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Die Erfindung betrifft einen schraubenanzugspezifischen Induktionsunterlegring, insbesondere einen solchen, der neben einem Lockerungsschutz noch die Anzugszustände überwacht.
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In der Verschraubungstechnik liegt das endgültige Ziel darin, die Schrauben auf gleichmäßige Verspannung festzuziehen. Es ist darüber hinaus ein wichtiges Thema, ob die festgezogenen Schrauben aufgrund einer unerwarteten Erschütterung bzw. Lockerung zum Arbeitsunfall und Schaden fuhren können.
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Aus der
CN 108 150 516 A ist eine Sicherungsscheibe zur Zugkraftmessung bekannt, welche umfasst: einen oberen Ring, eine obere Scheibe, eine untere Scheibe, einen Rücklaufsperrring, eine Wellenfeder, eine Sechskantscheibe, einen Rundkopfstift, einen Dehnungsmessstreifen, einen Datendraht und eine Datenschnittstelle. Dabei wirkt die untere Fläche des oberen Rings mit der oberen Fläche der oberen Scheibe zusammen, die untere Fläche der oberen Scheibe wirkt mit der oberen Fläche der unteren Scheibe zusammen, und die untere Fläche der unteren Scheibe wirkt mit der oberen Fläche der Sechskantscheibe zusammen, wobei die untere Fläche der oberen Scheibe und die obere Fläche der unteren Scheibe gegeneinander schleifen.
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Des Weiteren ist aus der
WO 2005/024253 A1 ein Sicherungselement zur Sicherung von Schraubenelementen wie Schrauben und Muttern gegen ungewolltes Losdrehen bekannt. Das Sicherungselement besteht aus mindestens zwei aufeinanderliegenden ringförmigen Sicherungsscheiben mit Ringloch, wobei die aufeinanderliegenden Flächen Keilflächen aufweisen und an den Außenflächen jeweils eine Verzahnung vorgesehen ist. Dabei weist mindestens ein Ringloch an der mit einer Verzahnung versehenen Innenkante eine Abrundung oder eine Freistellung auf.
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Die
US 2010/0260580 A1 offenbart ferner ein Verriegelungselement zum Verriegeln in einer Schraubverbindung, wobei das Verriegelungselement eine Seite umfasst, die ein Muster von sich radial erstreckenden Nocken umfasst, deren Hauptfläche eine Spiralkonfiguration aufweist, wobei die Steigung der Nocken die Steigung der an der Schraubverbindung beteiligten Gewinde übersteigt. Das Verriegelungselement ist eine Unterlegscheibe, die als einzelnes Verriegelungselement in der Verbindung eingesetzt werden soll, wobei die andere, also die gegenüberliegende Seite der Unterlegscheibe mechanische Mittel zum Bereitstellen einer Verriegelungswirkung zum Verhindern einer Drehung zwischen dieser anderen Seite und einer Fläche, gegen welche diese andere Seite wirken soll, umfasst.
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Im Stand der Technik wird weiterhin der auf der Ultraschalltechnologie entwickelte Schraubenanzugsdetektor als das genaueste Schraubenanzugssteuermittel betrachtet, welches aber mit teuren Herstellungs- und Baukosten immer verbunden ist. Des Weiteren sind die schraubenanzugsbezogen messfähigen (durch Verkleben einer Fühlerzelle an eine geeignete Stelle in der Schraubenachsmitte) Induktionsschrauben auch sehr kostspielig. Zudem muss die Festziehung nur über Maulschlüssel erfolgen, so dass die Bauausführung unangenehm und ineffizient bleibt. Deshalb bleiben diese Induktionsschrauben ebenfalls schwierig gängig. Zur Steuerung und Erfassung der Schraubenanzugskräfte können alternativ die Axialkraft-Messgeräte wie Bolzendrucksensor, Durchgangsloch-Wägezelle oder piezoelektrischer Messring verwendet werden. Es sei jedoch bemerkt, dass die obigen Ausfuhrungsformen sowieso Lockerungsgefahren aufgrund mechanischer Vibrationen oder künstlicher Einflüsse implizieren, abgesehen von Herstellungskosten, Benutzerfreundlichkeit und Steuergenauigkeit. Ohne Lockerungsschutzausführung und Fehlermeldung basierend auf echtzeitiger Fernüberwachung wirkt eher hochpräzise Anzugs- oder Festziehungssteuerung vergeblich.
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Der Bolzendrucksensor oder die Durchgangsloch-Wägezelle kann Schwankung der Schraubenanzugskräfte zwar überwachen, ist aber etwa ebenso hart wie die Lockerungsschutzscheibe, so dass die gezackten Rippen der Lockerungsschutzscheibe bei festgezogener Schraube nicht in die Stirnfläche des Bolzendrucksensors oder der Durchgangsloch-Wägezelle eingreifen und deshalb keinen gewünschten Lockerungsschutz bereitstellen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen schraubenanzugspezifischen Induktionsunterlegring bereitzustellen, der neben einem Lockerungsschutz auch die Schraubenanzugszustände überwachen kann und daher die Mangelhaftigkeit der herkömmlichen Ausführungsformen beseitigt und der Entwicklung von Industrie 4.0 gerecht wird. Bei dem erfindungsgemäßen schraubenanzugspezifischen Induktionsunterlegring ist nicht nur Kontrolle der Anzugskraft beim Festziehen der Schraube möglich, sondern kann auch die Lockerung der festgezogenen Schraube aufgrund mechanischer Vibration vermieden werden. Darüber hinaus kann es drahtgestützt oder drahtlos überwacht werden, ob die festgezogene Schraube durch mechanische Vibration oder künstliche Einflüsse locker wird, um die strukturelle Sicherheit zu gewährleisten. Zudem kann den Bauprotokollen und der Verantwortung nachgefolgt werden.
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Zum Lösen der Aufgabe besteht der schraubenanzugspezifische Induktionsunterlegring aus einem Induzierring, einer Anschlussleitung und einem Signalauswerter. Der Induzierring weist einen Grundkörper, eine Fühlerzelle und eine Buchse auf, wobei der Grundkörper aus Metall mit einem mit dem Außendurchmesser der Gewinde einer Schraube komplementären bzw. koaxialen Achsloch, zwei jeweils zu dem Achsloch senkrecht bleibenden, mit einem Lockerungsschutzteil versehenen Stirnflächen sowie einer mit einer Rille versehenen Außenkante ausgebildet ist, die Fühlerzelle an der Rille zum Erfassen der aus einer axialen Belastung resultierenden Dehnungsmesswerte des Grundkörpers liegt, und die Buchse zum Umhüllen der Fühlerzelle aus Metall, Kunststoff oder einem plastischen Isoliermaterial gegossen ist. Der Signalauswerter ist mit einem Signalverstärker, einem Mikroprozessor, einem Druckschalterpaar, einem Netzteil, einem Signaltransmitter, einer Speichereinheit, einer RF-Antenne und einer Warneinheit versehen. Die Anschlussleitung ist an der Buchse angebracht bzw. mit der Fühlerzelle sowie dem Signalauswerter elektrisch verbunden.
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In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform sind die in den beiden Stirnflächen des Grundkörpers, die jeweils zu dem Achsloch senkrecht bleiben, ausgeformten Lockerungsschutzteile als Bogenrippenflächen oder Keilnockenflächen ausgebildet, oder ein Lockerungsschutzteil als eine Bogenrippenfläche, und der andere als Keilnockenfläche.
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In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist jeder Lockerungsschutzteil als eine Bogenrippenfläche ausgebildet, wobei der Rampenwinkel des Bogenausschnitts von der Bogenrippenfläche unabhängig von der Spiralrichtung der Schraube größer als der Steigungswinkel der Schraube ist.
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In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist jeder Lockerungsschutzteil als eine Keilnockenfläche ausgebildet, wobei der Neigungswinkel des Keilnockens von der Keilnockenfläche größer als der Steigungswinkel der Schraube ist und die Neigungsrichtung des Keilnockens mit der Spiralrichtung der Schraube identisch bleibt.
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In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist jeder Lockerungsschutzteil als eine Keilnockenfläche ausgebildet, welche komplementär mit der Lockerungsschutzscheibe bleibt. Die Keilnockenfläche des Grundkörpers und die Keilnockenfläche der Lockerungsschutzscheibe können ineinander einrasten.
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In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist der Neigungswinkel des Ausschnitts der gezackten Rippen an der rückseitig der Keilnockenfläche der Lockerungsschutzscheibe befindlichen gezackten Rippenfläche größer als der Steigungswinkel der Schraube, wobei die Neigungsrichtung des Ausschnitts der gezackten Rippen zu der Spiralrichtung der Schraube entgegengesetzt bleibt.
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In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist der Grundkörper ebenso hart wie die Lockerungsschutzscheibe, während der Grundkörper und die Lockerungsschutzscheibe härter als der Schraubenkopf der Schraube und die Oberfläche des befestigten Teils sind.
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In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist die Fühlerzelle als ein Widerstands-Längenänderungsaufnehmer oder Manometer zum Erfassen der aus einer axialen Belastung resultierenden Dehnungsmesswerte des Grundkörpers ausgebildet.
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In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform sendet der Signalauswerter die Dehnungsmesswerte drahtlos an den Anzugsregler eines Drehmomentschlüssels, um die Anzugskraft der Schraube zu kontrollieren. Die Dehnungsmesswerte werden von dem Signalauswerter über ein Gateway drahtgestützt oder drahtlos an einen Wächter gesendet. Bei einem den Standardwert überschreitenden Dehnungsmesswert gibt der Wächter eine Warnung aus.
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Die erfindungsgemäße Ausführungsform ist somit in der Lage, neben Lockerungsschutz auch die Anzugszustände der Schraube zu überwachen.
- [1] Ansicht verschiedener Lockerungsschutzteile gemäß der erfindungsgemäßen Ausführungsform.
- [2A] Ansicht des erfindungsgemäßen Induktionsunterlegrings mit einer komplementären Lockerungsschutzscheibe für eine Rechtsgewinde-Schraube.
- [2B] Ansicht des erfindungsgemäßen Induktionsunterlegrings mit einer komplementären Lockerungsschutzscheibe für eine Linksgewinde-Schraube.
- [3] Kombinationszeichnung des erfindungsgemäßen Induktionsunterlegrings mit einer angewendeten Rechtsgewinde-Schraube.
- [4] Explosionszeichnung des erfindungsgemäßen Induktionsunterlegrings gemäß 3 mit einer angewendeten Links- oder Rechtsgewinde-Schraube.
- [5] Schnittansicht des Lockerungsschutzteils des Grundkörpers gemäß 3 universal für eine angewendete Links- oder Rechtsgewinde-Schraube.
- [6] Kombinationszeichnung des erfindungsgemäßen Induktionsunterlegrings mit einer angewendeten Rechtsgewinde-Schraube.
- [7] Explosionszeichnung des erfindungsgemäßen Induktionsunterlegrings gemäß 6 mit einer angewendeten Rechtsgewinde-Schraube.
- [8] Schnittansicht des Lockerungsschutzteils des Induzierrings gemäß 6 für eine Rechtsgewinde-Schraube.
- [9] Kombinationszeichnung des erfindungsgemäßen Induktionsunterlegrings mit einer angewendeten Linksgewinde-Schraube.
- [10] Explosionszeichnung des erfindungsgemäßen Induktionsunterlegrings gemäß 9 mit einer angewendeten Linksgewinde-Schraube.
- [11] Schnittansicht des Lockerungsschutzteils des Induzierrings gemäß 9 für eine Linksgewinde-Schraube.
- [12] Kombinationszeichnung II des erfindungsgemäßen Induktionsunterlegrings mit einer angewendeten Rechtsgewinde-Schraube.
- [13] Explosionszeichnung II des erfindungsgemäßen Induktionsunterlegrings gemäß 12 mit einer angewendeten Rechtsgewinde-Schraube.
- [14] Schnittansicht II des Lockerungsschutzteils des Induzierrings gemäß 12 für eine Rechtsgewinde-Schraube.
- [15] Kombinationszeichnung II des erfindungsgemäßen Induktionsunterlegrings mit einer angewendeten Linksgewinde-Schraube.
- [16] Explosionszeichnung II des erfindungsgemäßen Induktionsunterlegrings gemäß 15 mit einer angewendeten Linksgewinde-Schraube.
- [17] Schnittansicht II des Lockerungsschutzteils des Induzierrings gemäß 15 für eine Linksgewinde-Schraube.
- [18] Zusammenbauansicht des erfindungsgemäßen Induktionsunterlegrings.
- [19] Zusammenbauansicht II des erfindungsgemäßen Induktionsunterlegrings.
- [20] Kalibrierungsdiagramm des erfindungsgemäßen Induzierrings.
- [21] Kalibrierungsdiagramm II des erfindungsgemäßen Induzierrings.
- [22] Anwendungsansicht des erfindungsgemäßen Induktionsunterlegrings.
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Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung.
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In Bezug auf 1, 2A, 2B, 5, 8, 11, 14 und 17 ist der erfindungsgemäße Induktionsunterlegring mit einem Grundkörper 11 und dessen Lockerungsschutzteile ersichtlich. Der Grundkörper 11 mit einem Achsloch 111 ist aus einem Metall ausgeformt und hat zwei zu dem Achsloch koaxial bzw. senkrecht bleibende Stirnflächen. Die beiden Stirnflächen können beide als Bogenrippenflächen 113 (siehe 1a in 1) oder beide als Keilnockenfläche 114 (siehe 1b, 1c in 1) ausgebildet, oder eine als eine Keilnockenfläche 114 und die andere als eine Bogenrippenfläche 113 (siehe 1d, 1e in 1). Bei 1a in 1 ist der Rampenwinkel 1132 der Bogenrippen 1131 in der Bogenrippenfläche 113 größer als der Steigungswinkel 53 der Schraube 5 und daher die Lockerungsschutzteile für eine Linksgewinde- oder Rechtsgewinde-Schraube geeignet. Bei 1 b und 1c in 1 ist der Neigungswinkel 1142 des Keilnocken 1141 in der Keilnockenfläche 114 größer als der Steigungswinkel 53 der Schraube 5, um die Schraube 5 spannungsbedingt bzw. nicht über eine Reibungskraft gegen Lockerung zu schützen. Bei 1b und 1c in 1 kann der Lockerungsschutzteil mit der Lockerungsschutzscheibe 4 gemäß 2A und 2B zusammenwirken. Bei 1d und 1e in 1 ist der Lockerungsschutzteil einerseits als eine Bogenrippenfläche 113 und andererseits als eine Keilnockenfläche 114 ausgebildet, um mit einer von den Lockerungsschutzscheiben 4 gemäß 2A und 2B Anwendung zu finden. Bei 1b, 1c, 1d und 1e in 1 entspricht die Keilnockenfläche 114 des Grundkörpers 11 der Abmessung und Härte der Keilnockenfläche 41 der komplementären Lockerungsschutzscheibe 4, ist jedoch härter als die angewendete Schraube 5 und die Oberfläche des befestigten Teils 7. Der Neigungswinkel 1142 des Keilnockens 1141 des Grundkörpers 11 bleibt immer mit der Spiralrichtung der angewendeten Schraube 5 identisch. Der Neigungswinkel 422 der gezackten Rippen 421 in der rückseitig der Keilnockenfläche 41 der Lockerungsschutzscheibe 4 befindlichen gezackten Rippenfläche 42 ist gleich dem Neigungswinkel 412 des an der anderen Stirnfläche der Lockerungsschutzscheibe 4 befindlichen Keilnockens 411, wobei die Neigungsrichtung entgegengesetzt sind.
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In 3, 4, 5 und 22 ist der erfindungsgemäße Induktionsunterlegring mit einem Induzierring 1, einem Signalauswerter 2 und einer Anschlussleitung 3 dargestellt. Der Induzierring 1 weist einen Grundkörper 11, eine Fühlerzelle 12 und eine Buchse 13 auf. Dabei ist der Grundkörper 11 mit einem mit dem Außendurchmesser der Gewinde 52 der Schraube 5 komplementären bzw. koaxialen Achsloch 111, einer mit einer Rille 112 versehenen Außenkante sowie zwei jeweils zu dem Achsloch 111 senkrecht bleibenden, mit einem Lockerungsschutzteil versehenen Stirnflächen ausgebildet, wobei die Lockerungsschutzteil eine Bogenrippenfläche 113 aufweisen kann. Die Fühlerzelle 12 liegt in der Rille 112, um Dehnungsmesswerte des Grundkörpers 11 aufgrund der aus der festgezogenen Schraube 5 resultierenden Anzugskraft zu erfassen. Die Buchse 13 ist zum Umhüllen der Fühlerzelle 12 aus Metall, Kunststoff oder einem plastischen Isoliermaterial gegossen. Der Signalauswerter 2 ist mit einem Mikroprozessor 21, einem Signalverstärker 22, einem Druckschalterpaar 23, einem Netzteil 24 (für Netzversorgung oder Batterie), einem Signaltransmitter 25 (z. B. Adapterkarte), einer Speichereinheit 26 (Internspeicher oder Speicherkarte), einer RF-Antenne 27 (oder Bluetooth) und einer Warneinheit 28 (Summer oder Warnleuchte) versehen. Mit dem Mikroprozessor 21 sind der Signalverstärker 22, das Druckschalterpaar 23, das Netzteil 24, der Signaltransmitter 25, die Speichereinheit 26, die RF-Antenne 27 und die Warneinheit 28 elektrisch verbunden. Das Druckschalterpaar 23 lässt sich durch RFID zur Identifikation ersetzen. Der Signalauswerter 2 kann auch über solche Funktionalitäten wie Anzeige, Paarungserkennung, Lagebestimmung oder Blitzschutz für die Anwendung im Freien verfügen und kann Schraubenpositionen und Anzugskräfte nach bestimmten Vorgabeparametern an einen Cloud-Server 92 (wie in 16 gezeigt) zur Fernüberwachung senden oder Warnungen bei einer abnormal werdenden Anzugskraft der Schraube 5 ausgeben. Darüber hinaus kann sich durch eine Kontrolle des Induzierrings 1 eine Relation der axialen Belastung mit Dehnungsmesswert ergeben, wobei die Relation anschließend auf die Speichereinheit 26 des Signalauswerters 2 abgelegt wird. Die Anschlussleitung 3 kann durch die Buchse 13 mit der Fühlerzelle 12 und dem Signalauswerter 2 elektrisch verbunden sein.
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Wenn die Schraube 5 durch das Achsloch 111 im Grundkörper 11 des Induzierrings 1, das Durchgangsloch 71 des befestigten Teils 7 und das Gewindeloch 81 des verriegelten Teils 8 gesteckt und festgezogen wird, empfängt der Mikroprozessor 21 des Signalauswerters 2 über den Signaltransmitter 25 die Dehnungsmesswerte des Induzierrings 1, um die Schwankung der Anzugskräfte kontinuierlich auszuwerten und die Ergebnisse gleichzeitig an den Anzugsregler 91 (Anzugsregler für pneumatische, elektrische oder hydraulische Drehmomentwerkzeuge) zu senden (drahtlos, z. B. über eine RF-Antenne). Wenn das durch den Anzugsregler 91 festgelegte Anzugsmoment erreicht worden ist, schaltet der Anzugsregler 91 das Drehmoment ab und gibt eine akustische oder optische Warnung aus. Nach der Festziehung rasten mehrere Bogenrippen 1131 der Bogenrippenflächen 113 in den beiden Stirnflächen des Induzierrings 1 (siehe 5) jeweils in die Unterseite des Schraubenkopfs 51 der Schraube 5 sowie die Oberfläche des befestigten Teils 7 ein, so dass der Induzierring 1 mit den Lockerungsschutzteilen in den beiden Stirnflächen die Lockerung der Schraube 5 aufgrund mechanischer Vibration verhindern kann. Des Weiteren darf die Schraube 5 eine Rechtsgewinde- oder Linksgewinde-Schraube sein, soweit die beiden Stirnflächen des Induzierrings 1 mit Bogenrippenflächen 113 versehen sind. Wie aus 22 ersichtlich, kann der Induzierring 1 über den Signalauswerter 2 drahtgestützt (z. B. RS485) oder drahtlos (z. B. RF-Antenne) an den Gateway 29 und einen umliegenden Wächter (z. B. Cloud-Server 92) elektrisch angeschlossen werden, um eine Fernüberwachung durchzuführen. Der Gateway 29 lässt sich je nach Bedarf zusätzlich mit einem Lagebestimmungsgerät (z. B. GPS) oder einer Blitzschutzeinrichtung für die Anwendung im Freien ausrüsten, um die Position der Schraube 5 und die Anzugskräfte nach bestimmten Vorgabeparametern an einen Cloud-Server 92 zur Fernüberwachung zu senden. Falls die Anzugskraft der Schraube 5 einen Standardbereich überschreitet hat, gibt die Warneinheit 28 des Signalauswerters 2 oder der Anzugsregler 91 sofort eine entsprechende Warnung aus. Darüber hinaus können mehrere Signalauswerter 2 an einen Gateway 29 elektrisch angeschlossen werden und dann Weiterleitungen an eine umliegende Einrichtung wie der Anzugsregler 91 oder der Cloud-Server 92 erfolgen. Der Signalauswerter 2 lässt sich auch vom Induzierring 1 trennen. In diesem Fall ist an den Stirnflächen des Grundkörpers 11 oder an geeigneter Stelle der Buchse 13 des Induzierrings 1 eine Etikettierung zu verkleben, mit welcher die Kontrollparameter wie Seriennummer, ein- oder zweidimensionale Barcodes oder RFID des Induzierrings 1 identifiziert oder abgelesen werden können. Falls der Induzierring 1 mit dem Signalauswerter 2 elektrisch verbunden ist, kann der Signalauswerter 2 die Kontrollparameter des Induzierrings 1 ermitteln, damit die Auswertung der Anzugskräfte und sonstige Verarbeitungen wie Speicherung, Übertragung oder Überwachung erfolgen. In diesem Zusammenhang kann der erfindungsgemäße Induktionsunterlegring nicht nur die Schwankung der Anzugskräfte während der Festziehung der Schraube 5 erfassen, sondern auch Anzugszustände der festgezogenen Schraube stets überwachen. Dadurch kann eine dauerhafte Zusammenbausicherheit gewährleistet werden, indem über Lockerungen aufgrund mechanischer Vibrationen oder künstlicher Einflüsse echtzeitig alarmiert wird. Mit den auf der Speichereinheit 26 des Signalauswerters 2 abgelegten Bauinformationen können den relevanten Verantwortungen nachgefolgt werden.
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In der erfindungsgemäßen Ausführungsform in Bezug auf 1, 2A, 2B, 6, 7, 8, 9, 10 und 11 können die jeweils zu dem Achsloch 111 des Grundkörpers 11 des Induzierrings 1 senkrecht bleibenden Lockerungsschutzteile in den beiden Stirnflächen als Keilnockenflächen 114 ausgebildet sein, welche jeweils mit mehreren Keilnocken 1141 versehen sind, die sich in den beiden Stirnflächen kreisförmig radial ausgelegt sind. Der Neigungswinkel 1142 des Keilnockens 1141 an den Keilnockenflächen 114 des Grundkörpers 11 ist größer als der Steigungswinkel 53 der Schraube 5.
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In Bezug auf 1, 2A, 2B, 6, 7, 8, 9, 10 und 11 lässt sich der Induzierring 1 mit den Lockerungsschutzscheibe 4 zusammenspielen. An einer jeweiligen Stirnfläche des Grundkörpers 11 sind die Lockerungsschutzscheiben 4 angebracht, deren Keilnockenflächen 41 in eine jeweilige Keilnockenfläche 114 des Grundkörpers 11 zwecks Lockerungsschutzes einrasten. Der Grundkörper 11 ist aus Metall gefertigt und ist ebenso hart wie die Lockerungsschutzscheibe 4 (Härtevariable innerhalb eines zulässigen Vorgabebereichs) bzw. härter als der Schraubenkopf 51 der Schraube 5 sowie der befestigte Teil 7.
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In der erfindungsgemäßen Ausführungsform in Bezug auf 1, 2A, 2B, 6, 7, 8, 9, 10 und 11 verfügen die Keilnockenflächen 41 der mit dem Grundkörper 11 komplementär bleibenden Lockerungsschutzscheibe 4 über mehrere Keilnocken 411, welche sich jeweils mit dem gleichen Maß wie die Keilnockenflächen 114 des Grundkörpers 11 kreisförmig radial ausgelegt sind. Auf der anderen Seite der Lockerungsschutzscheibe 4 ist eine gezackte Rippenfläche 42 mit mehreren gezackten Rippen 421 ausgebildet, die sich an die Stirnfläche des befestigten Teils 7 richten und kreisförmig radial ausgelegt sind. Bei der festgezogenen Schraube 5 rasten die gezackten Rippen 421 in die Oberfläche des befestigten Teils 7 ein.
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In der erfindungsgemäßen Ausführungsform in Bezug auf 2A, 6, 7, 8 und 14 ist die angewendete Schraube 5 eine Rechtsgewinde-Schraube. Dabei ist der Neigungswinkel 1142 des Keilnockens 1141 des Grundkörpers 11 mit der Neigungsrichtung des Neigungswinkels 412 des Keilnockens 411 der Lockerungsschutzscheibe 4 und der Spiralrichtung der Schraube 5 übereinstimmend. Der Neigungswinkel 422 der gezackten Rippen 421 an der gezackten Rippenfläche 42 der Lockerungsschutzscheibe 4 stimmt mit dem Neigungswinkel 412 des Keilnockens 41 der Lockerungsschutzscheibe 4 überein, wobei die Neigungsrichtung jedoch entgegengesetzt sind.
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In der erfindungsgemäßen Ausführungsform in Bezug auf 1, 2A, 2B, 12, 13, 14, 15, 16 und 17 können die jeweils zu dem Achsloch 111 des Grundkörpers 11 senkrecht bleibenden Lockerungsschutzteile an den beiden Stirnflächen jeweils als eine Mischanwendung von den oben genannten Konzepten dastehen, wobei die auf die Unterseite des Schraubenkopfs 51 der Schraube 5 zeigende Stirnfläche des Grundkörpers 11 als eine Bogenrippenfläche 113 ausgebildet ist. Bei der festgezogenen Schraube 5 rasten die Bogenrippen 1131 direkt in die Unterseite des Schraubenkopfs 51 ein, ohne die Lockerungsschutzscheibe 4 zu verwenden. Die auf das befestigte Teil 7 zeigende Stirnfläche ist als eine Keilnockenfläche 114 ausgebildet, welche mit mehreren Keilnocken 1141 versehen ist, die sich an der Stirnfläche des Grundkörpers 11 kreisförmig radial ausgelegt sind, wobei der Neigungswinkel 1142 größer als der Steigungswinkel 53 der Schraube 5 ist.
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In der erfindungsgemäßen Ausführungsform in Bezug auf 1, 2A, 2B, 12, 13, 14, 15, 16 und 17 ist die auf das befestigte Teil 7 zeigende Stirnfläche des Grundkörpers 11 als eine Keilnockenfläche 114 ausgebildet, welche mit einer von den beiden Lockerungsschutzscheiben 4 als einem Satz Anwendung findet. Die Keilnockenfläche 41 der Lockerungsschutzscheibe 4 und die Keilnockenfläche 114 des Grundkörpers 11 können zwecks Lockerungsschutzes ineinander einrasten. Die Lockerungsschutzscheibe 4 rastet mit den gezackten Rippen 421 an der gezackten Rippenfläche 42 auf der Rückseite der Keilnockenfläche 41 in die Stirnfläche des befestigten Teils 7 ein, wobei der Neigungswinkel 422 der gezackten Rippen 421 größer als der Steigungswinkel 53 der Schraube 5 ist und die Neigungsrichtung des Ausschnitts der gezackten Rippen 421 zu der Spiralrichtung der Schraube 5 entgegengesetzt bleibt. Der Funktionsprinzip gleicht dem oben beschriebenen.
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In der erfindungsgemäßen Ausführungsform in Bezug auf 4, 7, 10, 13, 16, 18 und 19 kann die Anschlussleitung 3 als ein Zusammenbau des Verbinders 311 mit einem Doppelstecker-Anschlusskabel 32 oder als ein Einzelstecker-Anschlusskabel 31 ausgebildet sein. Die Signalleitung 121 der Fühlerzelle 12 (siehe 4) ist mit dem Verbinder 311 elektrisch verbunden. In Bezug auf 18 ist die Fühlerzelle 12 über den Verbinder 311 an der Buchse 13 und den Anschlusskopf 312 des Doppelstecker-Anschlusskabels 32 mit dem Anschlusskopf 20 des Signalauswerters 2 elektrisch verbunden oder über das Einzelstecker-Anschlusskabel 31 mit der Signalleitung 121 elektrisch verbunden (wie aus 19 ersichtlich), indem sich das Einzelstecker-Anschlusskabel 31 durch die Buchse 13 mit dem Anschlusskopf 20 des Signalauswerters 2 verbindet.
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In der erfindungsgemäßen Ausführungsform in Bezug auf 4, 7, 10, 13, 16 ist die Fühlerzelle 12 als ein Widerstands-Längenänderungsaufnehmer oder Manometer (Piezo) zum Erfassen der aus einer axialen Belastung resultierenden Dehnungsmesswerte des Grundkörpers 11 ausgebildet.
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In der erfindungsgemäßen Ausführungsform in Bezug auf 20 und 21 ist der Signalauswerter 2 mit dem Induzierring 1 paarweise elektrisch verbunden. Bei dem geeichten Induzierring 1 wird auf die Speichereinheit 26 des Signalauswerters 2 der Relationsverlauf der Dehnungsmesswerte des Grundkörpers 11 mit entsprechenden axialen Anzugskräften abgelegt. Jeder Induzierring 1 und der damit elektrisch verbundene Signalauswerter 2 können immer paarweise angewendet werden. Bei Kontrolle an dem erfindungsgemäßen Induktionsunterlegring, wie aus 20 ersichtlich, werden die Schraube 5, der Induzierring 1, die Standardwägezelle 72, das befestigte Teil 7 und das verriegelte Teil 8 auf Maßgabe des Induzierrings 1 sowie der Standardwägezelle 72 verriegelt. Die Schraube 5 wird durch das Achsloch 111 des Induzierrings 1, das Durchgangsloch 721 der Standardwägezelle 72 sowie das Durchgangsloch 71 des befestigten Teils 7 gesteckt und dann im Gewindeloch 81 des verriegelten Teils 8 verriegelt. Danach wird ein Drehmoment zum Erzeugen einer axialen Belastung ausgeübt. Mit ermittelten Dehnungsmesswerten des Induzierrings 1 und Axialkraftwerten der Standardwägezelle 72 wird ein Relationsverlauf der Dehnungsmesswerte des Induzierrings 1 mit den Anzugskräften erstellt. Dieser Relationsverlauf wird dann auf eine Speichereinheit 26 des mit dem Induzierring 1 elektrisch verbundenen Signalauswerters 2 oder ein umliegendes Speichermodul abgelegt. Die Seriennummer des Induzierrings 1 und die zugehörigen Kontrollparameter werden mitgespeichert. Wie aus 21 ersichtlich, kann die Kontrolle des erfindungsgemäßen Induktionsunterlegrings so erfolgen, dass der Kraftantrieb 73 eine Axialkraft auf den Induzierring 1 und die koaxial angeordnete Standardwägezelle 72 ausübt, um das befestigte Teil 7 auf Maßgabe des Induzierrings 1 sowie der Standardwägezelle 72 niederzudrücken. Mit ermittelten Dehnungsmesswerten des Induzierrings 1 und Axialkraftwerten der Standardwägezelle 72 wird ein Relationsverlauf der Dehnungsmesswerte des Induzierrings 1 mit den Anzugskräften erstellt. Dieser Relationsverlauf wird dann auf eine Speichereinheit 26 des mit dem Induzierring 1 elektrisch verbundenen Signalauswerters 2 oder ein umliegendes Speichermodul abgelegt. Die Seriennummer des Induzierrings 1 und die zugehörigen Kontrollparameter werden mitgespeichert. Bei Kontrolle an mehreren Induzierringen 1 werden der Kenncode jedes Induzierrings 1 und die Kontrollparameter auf die Speichereinheit 26 des Signalauswerters 2 paarweise protokolliert. Der Kenncode jedes Induzierrings 1 und die Kontrollparameter lassen sich auch auf einen umliegenden Speicher oder eine Cloud-Datenbank ablegen, damit der Signalauswerter 2 diese Daten bei Auswertungsbedarf importiert. Der Kenncode jedes Induzierrings 1 und die Kontrollparameter lassen sich auch als ein- oder zweidimensionale Barcodes erstellen und dann an die Buchse 13 ankleben oder an das Einzelstecker-Anschlusskabel 31 der Buchse 13 anschließen. Die Benutzer können dann den Kenncode des Induzierrings 1 und die Kontrollparameter über einen drahtgestützten oder kabellosen Scanner ablesen, damit der Signalauswerter 2 diese Daten paarweise auswertet.
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In der erfindungsgemäßen Ausführungsform in Bezug auf 3, 6, 9, 12 und 15 kann das Netzteil 24 ein Akku, eine Netzversorgung oder Solarenergie sein. Falls das Netzteil 24 eine Minimalkapazität erreicht hat, gibt der Mikroprozessor 21 über die Warneinheit 28 einen Alarm für unverzüglichen Wechsel oder Instandsetzung des Netzteils 24 aus.
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In der erfindungsgemäßen Ausführungsform in Bezug auf 22 soll der Signalauswerter 2 den festen Sitz des Induzierrings 1 auf einen Vorgabeparameter gemäß einem festgelegten Intervall kontrollieren und dann die Daten an eine Peripherie (beispielsweise Anzugsregler 91 oder Cloud-Server 92) übertragen. Alternativ kann die Peripherie (beispielsweise Anzugsregler 91 oder Cloud-Server 92) mit der Speichereinheit 26 des Signalauswerters 2 drahtgestützt oder drahtlos elektrisch verbunden sein, um den festen Sitz des Induzierrings 1 auf einen Vorgabeparameter zu kontrollieren. Wenn die Schraube 5, wie oben genannt, durch das Achsloch 111 im Grundkörper 11, das Durchgangsloch 71 des befestigten Teils 7 und das Gewindeloch 81 des verriegelten Teils 8 gesteckt wird, um das befestigte Teil 7 und das verriegelte Teil 8 festzuziehen, empfängt der Mikroprozessor 21 des Signalauswerters 2 über den Signaltransmitter 25 die Dehnungsmesswerte des Induzierrings 1, um die Schwankung der Anzugskräfte kontinuierlich auszuwerten und die Ergebnisse gleichzeitig drahtgestützt (z. B. RS485) oder drahtlos (z. B. RF-Antenne) an den Anzugsregler 91 eines elektrischen oder pneumatischen Drehmomentschlüssels (siehe 22) auszugeben. Der Anzugsregler 91 ist für pneumatische, elektrische oder hydraulische Energiequelle tauglich. Wenn das durch den Anzugsregler 91 festgelegte Anzugsmoment erreicht worden ist, schaltet der Anzugsregler 91 das Drehmoment ab und gibt eine akustische oder optische Warnung aus. Nach der Festziehung rasten mehrere Bogenrippen 1131 der Bogenrippenflächen 113 in den beiden Stirnflächen des Induzierrings 1 (siehe 1 und 4) jeweils in die Unterseite des Schraubenkopfs 51 der Schraube 5 sowie die Oberseite des befestigten Teils 7 ein, so dass der Induzierring 1 mit den Lockerungsschutzteilen an den beiden Stirnflächen die Lockerung der Schraube 5 aufgrund mechanischer Vibration verhindern kann. Wie aus 22 ersichtlich, kann der Induzierring 1 über den Signalauswerter 2 an den Gateway 29 und einen umliegenden Wächter (z. B. Cloud-Server 92) elektrisch angeschlossen werden, um eine Fernüberwachung auszuführen. Der Gateway 29 lässt sich je nach Bedarf zusätzlich mit einem Lagebestimmungsgerät (z. B. GPS) oder einer Blitzschutzeinrichtung für die Anwendung im Freien ausrüsten, um die Position der Schraube 5 und die Anzugskräfte nach bestimmten Vorgabeparametern an einen Cloud-Server 92 zur Fernüberwachung zu senden. Falls die Anzugskraft der Schraube 5 einen Standardbereich überschritten hat, gibt die Warneinheit 28 des Signalauswerters 2 oder der Anzugsregler 91 sofort eine entsprechende Warnung aus. Darüber hinaus können mehrere Signalauswerter 2 an einen Gateway 29 elektrisch angeschlossen werden und dann Weiterleitungen an eine umliegende Einrichtung wie der Anzugsregler 91 oder der Cloud-Server 92 erfolgen. Der Signalauswerter 2 lässt sich auch von dem Induzierring 1 trennen. In dem Fall hat an den Stirnflächen des Induzierrings 1 oder an geeigneter Stelle der Buchse 13 des Induzierrings 1 eine Etikettierung anzukleben, mit welcher die Kontrollparameter wie Seriennummer, zweidimensionale Barcodes oder RFID des Induzierrings 1 identifiziert oder abgelesen werden können. Falls der Induzierring 1 mit dem Signalauswerter 2 elektrisch verbunden ist, kann der Signalauswerter 2 die Kontrollparameter des Induzierrings 1 ermitteln, damit die Auswertung der Anzugskräfte und sonstige Verarbeitungen wie Speicherung, Übertragung oder Überwachung erfolgen. In diesem Zusammenhang kann der erfindungsgemäße Induktionsunterlegring nicht nur den festen Sitz der Schraube 5 erfassen, sondern auch Anzugszustände der festgezogenen Schraube stets überwachen. Dadurch kann eine dauerhafte Zusammenbausicherheit gewährleistet werden, indem die Anzugszustände nachträglich stets überwacht werden. Mit den auf der Speichereinheit 26 des Signalauswerters 2 abgelegten Bauinformationen kann den relevanten Verantwortungen nachgefolgt werden.
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In den obigen Kapiteln sind die bevorzugten Ausführungsbeispiele dargestellt. Es ist jedoch zu bemerken, dass diese bevorzugten Ausführungsbeispiele den Bereich der Erfindung nicht einschränken, sondern nur zur Beschreibung der Erfindung dienen. In diesem Zusammenhang werden alle neuen, in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarten Einzel- und Kombinationsmerkmale als erfindungswesentlich angesehen. Es sind ausschließlich die nachfolgenden Patentansprüche für den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung gültig.
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Bezugszeichenliste
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- 1)
- Induzierring
- 11)
- Grundkörper
- 111)
- Achsloch
- 112)
- Rille
- 113)
- Bogenrippenfläche
- 1131)
- Bogenrippe
- 1132)
- Rampenwinkel
- 114)
- Keilnockenfläche
- 1141)
- Keilnocken
- 1142)
- Neigungswinkel
- 12)
- Fühlerzelle
- 121)
- Signalleitung
- 13)
- Buchse
- 2)
- Signalauswerter
- 20)
- Anschlusskopf
- 21)
- Mikroprozessor
- 22)
- Signalverstärker
- 23)
- Druckschalterpaar
- 24)
- Netzteil
- 25)
- Signaltransmitter
- 26)
- Speichereinheit
- 27)
- RF-Antenne
- 28)
- Warneinheit
- 29)
- Gateway
- 3)
- Anschlussleitung
- 31)
- Einzelstecker-Anschlusskabel
- 32)
- Doppelstecker-Anschlusskabel
- 311)
- Verbinder
- 312)
- Anschlusskopf
- 4)
- Lockerungsschutzscheibe
- 41)
- Keilnockenfläche
- 411)
- Keilnocken
- 412)
- Neigungswinkel
- 42)
- gezackte Rippenfläche
- 421)
- gezackte Rippe
- 422)
- Neigungswinkel
- 5)
- Schraube
- 51)
- Schraubenkopf
- 52)
- Gewinde
- 53)
- Steigungswinkel
- 6)
- Peripherie
- 7)
- befestigtes Teil
- 71)
- Durchgangsloch
- 72)
- Standardwägezelle
- 721)
- Durchgangsloch
- 73)
- Kraftantrieb
- 8)
- verriegeltes Teil
- 81)
- Gewindeloch
- 91)
- Anzugsregler
- 92)
- Cloud-Server
