende Differenzspannung kann mit einem Mikrocontroller (beispielsweise dem Prozessor 140 in Verbindung mit dem Analog(Digital-Wandler 130) digitalisiert und daraus ein Widerstandswert (beispielsweise ein oben beschriebener Digitalwert) berechnet werden. Dieser Mikrocontroller ist Teil einer drahtlosen Übertragungsschnittstelle, ähnlich einer RFID-Schnittstelle. Mit anderen Worten ist der Prozessor 140 mit der drahtlosen Schnittstelle 120, welche beispielsweise als eine RFID-Funkschnittstelle ausgebildet sein kann, verbunden. Ausführungsbeispiele können damit eine Elektrodenstruktur 180 und eine Messbrücke aufweisen. Die Sensorschicht 110 kann hierbei durch die Elektrodenstruktur 180 elektrisch kontaktiert werden, wobei die elektrisch auslesbare Eigenschaft, wie bereits oben beschrieben, ein elektrischer Widerstand der Sensorschicht 110 zwischen zwei Elektroden der Elektrodenstruktur 180 sein kann. Mindestens einer der Brückenwiderstände oder, wie oben beschrieben, zwei der Brückenwiderstände werden gebildet durch einen elektrischen Widerstand der Sensorschicht 110. Der Analog/Digital-Wandler 130 kann dabei ausgebildet sein, um eine an der Messbrücke anliegende und auf dem elektrischen Widerstand der Sensorschicht 110 basierende Differenzspannung zu erfassen und basierend darauf einen Digitalwert, der die auf die Sensorschicht 110 wirkende Kraft bzw. eine mechanische Belastung des mechanischen Verbindungsbauteils 100 beschreibt, zu bilden.
  • 4 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels des mechanischen Verbindungsbauteils 100. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen können Ausführungsbeispiele, wie in 4 gezeigt, eine Schraube 200 umfassen. Das in 4 gezeigte konkrete Ausführungsbeispiel weist eine Sensorschicht 110 auf, welche beispielsweise an einer Oberfläche einer Sensorscheibe 220 angeordnet ist. Weiterhin weist das in 4 gezeigte konkrete Ausführungsbeispiel eine drahtlose Schnittstelle 120 auf, beispielsweise in Form einer Elektronik 230, welche beispielsweise in einem Schraubenkopf 210 der Schraube 200 angeordnet ist.
  • Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann die Elektronik 230 über eine Verbindung 240 mit der Sensorscheibe 220 verbunden sein. Mit anderen Worten kann die drahtlose Schnittstelle 120 mit der Sensorschicht 110 elektrisch leitfähig gekoppelt sein.
  • Mit anderen Worten können Ausführungsbeispiele eine Schraube 200 umfassen, wobei die drahtlose Schnittstelle 120 in einem Schraubenkopf 230 oder in einem Schraubenschaft der Schraube 200 integriert ist, wobei die Sensorschicht 110 auf einer Wirkoberfläche der Schraube 200 angeordnet ist, welche ausgebildet ist, um eine Kraft auf eine Umgebung der Schraube 200 zu übertragen.
  • Obwohl in dem obigen Ausführungsbeispiel die Sensorschicht 110 auf einer der Umgebung zugewandten Hauptoberfläche der Sensorscheibe 220 angeordnet ist, kann gemäß weiteren Ausführungsbeispielen die Sensorschicht 110 auch auf einer gegenüber liegenden Hauptoberfläche, also einer der Umgebung abgewandten und dem Schraubenkopf 210 zugewandten Oberfläche der Sensorscheibe angeordnet sein, weiterhin ist es aber auch möglich, dass die Sensorschicht 110 auf beiden Hauptoberflächen der Sensorscheibe 220, beispielsweise umlaufend, angeordnet ist.
  • Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann die Sensorscheibe 220 fest mit der Schraube verbunden sein bzw. die Sensorschicht 110 kann direkt auf einer Wirkoberfläche der Schraube, d. h. ohne eine Sensorscheibe 220, angeordnet sein.
  • Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann die in 4 gezeigte Elektronik 230 zusätzlich zu der drahtlosen Schnittstelle 120 einen Analog/Digital-Wandler 130, einen Prozessor 140, einen Energiespeicher 150 und/oder einen Speicher 160 aufweisen, wie dies in 2 bereits gezeigt wurde. Wie im Vorherigen bereits beschrieben wurde, kann die drahtlose Schnittstelle 120 als eine RFID-Funkschnittstelle oder als eine Funkschnittstelle ausgebildet sein, welche Kommunikationsdaten in einem Bluetooth-Netz, WLAN-Netz, Zigbee-Netz oder Ähnlichem überträgt.
  • Die in 4 gezeigte Schraube 200 kann beispielsweise eine Radmutter eines PKWs sein, welche mit einem bestimmten Drehmoment angezogen wurde und während des Betriebs des PKWs ständig anhand eines im Radkasten untergebrachten Lesegerätes, beispielsweise zusammen mit einem Reifendruck, überwacht wird. Ein Lösen der Schraube 200 kann damit sofort detektiert werden und zu einer Alarmmeldung beispielsweise in einem Informationssystem des PKWs führen und den PKW-Benutzer auf ein Lösen der Schraube hinweisen. Insbesondere bei einem Räderwechsel kann damit auf ein Nachziehen der Schrauben, wie es beispielsweise nach einem Winterradwechsel nach 50 km nötig ist, verzichtet werden, da die einzelnen Radschrauben des PKWs unter ständiger Beobachtung stehen.
  • Insbesondere sei erwähnt, dass Ausführungsbeispiele nicht das Anzugsmoment einer Schraubverbindung, sondern die Kraft zwischen Schraubenkopf und Oberfläche messen und es ermöglichen, diese drahtlos auszulesen. Durch die Verwendung einer Sensorschicht 110 bzw. einer DiaForce®-Schicht ist es möglich, die durch die Schraubverbindung erzeugte Kraft im statischen Zustand elektrisch zu messen, ohne dass dabei zusätzliche Kraft auf die Verschraubung aufgebracht werden muss. Die Verbindung kann unverändert bestehen und muss nicht mechanisch bewegt werden.
  • Mit anderen Worten ist es mit der Kombination aus einer Sensorschicht 110 bzw. einer DiaForce®-Schicht und einer drahtlosen Schnittstelle 120 bzw. einem RFID-Sensorknoten möglich, die Kräfte, die an einer Schraubverbindung, wie beispielsweise in 4 gezeigt, vorherrschen, mit einem Lesegerät zu messen, ohne dass eine direkte mechanische Verbindung zu der Verschraubung hergestellt werden muss. Dies kann insbesondere bei Verschraubungen an unzugänglichen Stellen von Vorteil sein. Ein Energiespeicher 150 auf dem Sensorknoten bzw. in dem mechanischen Verbindungsbauteil 100 ist nicht zwingend notwendig, da eine Versorgung mit Energie für die Messung durch das Auslesen (beispielsweise durch ein elektrisches oder magnetisches Nahfeld) erfolgen kann. Für die Übertragung der Messwerte ist darüber hinaus keine mechanische Verbindung zwischen Lesegerät und Sensor, also dem mechanischen Verbindungsbauteil 100, notwendig.
  • Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann die in 4 gezeigte Elektronik 230, welche in dem Schraubenkopf 210 integriert ist, weiterhin in der Sensorscheibe 220 integriert werden, um so beispielsweise eine Beilagscheibe zu bilden. Mit anderen Worten kann gemäß weiteren Ausführungsbeispielen ein mechanisches Verbindungsbauteil 100 eine Beilagscheibe sein, wobei die drahtlose Schnittstelle 120 in der Beilagscheibe integriert ist, und wobei die Sensorschicht 110 an einer Hauptoberfläche der Beilagscheibe angeordnet ist.
  • Natürlich ist es auch möglich, dass die Sensorschicht umlaufend um die Beilagscheibe angeordnet ist und angrenzend an die Sensorschicht weiterhin eine elektrische Isolations- und Verschleißschutzschicht 190 angeordnet ist. Eine solche Beilagscheibe ist insbesondere mit konventionellen Schraubverbindungen verwendbar und ist daher einfach in bereits bestehenden Aufbauten, beispielsweise durch Austauschen mit einer konventionellen Beilagscheibe, einbringbar. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann eine Antenne der drahtlosen Schnittstelle 120 beispielsweise umlaufend um ein Loch zur Durchführung einer Schraube der Beilagscheibe angeordnet sein.
  • 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des mechanischen Verbindungsbauteils 100. In dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das mechanische Verbindungsbauteil 100 als ein Dübel 300 ausgebildet, welcher die Sensorschicht 110 und die drahtlose Schnittstelle 120 aufweist, wobei die Oberfläche, an der die Sensorschicht angeordnet ist, eine Wirkfläche des Dübels 300 ist, die ausgelegt ist, um eine Kraft auf eine Umgebung des Dübels 300 zu übertragen. Mit anderen Worten kann die Sensorschicht 110 umlaufend um eine Außenwand des Dübels 300 angeordnet sein. Beim Einbringen des Dübels in ein gebohrtes Loch nimmt die Sensorschicht 110 mit den Seitenwänden des Lochs Eingriff bzw. kommt mit den Seitenwänden des Lochs in Kontakt. Eine in den Dübel 300 eingedrehte Schraube spreizt den Dübel 300 damit auf und drückt die Sensorschicht 110 gegen die Wände des Lochs, wodurch eine Kraft zwischen der Sensorschicht 110 und der Umgebung, also den Wänden des Lochs, erzeugt wird. Die drahtlose Schnittstelle 120 kann dabei beispielsweise in einem Bereich des Dübels 300 angeordnet sein, welcher nahe der Öffnung des Dübels 300 ist. Obwohl in dem gezeigten Ausführungsbeispiel die Sensorschicht 110 umlaufend um eine Außenwand des Dübels 300 angeordnet ist kann diese auch nur bereichsweise angeordnet sein.
  • Obwohl der Dübel 300 im gezeigten Ausführungsbeispiel ein Spreizdübel ist kann gemäß weiteren Ausführungsbeispielen der Dübel 300 auch ein anderer beliebiger Dübel sein, bei dem die Sensorschicht 110 auf einer Wirkfläche des Dübels angeordnet ist und die drahtlose Schnittstelle 120 in einem Bereich des Dübels angeordnet ist, welcher ein Auslesen des Dübels nach dem Einbau des Dübels ermöglicht. Mit anderen Worten, werden die Oberflächen eines Dübels teilweise oder ganz mit der DiaForce®-Schicht bzw. der Sensorschicht 110 beschichtet, so ist das Messen der Kräfte zwischen dem Dübel und der umgebenden Masse (beispielsweise einer Mauer) bzw. der Umgebung und damit die Festigkeitsprüfung der Konstruktion möglich. In Kombination mit der Funkschnittstelle, also mit der drahtlosen Schnittstelle 120, ist dies drahtlos möglich und auch eine Erweiterung zu einer Langzeitüberwachung realisierbar.
  • Weiterhin ist durch diese Technologie eine funkauslesbare Identifikation einzelner verbauter Dübel 300 möglich.
  • 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des mechanischen Verbindungsbauteils 100. Das mechanische Verbindungsbauteil 100 ist in dem in 6 gezeigten konkreten Ausführungsbeispiel als ein Betonanker oder Armierstahl 400 ausgebildet. Das in 6 gezeigte konkrete Ausführungsbeispiel des mechanischen Verbindungsbauteils 100 weist einen Kern 410, beispielsweise aus Stahl, und eine ihn umgebende Sensorschicht 110 und eine drahtlose Schnittstelle 120 auf. Der in 6 gezeigte Betonanker bzw. Armierstahl 400 kann beispielsweise mit Beton umgossen werden, so dass die Sensorschicht 110 eine Zwischenschicht zwischen dem Kern 410 und dem Beton bildet, wobei die Sensorschicht 110 beispielsweise vollständig von dem Beton umflossen werden kann.
  • Ausführungsbeispiele ermöglichen damit eine Kraftmessung zwischen einem Kern 410 und einer ihn umgebenden Masse, beispielsweise Beton, ohne einen elektrischen oder visuellen Kontakt zu der kraftmessenden Schicht, also der Sensorschicht 110 und der drahtlosen Schnittstelle 120.
  • Mit anderen Worten können Ausführungsbeispiele als ein Armierstahl oder Betonanker 400 ausgeführt sein, wobei die Sensorschicht 110 an einer Oberfläche des Armierstahls oder Betonankers 400 angeordnet ist, um nach einem bestimmungsgemäßen Umgießen mit aushärtbarem Material, wie beispielsweise flüssigem Beton, dauerhaft zwischen dem Armierstahl oder dem Betonanker 400 und dem aushärtbaren Material angeordnet zu sein.
  • Mit anderen Worten können die Oberflächen von Baustahl (wie beispielsweise Betonanker, Armierstahl) ebenfalls mit der Sensorschicht 110 beschichtet werden. Somit ist es möglich, an den Übergängen zwischen Betonmasse und Trägergerüst (Kern 410) aus Stahl Kraftmessungen durchzuführen und damit Rückschlüsse auf die Stabilität und Kraftverteilung der Gesamtkonstruktion zu gewinnen. In Kombination mit der Funkschnittstelle, also der drahtlosen Schnittstelle 120, ist dies drahtlos möglich, auch die Erweiterung zur einer Langzeitüberwachung ist realisierbar. Weiterhin kann durch die Technologie zusätzlich eine funkauslesbare Identifikation eines oder mehrerer Konstruktionsabschnitte einer Metall-Betonkonstruktion möglich sein.
  • Ausführungsbeispiele können damit eine Mehrzahl von mechanischen Verbindungsbauteilen 100 aufweisen, beispielsweise in einem Gebäude oder einer Brücke, welche mit fest angebrachten Lesegeräten dauerhaft und kontinuierlich überwacht werden und dabei ständig eine Aussage über die Stabilität des Bauwerks abgeben können. Insbesondere bei kritischen Bauwerken, wie beispielsweise Brücken oder hohen Gebäuden, insbesondere in erdbebengefährdeten Gebieten, kann dies zu einer erhöhten Sicherheit führen. Drohende Einstürze von Bauwerken können damit frühzeitig erkannt und verhindert werden.
  • Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann ein mechanisches Verbindungsbauteil 100 weiterhin ein Armierstahl oder ein Betonanker sein, welcher zumindest in einem Bereich mit einer Schicht aus aushärtbarem Material, wie beispielsweise Beton, umgossen ist, wobei die Sensorschicht 110 des mechanischen Verbindungsbauteils 100 eine Zwischenschicht zwischen dem Armierstahl oder Betonanker und dem aushärtbaren Material bildet, und wobei die drahtlose Schnittstelle 120 von dem aushärtbaren Material vollständig umschlossen sein kann.
  • 7 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 500 zur drahtlosen. Erfassung einer mechanischen Belastung. Das Verfahren 500 weist einen ersten Schritt 510 eines des Bereitstellens eines mechanischen Verbindungsteils mit einer an einer Oberfläche des mechanischen Verbindungsteils angeordneten Sensorschicht, welche ausgebildet ist, um abhängig von einer auf das mechanische Verbindungsbauteil wirkenden Kraft eine elektrisch auslesbare Eigenschaft zu ändern, auf. Weiterhin umfasst das Verfahren 500 einen Schritt 520 eines drahtlosen Erfassen einer Information, die eine mechanische Belastung des mechanischen Verbindungsbauteils beschreibt, über eine drahtlose Schnittstelle des mechanischen Verbindungsbauteils, welche ausgelegt ist, um in Abhängigkeit von der elektrisch auslesbaren Eigenschaft der Sensorschicht die drahtlose Erfassung der Information, die die mechanische Belastung des mechanischen Verbindungsteils beschreibt, zu ermöglichen.
  • Der Schritt 520 des drahtlosen Erfassens der Information kann dabei beispielsweise durch Anlegen eines Lesegeräts und Erzeugen eines elektrischen oder magnetischen Anregungsfelds erfolgen, in dem die drahtlose Schnittstelle des mechanischen Verbindungsbauteils basierend auf der elektrisch auslesbaren Eigenschaft der Sensorschicht das Anregungsfeld. moduliert.
  • Es sei insbesondere darauf hingewiesen, dass gemäß weiteren Ausführungsbeispielen die drahtlose Schnittstelle angepasst sein kann, um insbesondere in Gegenwart von Metall eine optimale Sende- und Empfangsreichweite aufzuweisen. Insbesondere hochfrequente Funkschnittstellen können durch eine Umgebung aus Metall in ihrer Resonanzfrequenz und ihren Funkeigenschaften beeinflusst werden und können daher eine Anpassung an die Umgebung erfordern. Die drahtlose Schnittstelle 120 kann dabei beispielsweise, vergleichbar einem „Mount an Metal”-RFID Transponder (einem auf einem Metall anbringbaren RFID-Transponder) an die Umgebung in der das mechanische Verbindungsbauteil 100 eingesetzt werden soll, angepasst sein, um eine optimale Leistung aufzuweisen.
  • Ausführungsbeispiele können damit eine Kombination aus einer Sensorschicht, also beispielsweise aus einer piezoresistiven Schicht (DiaForce®-Schicht) oder einer anderen Schicht, welche bei Krafteinwirkung eine elektrisch auslesbare Eigenschaft ändert, und einem beispielsweise auf der RFID-Technologie basierenden funkauslesbaren Sensorknoten (beispielsweise einer drahtlosen Schnittstelle) bilden. Ausführungsbeispiele können ihre Anwendung beispielsweise in berührungslosen Anzugsmomentmessungen bei Schraubverbindungen, in berührungslosen Kraft- und Momentmessungen bei anderen mechanischen Verbindungen, in funkauslesbaren Identifizierungen der Sensorknoten in Verbindung mit einer Kraftmessung und in der Langzeitüberwachung von Schraubenverbindungen oder anderen mechanischen Verbindungen (beispielsweise mit einem Energiespeicher bzw. einer Energieversorgung, beispielsweise gespeist durch den RFID-Funkschaltkreis) finden. Weiterhin sind alle Anwendungsbereiche denkbar, bei denen eine geeignete Oberfläche mit einer DiaForce®-Schicht bzw. einer Sensorschicht als Sensor beschichtet und diese dann mit einem Sendemodul (einer drahtlosen Schnittstelle) zur drahtlosen Auslesung verbunden werden kann.
  • Ausführungsbeispiele können damit zur kontaktlosen Drehmoment- und Kraftmessung dienen.
  • Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, so dass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.

Claims (19)

  1. Mechanisches Verbindungsbauteil (100) mit folgenden Merkmalen: einer an einer Oberfläche des mechanischen Verbindungsbauteils (100) angeordneten Sensorschicht (110), die ausgebildet ist, um abhängig von einer auf das mechanische Verbindungsbauteil (100) wirkenden Kraft eine auslesbare Eigenschaft zu ändern; und einer drahtlosen Schnittstelle (120), die ausgelegt ist, um in Abhängigkeit von der elektrisch auslesbaren Eigenschaft der Sensorschicht (110) eine drahtlose Erfassung einer Information, die eine mechanische Belastung des mechanischen Verbindungsbauteils (100) beschreibt, zu ermöglichen.
  2. Mechanisches Verbindungsbauteil (100) gemäß Anspruch 1, ferner umfassend: einen Analog/Digital-Wandler (130), welcher ausgebildet ist, um die elektrisch auslesbare Eigenschaft der Sensorschicht (110) zu erfassen und basierend auf der elektrisch auslesbaren Eigenschaft einen Digitalwert zu bilden und bereitzustellen und einen Prozessor (140), welcher ausgebildet ist, um den Digitalwert zu erfassen und in Kommunikationsdaten zu überführen, welche die Information, welche die mechanische Belastung des mechanischen Verbindungsbauteils (100) beschreibt, beschreiben, und um die Kommunikationsdaten der drahtlosen Schnittstelle (120) bereitzustellen.
  3. Mechanisches Verbindungsbauteil (100) gemäß Anspruch 2, wobei das mechanische Verbindungsbauteil (100) ferner einen Energiespeicher (150) umfasst, welcher ausgebildet ist, um eine Versorgungsspannung bereitzustellen, um den Prozessor (140), den Analog/Digital-Wandler (130) und die drahtlose Schnittstelle (120) mit Strom zu versorgen; und wobei die drahtlose Schnittstelle (120) als eine Funkschnittstelle ausgebildet ist, um die von dem Prozessor (140) bereitgestellten Kommunikationsdaten unter Verwendung eines Bluetooth-Netzes oder WLAN-Netzes oder Zigbee-Netzes zu übertragen.
  4. Mechanisches Verbindungsbauteil (100) gemäß Anspruch 2, bei dem die drahtlose Schnittstelle (120) als eine RFID-Funkschnittstelle ausgebildet ist, welche ausgebildet ist, um basierend auf einem äußeren elektrischen oder magnetischen Anregungsfeld eine Versorgungsspannung bereitzustellen, um den Analog/Digital-Wandler (130) und den Prozessor (140) mit Strom zu versorgen.
  5. Mechanisches Verbindungsbauteil (100) gemäß Anspruch 4, bei dem die RFID-Funkschnittstelle ausgebildet ist, um ein von einem Lesegerät erzeugtes äußeres elektrisches oder magnetisches Anregungsfeld zu modulieren, um die von dem Prozessor (140) bereitgestellten Kommunikationsdaten an das Lesegerät zu übertragen.
  6. Mechanisches Verbindungsbauteil (100) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei das mechanische Verbindungsbauteil (100) ferner einen Datenspeicher (160) zur Speicherung von Individualisierungsdaten und/oder Kalibrierungsdaten und/oder Wartungsinformationsdaten und/oder vom Analog/Digital-Wandler (130) gebildeten Digitalwerten aufweist; und wobei der Prozessor (140) ausgebildet ist, um im Datenspeicher (160) gespeicherte Daten der drahtlosen Schnittstelle (120) als Kommunikationsdaten zur Übertragung bereitzustellen.
  7. Mechanisches Verbindungsbauteil (100) gemäß Anspruch 6, bei dem der Prozessor (140) und der Analog/Digital-Wandler (130) ausgebildet sind, um über einen Zeitraum selbstständig eine Vielzahl von auf der elektrisch auslesbaren Eigenschaft basierenden Digitalwerten zu erfassen und in dem Datenspeicher (160) abzulegen, um die im Datenspeicher (160) abgelegten Digitalwerte als Kommunikationsdaten zu einem späteren Zeitpunkt nach einer Vielzahl von Messungen der drahtlosen Schnittstelle (120) zur Übertragung bereitzustellen.
  8. Mechanisches Verbindungsbauteil (100) gemäß Anspruch 7, bei dem der Prozessor (140) ausgebildet ist, um die über den Zeitraum erfassten Digitalwerte auszuwerten und basierend auf der Auswertung eines oder mehrerer Digitalwerte ein Alarmsignal zu generieren.
  9. Mechanisches Verbindungsbauteil (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das mechanische Verbindungsbauteil (100) ferner eine Elektrodenstruktur (180) umfasst; wobei die Sensorschicht (110) durch die Elektrodenstruktur (180) elektrisch leitfähig kontaktiert wird; und wobei die elektrisch auslesbare Eigenschaft ein elektrischer Widerstand der Sensorschicht (110) zwischen zwei Elektroden der Elektrodenstruktur (180) ist.
  10. Mechanisches Verbindungsbauteil (100) gemäß einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei das mechanische Verbindungsbauteil (100) ferner eine Elektrodenstruktur (180) und eine Messbrücke aufweist; wobei die Sensorschicht (110) durch die Elektrodenstruktur (180) elektrisch leitfähig kontaktiert wird; wobei die elektrisch auslesbare Eigenschaft ein elektrischer Widerstand der Sensorschicht (110) zwischen zwei Elektroden der Elektrodenstruktur (180) ist; wobei ein Brückenwiderstand der Messbrücke der elektrische Widerstand der Sensorschicht (110) ist; und wobei der Analog/Digital-Wandler (130) ausgebildet ist, um eine an der Messbrücke anliegende, auf dem elektrischen Widerstand der Sensorschicht (110) basierende Differenzspannung zu erfassen und basierend darauf einen Digitalwert zu bilden.
  11. Mechanisches Verbindungsbauteil (100) gemäß einem der Ansprüche 9 oder 10, bei dem die Sensorschicht (110) an einer Oberfläche eine Verschleißschutzschicht (190) aufweist, wobei die Elektrodenstruktur (180) in der Verschleißschutzschicht (190) eingebettet ist.
  12. Mechanisches Verbindungsbauteil (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem die Sensorschicht (110) eine Kohlenwasserstoffverbindung aufweist, welche ausgebildet ist, um bei Aufbringung einer Kraft auf die Kohlenwasserstoffverbindung einen elektrischen Widerstand zu ändern.
  13. Mechanisches Verbindungsbauteil (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem die drahtlose Schnittstelle (120) ausgebildet ist, um Kommunikationsdaten zu empfangen.
  14. Mechanisches Verbindungsbauteil (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das mechanische Verbindungsbauteil (100) eine Schraube (200) umfasst; wobei die drahtlose Schnittstelle (120) in einem Schraubenkopf (210) oder in einem Schraubenschaft der Schraube (200) integriert ist; wobei die Sensorschicht (110) auf einer Wirkoberfläche der Schraube angeordnet ist; und wobei die Wirkoberfläche ausgebildet ist, um eine Kraft auf eine Umgebung der Schraube (200) zu übertragen.
  15. Mechanisches Verbindungsbauteil (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das mechanische Verbindungsbauteil (100) eine Beilagscheibe ist, wobei die drahtlose Schnittstelle (120) in der Beilagscheibe integriert ist; und wobei die Sensorschicht (110) an einer Hauptoberfläche der Beilagscheibe angeordnet ist.
  16. Mechanisches Verbindungsbauteil (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das mechanische Verbindungsbauteil (100) ein Dübel (300) ist, wobei die Sensorschicht (110) an einer Wirkoberfläche des Dübels (300) angeordnet ist, die ausgelegt ist, um eine Kraft auf eine Umgebung des Dübels (300) zu übertragen.
  17. Mechanisches Verbindungsbauteil (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das mechanische Verbindungsbauteil (100) ein Armierstahl oder Betonanker (400) ist, wobei die Sensorschicht (110) an einer Oberfläche des Armierstahls oder Betonankers (400) angeordnet ist, um nach einem bestimmungsgemäßen Umgießen mit aushärtbarem Material dauerhaft zwischen dem Armierstahl oder Betonanker (400) und dem aushärtbaren Material angeordnet zu sein.
  18. Mechanisches Verbindungsbauteil (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das mechanische Verbindungsbauteil (100) ein Armierstahl oder ein Betonanker (400) ist, welcher zumindest in einem Bereich mit einer Schicht aus aushärtbarem Material umgossen ist; wobei die Sensorschicht (110) eine Zwischenschicht zwischen dem Armierstahl oder dem Betonanker (400) und dem aushärtbaren Material bildet; und wobei die drahtlose Schnittstelle (120) von dem aushärtbaren Material umflossen ist.
  19. Verfahren (500) zur drahtlosen Erfassung einer mechanischen Belastung mit folgenden Schritten: Bereitstellen (510) eines mechanischen Verbindungsbauteils mit einer an einer Oberfläche des mechanischen Verbindungsbauteils angeordneten Sensorschicht, welche ausgebildet ist, um abhängig von einer auf das mechanische Verbindungsteil wirkenden Kraft eine elektrisch auslesbare Eigenschaft zu ändern; und drahtlosem Erfassen (520) einer Information, die eine mechanische Belastung des mechanischen Verbindungsbauteils beschreibt, über eine drahtlose Schnittstelle des mechanischen Verbindungsbauteils, welche ausgelegt ist, um in Abhängigkeit von der elektrisch auslesbaren Eigenschaft der Sensorschicht die drahtlose Erfassung der Information, die die mechanische Belastung des mechanischen Verbindungsbauteils beschreibt, zu ermöglichen.
DE201010001144 2010-01-22 2010-01-22 Mechanisches Verbindungsbauteil und Verfahren zur drahtlosen Erfassung einer mechanischen Belastung Pending DE102010001144A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201010001144 DE102010001144A1 (de) 2010-01-22 2010-01-22 Mechanisches Verbindungsbauteil und Verfahren zur drahtlosen Erfassung einer mechanischen Belastung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201010001144 DE102010001144A1 (de) 2010-01-22 2010-01-22 Mechanisches Verbindungsbauteil und Verfahren zur drahtlosen Erfassung einer mechanischen Belastung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102010001144A1 true DE102010001144A1 (de) 2011-07-28

Family

ID=44315316

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE201010001144 Pending DE102010001144A1 (de) 2010-01-22 2010-01-22 Mechanisches Verbindungsbauteil und Verfahren zur drahtlosen Erfassung einer mechanischen Belastung

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102010001144A1 (de)

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2725155A1 (de) * 2012-10-24 2014-04-30 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. System zum Verbinden einer ersten Komponente und einer zweiten Komponente zur Ausbildung eines biegesteifen Rahmenecks
DE102012023665A1 (de) * 2012-12-04 2014-06-05 Brankamp Gmbh Stanzvorrichtung mit einem Sensor und Verfahren zur Übertragung eines Sensorsignals
EP2803871A1 (de) * 2013-05-16 2014-11-19 Silicon Valley Micro E Corporation Intelligenter Befestiger
CN104179771A (zh) * 2013-05-23 2014-12-03 硅谷微E股份有限公司 智能紧固件
WO2015158383A1 (en) * 2014-04-16 2015-10-22 Universitaet Ulm Sensor comprising a piezomagnetic or piezoelectric element on a diamond substrate with a colour centre
DE102014217076A1 (de) * 2014-08-27 2016-03-03 Michael Beutlhauser System zum Überwachen einer mechanischen Verbindung
DE102016203036A1 (de) * 2016-02-26 2017-08-31 Robert Bosch Gmbh Sensorvorrichtung und Herstellungsverfahren für eine Sensorvorrichtung
CN107269655A (zh) * 2016-03-31 2017-10-20 波音公司 用于复合结构的适形间隙配合紧固件、紧固件系统和方法
DE102016109432A1 (de) * 2016-05-23 2017-11-23 Minebea Intec GmbH Verfahren zur Kompensation von Langzeitdriften und Kriecherscheinungen an Bolzensensoren in erdbebengefährdeten Gebieten
WO2018007143A1 (de) * 2016-07-08 2018-01-11 Weidmüller Interface GmbH & Co. KG Überwachungsaufsatz zur überwachung einer mutter einer schraubverbindung und verfahren zur herstellung des überwachungsaufsatzes
US9897127B1 (en) 2017-05-02 2018-02-20 General Electric Company Fastening device with integrated sensor
EP3339663A1 (de) * 2016-12-23 2018-06-27 Black & Decker Inc. System und werkzeug zum drahtlosen auffinden von gemessenen komponentendaten
DE202018004013U1 (de) 2018-08-29 2018-09-09 Jörg Blin Radschraube mit Meldefunktion
CN109900395A (zh) * 2019-04-10 2019-06-18 四川省交通勘察设计研究院有限公司 一种可实时监测预应力损失的装置
CN110487470A (zh) * 2019-08-29 2019-11-22 江铃控股有限公司 基于螺栓扭矩监测的车载安全监测方法及系统
WO2020216815A1 (de) * 2019-04-24 2020-10-29 Adolf Würth GmbH & Co. KG Anordnung mit wenigstens einem abschnitt eines bauwerks und verfahren zum bestimmen eines zustands wenigstens eines abschnitts eines bauwerks
WO2022043444A1 (de) * 2020-08-27 2022-03-03 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verbindungsmittel
US11286971B2 (en) 2017-02-08 2022-03-29 Black & Decker Inc. System and tool for wireless retrieval of measured component data
WO2023017087A2 (de) 2021-08-11 2023-02-16 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Unterlegscheibe sowie schraubverbindungssystem
WO2023110342A1 (de) * 2021-12-14 2023-06-22 Zf Cv Systems Global Gmbh Bremsenträgeranordnung für eine scheibenbremse eines fahrzeugs, insbesondere nutzfahrzeugs, sowie bremssystem mit selbiger

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1057586A2 (de) * 1999-06-02 2000-12-06 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Werkzeug für die Umform-, Stanz- oder Spritzgusstechnik
DE19954164A1 (de) * 1999-11-10 2001-06-13 Fraunhofer Ges Forschung Sensor zur Zustandsbestimmung von Kenngrößen an mechanischen Komponenten unter Verwendung von amorphen Kohlenstoffschichten mit piezoresistiven Eigenschaften
DE102005015688A1 (de) * 2005-04-05 2006-10-12 Borries Markier-Systeme Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Erfassung von Daten betreffend die Vorspannkraft von Verbindungselementen und von Markier-Daten von Verbindungselementen
DE202008000386U1 (de) * 2008-01-10 2008-03-20 Future-Shape Gmbh Sensitives Flächenelement

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1057586A2 (de) * 1999-06-02 2000-12-06 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Werkzeug für die Umform-, Stanz- oder Spritzgusstechnik
DE19954164A1 (de) * 1999-11-10 2001-06-13 Fraunhofer Ges Forschung Sensor zur Zustandsbestimmung von Kenngrößen an mechanischen Komponenten unter Verwendung von amorphen Kohlenstoffschichten mit piezoresistiven Eigenschaften
DE102005015688A1 (de) * 2005-04-05 2006-10-12 Borries Markier-Systeme Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Erfassung von Daten betreffend die Vorspannkraft von Verbindungselementen und von Markier-Daten von Verbindungselementen
DE202008000386U1 (de) * 2008-01-10 2008-03-20 Future-Shape Gmbh Sensitives Flächenelement

Cited By (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2725155A1 (de) * 2012-10-24 2014-04-30 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. System zum Verbinden einer ersten Komponente und einer zweiten Komponente zur Ausbildung eines biegesteifen Rahmenecks
DE102012023665A1 (de) * 2012-12-04 2014-06-05 Brankamp Gmbh Stanzvorrichtung mit einem Sensor und Verfahren zur Übertragung eines Sensorsignals
EP2803871A1 (de) * 2013-05-16 2014-11-19 Silicon Valley Micro E Corporation Intelligenter Befestiger
CN104179771A (zh) * 2013-05-23 2014-12-03 硅谷微E股份有限公司 智能紧固件
US10107874B2 (en) 2014-04-16 2018-10-23 Element Six Technologies Limited Sensor comprising a piezomagnetic or piezoelectric element on a diamond substrate with a colour centre
WO2015158383A1 (en) * 2014-04-16 2015-10-22 Universitaet Ulm Sensor comprising a piezomagnetic or piezoelectric element on a diamond substrate with a colour centre
DE102014217076A1 (de) * 2014-08-27 2016-03-03 Michael Beutlhauser System zum Überwachen einer mechanischen Verbindung
DE102016203036A1 (de) * 2016-02-26 2017-08-31 Robert Bosch Gmbh Sensorvorrichtung und Herstellungsverfahren für eine Sensorvorrichtung
CN107269655A (zh) * 2016-03-31 2017-10-20 波音公司 用于复合结构的适形间隙配合紧固件、紧固件系统和方法
DE102016109432A1 (de) * 2016-05-23 2017-11-23 Minebea Intec GmbH Verfahren zur Kompensation von Langzeitdriften und Kriecherscheinungen an Bolzensensoren in erdbebengefährdeten Gebieten
DE102016109432B4 (de) 2016-05-23 2023-08-31 Minebea Intec GmbH Verfahren zur Kompensation von Langzeitdriften und Kriecherscheinungen an Bolzensensoren in erdbebengefährdeten Gebieten
WO2018007143A1 (de) * 2016-07-08 2018-01-11 Weidmüller Interface GmbH & Co. KG Überwachungsaufsatz zur überwachung einer mutter einer schraubverbindung und verfahren zur herstellung des überwachungsaufsatzes
US11053971B2 (en) 2016-07-08 2021-07-06 Weidmüller Interface GmbH & Co. KG Nut integrity monitoring device and method
US11937032B2 (en) 2016-12-23 2024-03-19 Black & Decker Inc. System for wireless retrieval of measured component data
EP3339663A1 (de) * 2016-12-23 2018-06-27 Black & Decker Inc. System und werkzeug zum drahtlosen auffinden von gemessenen komponentendaten
AU2017279715B2 (en) * 2016-12-23 2022-12-01 Black & Decker Inc. System and tool for wireless retrieval of measured component data
US11363356B2 (en) 2016-12-23 2022-06-14 Black & Decker Inc. System for wireless retrieval of measured component data
US10904644B2 (en) 2016-12-23 2021-01-26 Black & Decker Inc. System for wireless retrieval of measured component data
US11286971B2 (en) 2017-02-08 2022-03-29 Black & Decker Inc. System and tool for wireless retrieval of measured component data
US9897127B1 (en) 2017-05-02 2018-02-20 General Electric Company Fastening device with integrated sensor
RU2770367C1 (ru) * 2018-08-29 2022-04-15 Йорг БЛИН Средство крепления
DE202018004013U1 (de) 2018-08-29 2018-09-09 Jörg Blin Radschraube mit Meldefunktion
CN113196433A (zh) * 2018-08-29 2021-07-30 约格·比林 紧固器件
US11939999B2 (en) 2018-08-29 2024-03-26 Wheelguard Gmbh Fastener
WO2020043491A1 (de) 2018-08-29 2020-03-05 Blin Joerg Befestigungsmittel
DE202018106864U1 (de) 2018-08-29 2019-01-11 Jörg Blin Befestigungsmittel
CN109900395A (zh) * 2019-04-10 2019-06-18 四川省交通勘察设计研究院有限公司 一种可实时监测预应力损失的装置
DE102019205835A1 (de) * 2019-04-24 2020-10-29 Adolf Würth Gmbh & Co Kg Anordnung mit wenigstens einem Abschnitt eines Bauwerks und Verfahren zum Bestimmen eines Zustands wenigstens eines Abschnitts eines Bauwerks
WO2020216815A1 (de) * 2019-04-24 2020-10-29 Adolf Würth GmbH & Co. KG Anordnung mit wenigstens einem abschnitt eines bauwerks und verfahren zum bestimmen eines zustands wenigstens eines abschnitts eines bauwerks
CN110487470A (zh) * 2019-08-29 2019-11-22 江铃控股有限公司 基于螺栓扭矩监测的车载安全监测方法及系统
WO2022043444A1 (de) * 2020-08-27 2022-03-03 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verbindungsmittel
DE102021208777A1 (de) 2021-08-11 2023-02-16 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung eingetragener Verein Unterlegscheibe sowie Schraubverbindungssystem
WO2023017087A2 (de) 2021-08-11 2023-02-16 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Unterlegscheibe sowie schraubverbindungssystem
WO2023110342A1 (de) * 2021-12-14 2023-06-22 Zf Cv Systems Global Gmbh Bremsenträgeranordnung für eine scheibenbremse eines fahrzeugs, insbesondere nutzfahrzeugs, sowie bremssystem mit selbiger

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102010001144A1 (de) Mechanisches Verbindungsbauteil und Verfahren zur drahtlosen Erfassung einer mechanischen Belastung
DE102007020938B3 (de) Vorrichtung zum Erkennen und Überwachen von Schäden bei Wälzlagern
DE102005027826B3 (de) Kugelgelenk mit Sensoreinrichtung und Verfahren zur Verschleißmessung
EP3126181B1 (de) Verfahren zur überprüfung einer verbindung zwischen einem niedrigspannungsnetz und einer batterie und kraftfahrzeug
DE19831372C2 (de) Vorrichtung zur Kontrolle kraftschlüssiger Verbindungen
DE102019101581A1 (de) Reifendrucküberwachungssystem- (TPMS-) Modul, System und Verfahren zum Bestätigen von Datenübertragungen für TPMS
DE102008035498A1 (de) Reifenmodul mit piezosensitivem Sensor
EP3566032A1 (de) Temperatur-grenzwertgeber
EP1495298A1 (de) Vorrichtung zur kontrolle kraftschlüssiger verbindungen
DE102007030195A1 (de) Vorrichtung zur Zustandsüberwachung von Bauteilen und Bauwerken
WO2020064504A1 (de) Wälzkörper mit sensor zur verwendung in einem wälzlager
DE102008043297A1 (de) Schnittstellenneutrales Funktionsmodul für ein modulares Messgerät und modulares Messgerät mit einem schnittstellenneutralen Funktionsmodul
WO2020216815A1 (de) Anordnung mit wenigstens einem abschnitt eines bauwerks und verfahren zum bestimmen eines zustands wenigstens eines abschnitts eines bauwerks
DE102018101704A1 (de) Energieversorgungsvorrichtung
WO2015110201A1 (de) Schraubdübel und verfahren zur herstellung eines schraubdübels
WO2011047908A1 (de) Energiequelle für elektrischen strom mit sensoreinrichtung zur ermittlung eines ladezustandes der energiequelle
EP4050699A2 (de) Energiespeichersystem und kraftfahrzeug
EP3976437B1 (de) Regenerative energieabsorptionsvorrichtung, kupplungs- oder gelenkanordnung mit einer solchen energieabsorptionsvorrichtung sowie dämpfungsanordnung mit einer solchen energieabsorptionsvorrichtung
DE102007029847A1 (de) Energiespeichereinrichtung und Verfahren zu deren Betrieb
EP2192377A1 (de) Funksensormodul und System zur Bauwerksüberwachung
EP1839983B1 (de) Vorrichtung zur Messung der Bremskraft eines Bremssystems eines Flugzeugs.
DE102015209867A1 (de) Verfahren zur Zustandsüberwachung von zumindest einem Planetenrad eines Planetengetriebes
EP1606603A1 (de) Lebensdauersensor
EP2639930A2 (de) Spannungsversorgung für einen Bus eines Bussystems sowie Bussystem
EP4327060A1 (de) Überwachte feder-baugruppe sowie verfahren zu ihrer herstellung und ihrem betrieb

Legal Events

Date Code Title Description
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication