DE102014214931A1 - Measuring device for determining the preload force of a screw - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zur Bestimmung der Vorspannkraft einer Verschraubung mit einer Schraube (100) mit einer Längsachse (140), einer Aussparung (130), die sich von einer Stirnseite (112) der Schraube (100) entlang der Längsachse (140) in das Schraubeninnere erstreckt, und einem Dehnungsmesselement (200), das in der Aussparung (130) angeordnet ist.The invention relates to a measuring device for determining the prestressing force of a screw with a screw (100) having a longitudinal axis (140), a recess (130) extending from an end face (112) of the screw (100) along the longitudinal axis (140) the screw interior extends, and a strain gauge (200) disposed in the recess (130).

Description

Die Erfindung betrifft eine Messvorrichtung zu Bestimmung der Vorspannkraft in einer Verschraubung und insbesondere einen Schraubenkopf mit integriertem DehnungsmesselementThe invention relates to a measuring device for determining the biasing force in a screw connection and in particular a screw head with integrated strain gauge

Für die Auslegung und Beurteilung von Schraubverbindungen ist u. a. die Vorspannkraft der Schraubverbindung und ihre Änderung über die Zeit von Bedeutung. Hierzu werden Schraubverbindungen häufig in Klimakammern definierten Temperatur- und/oder Feuchteprofilen ausgesetzt.For the design and assessment of screw connections u. a. the preload force of the screw and its change over time of importance. For this purpose, screw connections are often exposed in climate chambers defined temperature and / or humidity profiles.

Dem Fachmann sind verschiedene Verfahren zur Bestimmung der Vorspannkraft bekannt. So kann einerseits durch Messung des Wiederanzugsmoments unter Berücksichtigung des Reibwerts der Verbindung auf die vorliegende Vorspannkraft rückgeschlossen werden. Eine weitere Möglichkeit zur Bestimmung der Vorspannkraft ist die Messung der Schraubenlängung. Hierbei wird die Länge der Schraube im montierten Zustand gemessen und die Vorspannkraft aus einer Kennlinie zwischen Vorspannkraft und Schraubendehnung bestimmt.The person skilled in various methods for determining the biasing force are known. Thus, on the one hand can be deduced by measuring the re-tightening torque taking into account the coefficient of friction of the connection to the present biasing force. Another way to determine the preload force is the measurement of the screw elongation. In this case, the length of the screw is measured in the assembled state and the preload force determined from a characteristic curve between preload force and helical elongation.

Nachteilig bei der Messung des Wiederanzugsmoments ist, dass es zu großen Streuungen der Ergebnisse aufgrund von Schwankungen im Reibwert zwischen Schraube und Gewinde bzw. zwischen dem Schraubenkopf und Fügeteiloberflächen kommt. Die Messung der Schraubenlängung hat den Nachteil, dass sie klemmlängenabhängig ist. Bei geringen Klemmlängen können Unterschiede in der Oberflächenbeschaffenheit der Schraube, wie z. B. Aufwerfungen durch Korrosion oder Vertiefungen durch widerholte Messungen an derselben Stelle, die gleiche Größenordnung erreichen, wie die zu messende Schraubenlängung, so dass der Fehler mit abnehmender Klemmlänge ansteigt. Eine zuverlässige Messung ist erst ab einer Klemmlänge von ca. 55 Millimetern möglich. Trotzdem hat die Messtechnik bei dieser Klemmlänge immer noch eine sehr große Streuung von ca. +/–5% mit Einfluss von Korrosion und Fehlmesspunkten. Diese Klemmlängen werden jedoch im Fahrzeugbau nur selten erreicht.A disadvantage in the measurement of the re-tightening torque is that there are large variations in the results due to fluctuations in the coefficient of friction between the screw and the thread or between the screw head and adherend surfaces. The measurement of the screw elongation has the disadvantage that it is dependent on clamping length. For small clamping lengths differences in the surface finish of the screw, such. For example, corrosion buildup or pits due to repeated measurements at the same location will be of the same order of magnitude as the screw elongation to be measured so that the error increases with decreasing nip length. A reliable measurement is only possible with a clamping length of approx. 55 millimeters. Nevertheless, the measuring technique still has a very large spread of approx. +/- 5% with this clamping length, with influence of corrosion and incorrect measuring points. However, these clamping lengths are rarely achieved in vehicle construction.

Zur Bestimmung der Vorspannkraft ist es weiterhin bekannt, außen am Bolzen einer Schraube Dehnungsmessstreifen anzuordnen, wobei die Vorspannkraft aufgrund der Widerstandsänderung im Dehnungsmessstreifen bestimmt werden kann. Hierzu ist es jedoch notwendig, dass die Schraube einen Schaft, d. h. einen gewindefreien Bolzenabschnitt aufweist, an dem die Dehnungsmessstreifen angebracht werden können. Somit ist dieses Verfahren für viele Schraubentypen nicht einsetzbar. Nachteilig ist weiterhin die schwierige Applikation, denn die umfangsseitig angebrachten Messstreifen können bei der Montage der Schraube leicht beschädigt werden und sind in der Klimakammer nicht vor äußeren Einflüssen geschützt. Ebenso stellt die Kabelführung zum Anschluss der Dehnungsmessstreifen an die Messgeräte ein Problem dar. Die hierzu vorgesehenen Kabel müssen am Schraubenkopf vorbeigeführt werden und werden bei der Verschraubung mit eingeklemmt.To determine the biasing force, it is also known to arrange outside of the bolt of a screw strain gauges, wherein the biasing force can be determined due to the change in resistance in the strain gauge. For this purpose, however, it is necessary that the screw is a shank, d. H. a threadless bolt portion to which the strain gauges can be attached. Thus, this method is not applicable for many types of screws. Another disadvantage is the difficult application, because the circumferentially mounted measuring strips can be easily damaged during assembly of the screw and are not protected in the climate chamber from external influences. Likewise, the cable guide for connecting the strain gauges to the measuring instruments is a problem. The cables provided for this purpose must be guided past the screw head and are clamped in during the screw connection.

Besondere Herausforderungen ergeben sich, wenn die Vorspannkraft einer Schraubverbindung an Bauteilen aus Faserverbundkunststoffen bestimmt werden soll. Faserverbundkunststoffe bzw. faserverstärkte Kunststoffe beinhalten eine Matrix und eine innere Bewehrung. Die Matrix besteht aus Kunststoff, für die Bewehrung werden Fasern verwendet, wie z. B. Glas- und/oder Kohlenstofffasern. Verschraubungen mit Faserverbundkunststoffen haben ein sehr viel stärkeres Setzverhalten als Verschraubungen mit metallischen Werkstoffen, was vor allem auf das Kriechverhalten des Matrixwerkstoffs zurückgeführt werden kann. Weiterhin ist das Kriechverhalten des Matrixwerkstoffes sehr stark von der Temperatur und der Zeit abhängig. Mit der Langzeitbelastung unter thermischen bzw. klimatischen Bedingungen weisen Verschraubungen mit Faserkunststoffverbund einen sehr großen Vorspannkraftverlust auf. Dadurch kann die Schraube locker sein bzw. kann die Funktion der Verschraubung nicht mehr ausgefüllt werden. Deswegen ist es sehr wichtig, die Vorspannkraft von Verschraubungen unter Langzeitbelastung mit thermischen und klimatischen Bedingungen genau zeitlich zu erfassen.Special challenges arise when the preload force of a screw connection to components made of fiber reinforced plastics is to be determined. Fiber-reinforced plastics or fiber-reinforced plastics contain a matrix and an inner reinforcement. The matrix is made of plastic, for the reinforcement fibers are used, such. As glass and / or carbon fibers. Fittings with fiber-reinforced plastics have a much stronger setting behavior than screw connections with metallic materials, which can be attributed above all to the creep behavior of the matrix material. Furthermore, the creep behavior of the matrix material is very dependent on temperature and time. With the long-term load under thermal or climatic conditions, fittings with fiber-reinforced plastic composite have a very large preload force loss. As a result, the screw can be loose or the function of the screw can no longer be filled. Therefore, it is very important to accurately time the preload force of fittings under long term exposure to thermal and climatic conditions.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Messtechnik anzugeben, mit der eine genauere Bestimmung der Vorspannkraft möglich ist und die sich insbesondere für Verschraubungen von Bauteilen aus Faserverbundkunststoffen eignet.The invention is therefore based on the object to provide a measurement technique with which a more accurate determination of the biasing force is possible and which is particularly suitable for screwing components made of fiber reinforced plastics.

Diese Aufgabe wird durch einen Messvorrichtung nach Patentanspruch 1 gelöst, Die Messvorrichtung zur Bestimmung der Vorspannkraft einer Verschraubung beinhaltet eine Schraube mit einer Längsachse und einer Aussparung, die sich von einer Stirnseite der Schraube entlang der Längsachse in das Schraubeninnere erstreckt. Ein Dehnungsmesselement ist in der Aussparung angeordnet.This object is achieved by a measuring device according to claim 1. The measuring device for determining the biasing force of a screw connection comprises a screw having a longitudinal axis and a recess which extends from an end face of the screw along the longitudinal axis into the screw interior. An expansion measuring element is arranged in the recess.

Die Integration eines Dehnungsmesselements in das Schraubeninnere ermöglicht eine direkte, von der verwendeten Klemmlänge unabhängige, Messung der Vorspannkraft mit erhöhter Genauigkeit. Die Messvorrichtung ist nicht auf einen bestimmten Schraubentyp festgelegt und kann mit verschiedenen Schraubenarten umgesetzt werden, z. B. mit einer Kopfschraube mit Schaft oder durchgehendem Gewinde, einer Stiftschraube usw. Somit kann die Messvorrichtung optimal an die zu prüfenden Verschraubungsbedingungen angepasst werden. Darüber hinaus erzielt die Messvorrichtung eine hohe Zuverlässigkeit auch bei Messungen unter wechselnden Klimabedingungen, da das Dehnungsmesselement weitestgehend vor äußeren Einflüssen geschützt ist. Die Integration des Dehnungsmesselements in das Schraubeninnere schützt vor einer Beschädigung bei der Montage und macht die Messvorrichtung wiederverwendbar.The integration of a strain gauge into the interior of the screw allows a direct, independent of the clamping length used, measuring the preload force with increased accuracy. The measuring device is not fixed to a specific type of screw and can be implemented with different types of screws, z. B. with a cap screw with shank or continuous thread, a stud, etc. Thus, the measuring device can be optimally adapted to the conditions to be tested Verschraubungsbedingungen. In addition, the measuring device achieves a high level Reliability also in measurements under changing climatic conditions, since the strain gauge is largely protected against external influences. The integration of the strain gauge into the interior of the screw protects against damage during assembly and makes the measuring device reusable.

Das Dehnungsmesselement ist beispielsweise ein Dehnungsmessstreifen. Vorzugsweise wird das Messgitter des Dehnungsmessstreifens in Längsrichtung der Schraube ausgerichtet. Die in der Verschraubung wirkende Vorspannung bewirkt eine Längenänderung der Schraube und des Dehnungsmessstreifens. Aus der resultierenden Änderung des spezifischen Widerstands des Dehnungsmessstreifens lässt sich der Betrag der Vorspannung bestimmen. Die hierzu verwendeten Auswerteverfahren und Geräte sind dem Fachmann bekannt.The strain gauge is for example a strain gauge. Preferably, the measuring grid of the strain gauge is aligned in the longitudinal direction of the screw. The bias acting in the screw causes a change in length of the screw and the strain gauge. From the resulting change in the resistivity of the strain gauge, the amount of bias can be determined. The evaluation methods and devices used for this purpose are known to the person skilled in the art.

Das Dehnungsmesselement kann kraftschlüssig, z. B. durch Einpressen in die Aussparung, mit der Schraube verbunden sein, Zur Realisierung einer besonders guten Kraftübertragung von der Schraube auf das Dehnungsmesselement ist das Dehnungsmesselement in einer Ausgestaltung in die Aussparung eingeklebt. Hierzu kann z. B. ein Klebstoff mit hoher Temperaturbeständigkeit und geringer Feuchtigkeitsaufnahme verwendet werden, wie z. B. ein Epoxidharz.The strain gauge can force fit, z. B. by pressing into the recess, be connected to the screw, To realize a particularly good power transmission from the screw to the strain gauge, the strain gauge is glued in one embodiment in the recess. For this purpose, z. B. an adhesive with high temperature resistance and low moisture absorption can be used, such. B. an epoxy resin.

In einer Ausgestaltung ist das Dehnungsmesselement ein zylinderförmiger Dehnungsmessstreifen. Vorzugsweise kann der zylinderförmige Dehnungsmessstreifen zumindest umfangsseitig in die Aussparung eingeklebt sein. Der zylinderförmige Dehnungsmessstreifen kann z. B. einen Außendurchmesser von 2 Millimetern (mm), oder 1 mm oder weniger haben.In one embodiment, the strain gauge is a cylindrical strain gauge. Preferably, the cylindrical strain gauge may be at least peripherally glued into the recess. The cylindrical strain gauge can, for. B. have an outer diameter of 2 millimeters (mm), or 1 mm or less.

Die Aussparung ist vorzugsweise eine zylinderförmige Aussparung in Form eines Sacklochs und kann z. B. eine Bohrung sein. Die Aussparung ist vorzugsweise mittig in der Stirnseite der Schraube angeordnet und kann insbesondere konzentrisch zur Längsachse der Schraube ausgebildet sein.The recess is preferably a cylindrical recess in the form of a blind hole and can, for. B. be a hole. The recess is preferably arranged centrally in the end face of the screw and may in particular be formed concentrically to the longitudinal axis of the screw.

In einer Ausgestaltung wird die Montage des Dehnungsmesselements vereinfacht, indem die Aussparung ein sich stufenförmig verjüngendes Sackloch ist, d. h. das Sackloch weist im Bodenbereich einen geringeren Durchmesser auf, als in einem an die Stirnseite der Schraube angrenzenden Bereich.In one embodiment, the assembly of the strain gauge is simplified by the recess is a step-like tapered blind hole, d. H. the blind hole has a smaller diameter in the bottom region than in a region adjacent to the end face of the screw.

Vorzugsweise ist das Sackloch im Bodenbereich zur Aufnahme des Dehnungsmesselements ausgelegt, d. h. der Durchmesser des Sacklochs im Bodenbereich ist an die Maße des Dehnungsmesselements angepasst und z. B. nur geringfügig größer als der Durchmesser des zylindrischen Dehnungsmessstreifens, z. B. nur 0,1 mm bis 0,5 mm größer.Preferably, the blind hole is designed in the bottom area for receiving the strain gauge, d. H. the diameter of the blind hole in the bottom area is adapted to the dimensions of the expansion element and z. B. only slightly larger than the diameter of the cylindrical strain gauge, z. B. only 0.1 mm to 0.5 mm larger.

Zur Abschottung gegenüber unerwünschten äußeren Einflüssen, vor allem zum Schutz vor Feuchtigkeit, kann die Messvorrichtung weiterhin ein Deckelelement aufweisen, dass die Aussparung oberhalb des Dehnungsmesselements verschließt. Das Deckelelement kann z. B. durch eine Klebstoffschicht ausgebildet sein, die das Dehnungsmesselement bedeckt. Das Deckelelement kann aus demselben Klebstoff gebildet sein, mit dem das Dehnungsmesselement in die Aussparung eingeklebt ist. Das Deckelelement kann bündig mit der Stirnseite der Schraube abschließen oder tiefer in der Aussparung angeordnet sein. Aus dem Deckelelement ragen die Anschlussdrähte für die Kontaktierung des Dehnungsmessstreifens hervor.For foreclosure against undesirable external influences, especially for protection against moisture, the measuring device may further comprise a cover element that closes the recess above the strain gauge element. The lid member may, for. B. be formed by an adhesive layer that covers the strain gauge. The lid member may be formed of the same adhesive with which the strain gauge is glued into the recess. The cover element can be flush with the end face of the screw or be arranged deeper in the recess. From the lid member protrude the leads for contacting the strain gauge.

In einer bevorzugten Ausführungsform mit besonders genauen Messergebnissen ist die Schraube eine Kopfschraube, bei der sich die Ausnehmung von der Stirnseite des Schraubenkopfes entlang der Längsachse bis in den Schraubenbolzen erstreckt und das Dehnungsmesselement ragt in der Aussparung zumindest teilweise bis in den Schraubenbolzen hinein. Der Schraubenbolzen der Kopfschraube kann durchgängig mit Gewinde versehen sein oder einen gewindefreien Schaftabschnitt aufweisen.In a preferred embodiment with particularly accurate measurement results, the screw is a cap screw in which the recess extends from the end face of the screw head along the longitudinal axis to the bolt and the strain gauge protrudes in the recess at least partially into the bolt. The bolt of the cap screw may be threaded throughout or have a non-threaded shank portion.

Die voranstehend beschriebene Messvorrichtung kann zur Bestimmung der Vorspannkraft an einer Schraubverbindung verwendet werden und insbesondere zur Bestimmung der Vorspannkraft an einer Schraubverbindung mit zumindest einem Bauteil aus Faserverbundkunststoff. Durch die Klemmlängenunabhängigkeit der Messung kann die Messvorrichtung insbesondere auch für Verschraubungen mit geringer Klemmlänge, z. B. von 20 mm oder weniger eingesetzt werden. Darüber hinaus eignet sich die Messvorrichtung insbesondere zum Messen der Vorspannkraft in einer Schraubverbindung bei dynamischen Belastungen, wie z. B. in Schraubverbindungen an einem Fahrzeug während eines Fahrversuchs. Die Messvorrichtung ermöglicht hochgenaue Messungen bei verschiedenen Temperaturen und unterschiedlichen klimatisierten Bedingungen. Darüber hinaus ist die Messvorrichtung wiederverwendbar.The measuring device described above can be used to determine the preload force on a screw connection and in particular for determining the preload force on a screw connection with at least one component made of fiber composite plastic. Due to the clamp length independence of the measurement, the measuring device can also be used in particular for screw connections with a small clamping length, for. B. of 20 mm or less. In addition, the measuring device is particularly suitable for measuring the biasing force in a screw connection under dynamic loads, such. B. in screw on a vehicle during a driving test. The measuring device allows highly accurate measurements at different temperatures and different conditioned conditions. In addition, the measuring device is reusable.

Mit anderen Worten wird in die Mitte eines Schraubenkopfes gebohrt und ein winziger zylindrischer Dehnungsmessstreifen wird in die Bohrung mit speziellen Klebstoffen integriert. Messdrähte werden über den Schraubenkopf befestigt. Die Schrauben werden am Anfang kalibriert. Proben mit den schrauben mit integriertem Dehnungsmessstreifen können in einer Klimakammer gelagert werden. Weiterhin können solche Schrauben für Komponenten-, Modul- bzw. Gesamtfahrzeugversuche angewendet werden. Bei der Messung werden die Messdrähte an einen Messverstärker angebunden und die Vorspannkraft wird gemessen. Die Messung kann bei verschiedenen Temperaturen, auch bei hohen Temperaturen, stattfinden und bei unterschiedlichen klimatisierten Bedingungen. Die Messung ist klemmlängenunabhängig, hat eine hohe Genauigkeit und ist wiederholbar.In other words, drilling is made in the center of a screw head and a tiny cylindrical strain gauge is integrated into the hole with special adhesives. Measuring wires are fastened over the screw head. The screws are calibrated at the beginning. Samples with the screws with integrated strain gauges can be stored in a climatic chamber. Furthermore, such screws for component, module or Gesamtfahrzeugversuche be applied. During measurement, the measuring wires are connected to a measuring amplifier and the preload force is measured. The measurement can take place at different temperatures, even at high temperatures, and at different conditioned conditions. The measurement is clamp length independent, has high accuracy and is repeatable.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantageous embodiments of the invention will become apparent from the dependent claims.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele. Sofern in dieser Anmeldung der Begriff ”kann” verwendet wird, handelt es sich sowohl um die technische Möglichkeit als auch um die tatsächliche technische Umsetzung.The above-described characteristics, features, and advantages of this invention, as well as the manner in which they are achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the embodiments. If the term "can" is used in this application, it is both the technical possibility and the actual technical implementation.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele an Hand der beiliegenden Zeichnungen erläutert. Darin zeigen:Embodiments will be explained below with reference to the accompanying drawings. Show:

1 eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Messvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel 1 a representation of a measuring device according to the invention according to an embodiment

2 eine vergrößerte Darstellung des Ausbruchs aus 1 2 an enlarged view of the outbreak from 1

1 zeigt eine Seitenansicht einer Messvorrichtung 10 mit einer Schraube 100 mit einem Schraubenkopf 110 und einem Schraubenbolzen 120 mit durchgängigem Gewinde 122. Wie in dem Ausbruch in 1 zu erkennen ist, ist in der Stirnseite 112 des Schraubenkopfes 110 eine Aussparung 130 ausgebildet. Die Aussparung 130 erstreckt sich koaxial zur Längsachse 140 der Schraube 100 durch den Schraubenkopf 110 bis in den Schraubenbolzen 120 hinein. In der Aussparung 130 ist ein Dehnungsmesselement 200 in Form eines zylindrischen Dehnungsmessstreifens angeordnet. Das Dehnungsmesselement 200 weist Anschlusskabel 210 auf, die aus der Aussparung herausragen und an denen das Dehnungsmesselement 200 mit geeigneten (nicht dargestellten) Messgeräten bzw. Messschaltungen verbunden werden kann. Zwischen dem Dehnungsmesselement 200 und der Öffnung der Aussparung 200 an der Stirnseite 112 ist ein Deckelelement 150 angeordnet. 1 shows a side view of a measuring device 10 with a screw 100 with a screw head 110 and a bolt 120 with continuous thread 122 , As in the outbreak in 1 is to recognize, is in the front page 112 of the screw head 110 a recess 130 educated. The recess 130 extends coaxially to the longitudinal axis 140 the screw 100 through the screw head 110 into the bolt 120 into it. In the recess 130 is a strain gauge 200 arranged in the form of a cylindrical strain gauge. The strain gauge 200 has connection cable 210 on, which protrude from the recess and where the strain gauge 200 with suitable (not shown) measuring devices or measuring circuits can be connected. Between the strain gauge 200 and the opening of the recess 200 at the front 112 is a lid element 150 arranged.

2 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Ausbruchs aus 1 zur Verdeutlichung von Details der Aussparung 130 und der Anordnung des Dehnungsmesselements 200. Die Aussparung 130 ist von ihrer Öffnung an der Stirnseite 112 der Schraube 100 zum Bodenbereich hin stufenförmig verjüngt und weist einen ersten Abschnitt 132 und einen zweiten Abschnitt 134 auf. Im ersten Abschnitt 132, der an die Stirnseite 112 der Schraube 100 angrenzt, hat die Aussparung 130 einen ersten Durchmesser D1. Im zweiten Abschnitt 134, der an den Bodenbereich der Aussparung 130 angrenzt, weist die Aussparung einen zweiten Durchmesser D2 auf, der kleiner ist als der erste Durchmesser D1. Der zweite Durchmesser D2 ist vorzugsweise an die Maße des Dehnungsmesselements 200 angepasst und kann kleiner (für Presspassungen) oder minimal größer (zum Einstecken) als der Durchmesser des Dehnungsmesselements 200 sein. Die erste Durchmesser D1 wird so gewählt, dass ein Einführen des Dehnungsmesselements 200 in die Aussparung 130 leicht möglich ist. 2 shows an enlarged view of the outbreak 1 to clarify details of the recess 130 and the arrangement of the strain gauge 200 , The recess 130 is from its opening at the front 112 the screw 100 tapers towards the floor area and has a first section 132 and a second section 134 on. In the first part 132 who is at the front 112 the screw 100 adjoins, has the recess 130 a first diameter D1. In the second section 134 attached to the bottom area of the recess 130 adjacent, the recess has a second diameter D2, which is smaller than the first diameter D1. The second diameter D2 is preferably to the dimensions of the strain gauge 200 adjusted and may be smaller (for press fits) or slightly larger (for insertion) than the diameter of the strain gauge 200 be. The first diameter D1 is chosen so that insertion of the strain gauge 200 in the recess 130 is easily possible.

Die Aussparung 130 reicht so weit in den Schraubenkörper hinein, dass der Bodenbereich der Aussparung 130 und der zweite Abschnitt, zumindest aber ein Großteil, d. h. mehr als 60%, der Länge des zweiten Abschnitts 134, im Schraubenbolzen 120 angeordnet sind.The recess 130 extends so far into the screw body, that the bottom portion of the recess 130 and the second portion, but at least a majority, ie more than 60%, of the length of the second portion 134 , in the bolt 120 are arranged.

Der zylindrische Dehnungsmessstreifen 200 ist bis in den zweiten Abschnitt 134 der Aussparung 130 vorgeschoben und dort, vorzugsweise umfangsseitig, mit der Schraube 100 durch einen Klebstoff 160 verklebt. Gemäß der Figuren ist der zylindrische Dehnungsmesstreifen 200 teilweise im ersten Abschnitt 132 und teilweise im zweiten Abschnitt 134 angeordnet. Alternativ kann das Dehnungsmesselement 200 auch vollständig im zweiten Abschnitt 134 angeordnet sein.The cylindrical strain gauge 200 is up to the second section 134 the recess 130 advanced and there, preferably peripherally, with the screw 100 through an adhesive 160 bonded. According to the figures, the cylindrical strain gauge 200 partly in the first section 132 and partly in the second section 134 arranged. Alternatively, the strain gauge 200 also completely in the second section 134 be arranged.

In 2 ist zu erkennen, dass das Deckelelement 150 die Aussparung 130 im ersten Abschnitt 132 verschließt und so einen Schutz des Dehnungsmesselements 200 bereitstellt. Das Deckelelement 150 ist gemäß der Figuren aus demselben Klebstoff 160 ausgebildet, mit dem das Dehnungsmesselement 200 in die Schraube 100 geklebt ist. Alternativ könnte das Deckelelement 150 auch aus einem anderen Werkstoff bestehen.In 2 it can be seen that the cover element 150 the recess 130 in the first part 132 closes and thus a protection of the strain gauge 200 provides. The cover element 150 is according to the figures of the same adhesive 160 formed, with which the strain gauge 200 in the screw 100 is glued. Alternatively, the cover element could 150 also made of a different material.

Obwohl in den Figuren eine Kopfschraube mit durchgängigem Gewinde dargestellt ist, kann die Erfindung ebenso mit anderen Schraubentypen, wie z. B. Kopfschrauben mit Schaft oder Stiftschrauben ausgeführt werden. Des Weiteren kann die Aussparung ebenso auf einer dem Schraubenkopf abgewandten Stirnseite des Schraubenbolzens ausgebildet sein.Although in the figures, a cap screw is shown with continuous thread, the invention can also with other types of screws, such as. B. capscrews with shank or studs are performed. Furthermore, the recess can also be formed on an end face of the bolt remote from the screw head.

Die Ausführungsbeispiele sind nicht maßstabsgetreu und nicht beschränkend. Abwandlungen im Rahmen des fachmännischen Handelns sind möglich.The embodiments are not to scale and are not restrictive. Modifications in the context of expert action are possible.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010
Messvorrichtungmeasuring device
100100
Schraubescrew
110110
Schraubenkopfscrew head
112112
Stirnseitefront
120120
Schraubenbolzenbolt
122122
Gewindethread
130130
Aussparungrecess
132132
erster Abschnittfirst section
134134
zweiter Abschnittsecond part
140140
Längsachselongitudinal axis
150150
Deckelelementcover element
160160
Klebstoffadhesive
200200
DehnungsmesselementStrain measuring element
210210
Anschlusskabelconnection cable
D1, D2D1, D2
Durchmesserdiameter

Claims (7)

Messvorrichtung zur Bestimmung der Vorspannkraft einer Verschraubung mit: einer Schraube (100) mit einer Längsachse (140), einer Aussparung (130), die sich von einer Stirnseite (112) der Schraube (100) entlang der Längsachse (140) in das Schraubeninnere erstreckt, und einem Dehnungsmesselement (200), das in der Aussparung (130) angeordnet ist.Measuring device for determining the preload force of a screw connection with: a screw ( 100 ) with a longitudinal axis ( 140 ), a recess ( 130 ) extending from one end face ( 112 ) of the screw ( 100 ) along the longitudinal axis ( 140 ) extends into the screw interior, and a strain gauge ( 200 ) in the recess ( 130 ) is arranged. Messvorrichtung nach Patentanspruch 1, bei der das Dehnungsmesselement (200) in die Aussparung (130) eingeklebt ist.Measuring device according to claim 1, wherein the strain gauge ( 200 ) in the recess ( 130 ) is glued. Messvorrichtung nach Patentanspruch 1 oder 2, bei der das Dehnungsmesselement (200) ein zylinderförmiger Dehnungsmessstreifen ist.Measuring device according to claim 1 or 2, wherein the strain gauge ( 200 ) is a cylindrical strain gauge. Messvorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, wobei die Aussparung (130) ein sich stufenförmig verjüngendes Sackloch ist.Measuring device according to one of claims 1 to 3, wherein the recess ( 130 ) is a step-shaped tapered blind hole. Messvorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, weiterhin mit einem Deckelelement (150), dass die Aussparung (130) oberhalb des Dehnungsmesselements (200) verschließt.Measuring device according to one of claims 1 to 4, further comprising a cover element ( 150 ), that the recess ( 130 ) above the strain gauge ( 200 ) closes. Messvorrichtung nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, bei der die Schraube (100) eine Kopfschraube ist und sich die Aussparung (130) von der Stirnseite (112) des Schraubenkopfes (110) entlang der Längsachse (140) bis in den Schraubenbolzen (120) erstreckt und das Dehnungsmesselement (200) in der Aussparung (130) zumindest teilweise bis in den Schraubenbolzen (120) hineinragt.Measuring device according to one of the claims 1 to 5, in which the screw ( 100 ) is a head screw and the recess ( 130 ) from the front side ( 112 ) of the screw head ( 110 ) along the longitudinal axis ( 140 ) into the bolt ( 120 ) and the strain gauge ( 200 ) in the recess ( 130 ) at least partially into the bolt ( 120 ) protrudes. Verwendung der Messanordnung nach einem der Patentansprüche 1 bis 6 zur Bestimmung der Vorspannkraft an einer Schraubverbindung mit zumindest einem Bauteil aus Faserverbundkunststoff.Use of the measuring arrangement according to one of the claims 1 to 6 for the determination of the prestressing force on a screw connection with at least one component of fiber composite plastic.
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