DE112018004609T5

DE112018004609T5 - Vorspannungsdetektierbare Schraubenvorrichtung

Info

Publication number: DE112018004609T5
Application number: DE112018004609.5T
Authority: DE
Inventors: Yuji Kubota; Hirofumi Suzuki; Takamitsu Tomiyama
Original assignee: THK Co Ltd
Current assignee: THK Co Ltd
Priority date: 2017-10-19
Filing date: 2018-10-12
Publication date: 2020-08-13
Also published as: TW201923260A; CN111247358A; US11320028B2; US20210190186A1; TWI773840B; KR102576963B1; KR20200072504A; CN111247358B; WO2019078105A1

Abstract

In einer Schraubvorrichtung, bei der eine Unterlegscheibe zwischen zwei Muttern angeordnet ist, ist eine Schraubvorrichtung vorgesehen, die eine Vorspannung erkennen kann. Die vorspannungsdetektierbare Schraubvorrichtung umfasst: zwei Muttern (2, 3); eine Unterlegscheibe (4), die zwischen den beiden Muttern (2, 3) angeordnet und zusammengedrückt ist; einen Kopplungsabschnitt (25, 26), der so konfiguriert ist, dass die beiden Muttern (2, 3) so gekoppelt werden, dass sie nicht in der Lage sind, sich relativ zueinander zu drehen; und einen Kraftsensor (31) zum Detektieren der Vorspannung. Eine Kontaktfläche (11) von mindestens einer (2) der beiden Muttern (2, 3) mit der Unterlegscheibe (4) ist mit einer Aussparung (12) versehen, die von dem Kupplungsabschnitt (25, 26) so beabstandet ist, dass die Kontaktfläche reduziert wird. Der Kraftsensor (31) ist in der Nähe der Aussparung (12) an einer Außenfläche (P1-1) der Unterlegscheibe (4) angebracht.

Description

Technischer Bereich
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schraubvorrichtung, die eine Vorspannung erkennen kann, bei der eine Unterlegscheibe zur Vorspannung zwischen zwei Muttern angeordnet ist.
Technischer Hintergrund
Eine Schraubenvorrichtung umfasst eine Schraubenwelle, eine Mutter und eine Vielzahl von Wälzkörpern wie z.B. Kugeln, die zwischen der Schraubenwelle und der Mutter angeordnet sind. Wenn eine der Schraubenwelle oder die Mutter gedreht wird, führt die andere eine lineare Bewegung aus. Die Schraubvorrichtung wird als ein Maschinenelement verwendet, das die Drehung in eine lineare Bewegung umwandelt oder die lineare Bewegung in eine Drehung umwandelt. Während sich die Schraubenwelle dreht, führt der Wälzkörper eine Wälzbewegung aus. Dementsprechend gibt es Merkmale, mit denen der Reibungswiderstand reduziert und der Wirkungsgrad verbessert werden kann.
Als bekannte Schraubenvorrichtung ist eine Doppelmutter-Schraubenvorrichtung bekannt, bei der eine Unterlegscheibe zur Vorspannung zwischen zwei Muttern angeordnet ist. Die Unterlegscheibe wird zwischen den beiden Muttern sandwichartig eingelegt und komprimiert. Die beiden Muttern sind durch Schlüssel als Kupplungsabschnitte so miteinander verbunden, dass sie sich nicht relativ zueinander drehen können. Die beiden Muttern sind so gekoppelt, dass sie sich nicht drehen können; dementsprechend ist es möglich, einen Zustand beizubehalten, in dem die Unterlegscheibe durch die beiden Muttern zusammengedrückt wird. Die beiden Muttern werden durch die Reaktionskraft der Unterlegscheibe so vorgespannt, dass Lücken in axialer Richtung vermieden werden. Die Vorspannung ermöglicht eine Verbesserung der Steifigkeit und der Positioniergenauigkeit der Schraubenvorrichtung.
In der Patentliteratur 1 wird als eine Schraubenvorrichtung offenbart, die eine Vorspannung erkennen kann, eine Schraubvorrichtung, bei der die Endflächen zweier Muttern in axialer Richtung einander zugewandt sind, wobei die Endfläche einer der beiden Muttern mit einem Vorsprung und die Endfläche der anderen Mutter mit einer Aussparung versehen ist, die den Vorsprung aufnimmt. Eine Druckschraube drückt den Vorsprung in Umfangsrichtung, und die Phase um die Achse der einen der Muttern wird gegenüber der der anderen Mutter verschoben. Entsprechend wird eine Vorspannung erzeugt. Zwischen den beiden Muttern befindet sich keine Unterlegscheibe, und ein Kraftsensor ist zwischen den beiden Muttern angeordnet. Der Kraftsensor kann die auf die beiden Muttern wirkende axiale Vorspannung erkennen.
Zitierliste
Patent-Literatur
Patentliteratur 1: JP 2016-223493 A
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Wenn eine Schraubenvorrichtung über einen längeren Zeitraum verwendet wird, verschleißen Wälzkörper, eine Schraubenwelle und Muttern, und die den beiden Muttern zugeführte Vorspannung nimmt ab. Folglich nehmen die Positioniergenauigkeit und die Steifigkeit der Schraubenvorrichtung ab. Wenn die Vorspannung detektiert werden kann, kann die Schraubenvorrichtung ausgewechselt werden, bevor die Positioniergenauigkeit und die Steifigkeit abnehmen. Bei der bekannten Schraubenvorrichtung, bei der die Unterlegscheibe vorgesehen wird, besteht jedoch das Problem, dass die Vorspannung nur schwer zu erkennen ist. Dies liegt daran, dass selbst wenn ein Kraftsensor (z.B. ein Dehnungsmessstreifen), der eine Axialkraft erfasst, an einer Außenfläche der Unterlegscheibe angebracht ist, die axiale Dehnung der Unterlegscheibe gering ist; dementsprechend ist die Ausgabe des Kraftsensors klein. Daher gibt es z.B. Probleme, dass die Ausgabe des Kraftsensors anfällig für den Einfluss von Rauschen ist und die Messauflösung des Kraftsensors gering ist.
Bei der in Patentliteratur 1 beschriebenen Schraubenvorrichtung ist der Kraftsensor zwischen den beiden Muttern eingeklemmt. Entsprechend kann die Leistung des Kraftsensors erhöht werden. Allerdings ist zwischen den beiden Muttern keine Unterlegscheibe angeordnet. Dementsprechend gibt es Probleme, dass die Vorspannung nicht stabil ist und die Steifigkeit der Mutter abnimmt.
Ein Ziel dieser Erfindung ist daher die Bereitstellung einer Schraubenvorrichtung, die eine Vorspannung in einer Schraubenvorrichtung erkennen kann, bei der eine Unterlegscheibe zwischen zwei Muttern angeordnet ist.
Lösung des Problems
Um die oben genannten Probleme zu lösen, ist ein Aspekt der vorliegenden Erfindung eine vorspannungsdetektierbare Schraubenvorrichtung enthaltend: eine Schraubenwelle mit einer schraubenförmigen äußeren Nut; zwei auf die Schraubenwelle montierte Muttern, wobei die beiden Muttern eine schraubenförmige innere Nut aufweisen, die der äußeren Nut gegenüberliegt; eine Vielzahl von Wälzkörpern, die zwischen der äußeren Nut der Schraubenwelle und der inneren Nut jeder der beiden Muttern angeordnet sind; eine zwischen den beiden Muttern sandwichartig eingelegte und zusammengedrückte Unterlegscheibe; einen Kupplungsabschnitt, der so konfiguriert ist, dass die beiden Muttern so miteinander verbunden werden, dass sie nicht in der Lage sind, sich relativ zueinander zu drehen; und einen Kraftsensor zum Erfassen einer Vorspannung, wobei eine Kontaktfläche von mindestens einer der beiden Muttern mit der Unterlegscheibe und/oder eine Kontaktfläche der Unterlegscheibe mit mindestens einer der beiden Muttern mit einer Aussparung versehen ist, die von dem Kupplungsabschnitt so beabstandet ist, dass die Kontaktfläche verringert wird, und der Kraftsensor in der Nähe der Aussparung auf einer Außenfläche der Unterlegscheibe und/oder einer Außenfläche von mindestens einer der beiden Muttern angebracht ist.
Um die oben genannten Probleme zu lösen, ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung eine vorspannungsdetektierbare Schraubenvorrichtung enthaltend: eine Schraubenwelle mit einer schraubenförmigen äußeren Nut; zwei auf die Schraubenwelle montierte Muttern, wobei die beiden Muttern eine schraubenförmige innere Nut aufweisen, die der äußeren Nut gegenüberliegt; eine Vielzahl von Wälzkörpern, die zwischen der äußeren Nut der Schraubenwelle und der inneren Nut jeder der beiden Muttern angeordnet sind; eine zwischen den beiden Muttern sandwichartig eingelegte und zusammengedrücktes Unterlegscheibe; einen Kupplungsabschnitt, der so konfiguriert ist, dass er die beiden Muttern so koppelt, dass sie nicht in der Lage sind, sich relativ zueinander zu drehen; und einen Kraftsensor zum Erfassen einer Vorlast, wobei die Unterlegscheibe mit mindestens einem Loch versehen ist, das von dem Kupplungsabschnitt beabstandet ist, und der Kraftsensor in der Nähe des Lochs an einer Außenfläche der Unterlegscheibe angebracht ist.
Vorteilhafte Auswirkungen der Erfindung
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Aussparung in der Kontaktfläche zwischen Mutter und Unterlegscheibe so vorgesehen, dass die Kontaktfläche reduziert wird. Dementsprechend kann die durch Kraft/Kontaktfläche (Spannung = Kraft/Kontaktfläche) dargestellte Spannung lokal erhöht werden. Der Kraftsensor wird in der Nähe der Aussparung auf der Außenfläche der Unterlegscheibe und/oder der Außenfläche der Mutter angebracht, wo die Spannung erhöht wurde. Entsprechend kann die Leistung des Kraftsensors erhöht werden. Außerdem wirkt eine Rotationskraft auf den Kupplungsabschnitt. Dementsprechend ist die Aussparung von dem Kupplungsabschnitt beabstandet. Folglich kann die vom Kraftsensor erfasste, der Vorspannung überlagerte Rotationskraft reduziert werden, und es ist möglich, die Vorspannung eindeutig zu erkennen.
Nach einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Steifigkeit der Außenfläche der Unterlegscheibe in der Nähe des Lochs lokal zu verringern, während die Steifigkeit der gesamten Unterlegscheibe bis zu einem gewissen Grad erhalten bleibt. Der Kraftsensor wird an der Außenfläche der Unterlegscheibe angebracht, wo die Steifigkeit lokal reduziert wurde. Dementsprechend ist es möglich, die Ausgabe des Kraftsensors zu erhöhen und die Vorspannung mit höherer Auflösung zu erfassen. Außerdem wirkt eine Rotationskraft auf den Kupplungsabschnitt. Dementsprechend ist das Loch vom Kupplungsabschnitt beabstandet. Folglich kann die vom Kraftsensor erfasste, der Vorspannung überlagerte Rotationskraft reduziert werden, und es ist möglich, die Vorspannung eindeutig zu erfassen.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung einer vorspannungsdetektierbaren Schraubenvorrichtung einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Seitenansicht der vorspannungsdetektierbaren Schraubenvorrichtung der ersten Ausführungsform.
3 ist eine Ansicht des Pfeils entlang der Linie IV-IV in 2.
4 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Mutter der vorspannungsdetektierbaren Schraubenvorrichtung der ersten Ausführungsform.
5 ist eine schematische Seitenansicht der vorspannungsdetektierbaren Schraubenvorrichtung der ersten Ausführungsform.
6 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung einer vorspannungsdetektierbaren Schraubvorrichtung einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
7 ist ein Diagramm, das die Ergebnisse einer FEM-Analyse veranschaulicht.
8 ist ein Diagramm, das die Testergebnisse veranschaulicht.
9 ist eine perspektivische einer vorspannungsdetektierbaren Schraubenvorrichtung einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
10 ist eine Seitenansicht der vorspannungsdetektierbaren Schraubenvorrichtung der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
11 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Mutter der vorspannungsdetektierbaren Schraubenvorrichtung der dritten Ausführungsform.
12 ist eine perspektivische Ansicht einer Unterlegscheibe der vorspannungserkennenden Schraubeneinrichtung der dritten Ausführungsform.
13 ist eine Ansicht des Pfeils entlang der Linie XIII-XIII in 10.
14 ist eine schematische Seitenansicht der vorspannungsdetektierbaren Schraubenvorrichtung der dritten Ausführungsform.
15 ist eine perspektivische Ansicht einer Unterlegscheibe einer vorspannungsdetektierbaren Schraubenvorrichtung einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
16 ist eine seitliche Teilansicht der Unterlegscheibe der vorspannungsdetektierbaren Schraubenvorrichtung der vierten Ausführungsform.
17 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung einer vorspannungsdetektierbaren Schraubenvorrichtung einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
18 ist ein Diagramm, das die Ergebnisse einer FEM-Analyse veranschaulicht.
19 ist ein Diagramm, das die Testergebnisse veranschaulicht.

Beschreibung der Ausführungsformen
Eine vorspannungsdetektierbare Schraubenvorrichtung (im Folgenden einfach als Schraubenvorrichtung bezeichnet) von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen ausführlich beschrieben. Die Schraubenvorrichtung der vorliegenden Erfindung kann jedoch in verschiedenen Modi ausgeführt werden und ist nicht auf die in der Beschreibung beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Die Ausführungsformen werden in der Absicht bereitgestellt, den Fachleuten durch vollständige Offenlegung der Beschreibung ein vollständiges Verständnis der Reichweite der Erfindung zu ermöglichen.
(Erste Ausführungsform)
1 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Schraubenvorrichtung einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 2 zeigt eine Seitenansicht davon. Die Schraubenvorrichtung der Ausführungsform ist eine so genannte Doppelmutter-Kugelgewindeschraubenvorrichtung und weist eine Schraubenwelle 1, zwei Muttern 2 und 3, eine zwischen den beiden Muttern 2 und 3 sandwichartig eingefügten Unterlegscheibe 4 und Kugeln 5 und 6 als Wälzkörper, die zwischen der Schraubenwelle 1 und jeder der beiden Muttern 2 und 3 angeordnet sind, auf.
Eine schraubenförmige äußere Nut 1a ist in einer Außenfläche der Schraubenwelle 1 ausgebildet. Die Kugeln 5 und 6 rollen entlang der äußeren Nut 1a. Die Querschnittsform der äußeren Nut 1a ist ein gotischer Bogen oder ein Kreisbogen.
Die beiden Muttern 2 und 3 werden an der Schraubenwelle 1 montiert. Die Muttern 2 und 3 haben eine im Wesentlichen tubusförmige Form. Innere Nuten 2a und 3a, die der äußeren Nut 1a der Schraubenwelle 1 gegenüberliegen, sind in den Innenflächen der Muttern 2 und 3 ausgebildet. Die Querschnittsform der inneren Nuten 2a und 3a ist ein gotischer Bogen oder ein Kreisbogen. Die Mutter 3, die eine der beiden Muttern ist, ist mit einem Flansch 3b versehen, der an einem Gegenstück befestigt wird. Die andere Mutter 2 ist nicht mit einem Flansch versehen.
Wie in 2 dargestellt, bildet sich zwischen der äußeren Nut 1a der Schraubenwelle 1 und der inneren Nut 2a der Mutter 2 ein schraubenförmiger Pfad 7, in der die Kugeln 5 (siehe 1) angeordnet sind. Die Mutter 2 ist mit einem Rücklaufpfad 8 versehen, die mit dem einen Ende und dem anderen Ende des Pfades 7 so verbunden ist, dass die Kugeln 5 umlaufen können. Der schraubenförmige Pfad 7 und eine Mittellinie des Rücklaufpfades 8 sind in 2 durch Punkt- und Strichlinien gekennzeichnet. In der Ausführungsform umfasst der Rücklaufpfad 8 ein in der Mutter 2 vorgesehenes Durchgangsloch 8a und ein Paar von Wendepfaden 8b, die die Durchgangslöcher 8a und den Pfad 7 verbinden. Die Wendepfade 8b sind in den Zirkulationsabschnitten 9a und 9b ausgebildet, die in axialer Richtung an den Endflächen der Mutter 2 befestigt sind. Der Zirkulationsabschnitt 9a oder 9b schöpft die auf dem Pfad 7 rollende Kugel 5 aus der äußeren Nut 1a der Schraubenwelle 1 und führt die Kugel 5 in das Durchgangsloch 8a. Die Kugel 5, die das Durchgangsloch 8a passiert hat, wird vom gegenüberliegenden Zirkulationsabschnitt 9a oder 9b wieder in den Pfad 7 zurückgeführt. Der Pfad 7, das Durchgangsloch 8a und die Wendepfade 8b sind ebenfalls in der Mutter 3 ausgebildet. Diese Konfigurationen sind die gleichen. Dementsprechend werden den Konfigurationen die gleichen Bezugszeichen zugeordnet, und Beschreibungen dieser Konfigurationen werden weggelassen.
Wie in einer perspektivischen Explosionszeichnung der Muttern 2 und 3 in 3 dargestellt, ist die Endfläche der Mutter 2 in axialer Richtung, d.h. eine Kontaktfläche 11 der Mutter 2 mit der Unterlegscheibe 4, zu einer im Wesentlichen ringförmigen Form geformt. Die im Wesentlichen ringförmige Kontaktfläche 11 ist mit einer Aussparung 12 versehen, in die der Zirkulationsabschnitt 9a eingesetzt ist (siehe 1). Eine Kontaktfläche 13 der Unterlegscheibe 4, die der Mutter 2 zugewandt ist, ist nicht mit einer Aussparung versehen.
Die Aussparung 12 umfasst eine Bodenfläche 12b und eine Seitenwand 12a. In der Ausführungsform ist die Aussparung 12, in axialer Richtung gesehen, im Wesentlichen bogenförmig ausgebildet und mündet in die Innen- und Außenflächen der Mutter 2 (siehe auch 4). Mit der Aussparung 12 wird an einer äußeren Umfangsseite der Kontaktfläche 11 ein dünner Abschnitt 14 gebildet, in dem die Dicke in radialer Richtung reduziert wird.
Wie in 2 dargestellt, ist die andere Endfläche der Mutter 2 in axialer Richtung ebenfalls mit einer Aussparung 15 versehen. Die Form der Aussparung 15 ist die gleiche wie die Form der Aussparung 12, wenn die Mutter 2 um 180 Grad um eine Achse senkrecht zur Papieroberfläche von 2 gedreht wird. In ähnlicher Weise ist eine Kontaktfläche 16 der Mutter 3 mit der Unterlegscheibe 4 ebenfalls mit einer Aussparung 17 versehen (siehe 1). Außerdem ist die andere Endfläche der Mutter 3 in axialer Richtung ebenfalls mit einer Aussparung 18 versehen (siehe 3).
Wie in 1 dargestellt, wird die der Unterlegscheibe 4 gegenüberliegende Endfläche der Mutter 2 mit einer ringförmigen Kappe 21 abgedeckt. Ebenso wird die der Unterlegscheibe 4 gegenüberliegende Stirnfläche der Mutter 3 mit einer ringförmigen Kappe 22 bedeckt. Die Kappen 21 und 22 werden mit Befestigungselementen wie Schrauben an den Muttern 2 und 3 befestigt.
Wie in 2 dargestellt, werden die Phasen der Durchgangslöcher 8a der beiden Muttern 2 und 3 in Umfangsrichtung in der Ausführungsform miteinander in Übereinstimmung gebracht. In der Seitenansicht von 2 sind der Zirkulationsabschnitt 9a der Mutter 2, die eine der benachbarten Muttern ist, und der Zirkulationsabschnitt 9b der anderen Mutter 3 versetzt angeordnet, d.h. der Zirkulationsabschnitt 9a der einen Mutter 2 ist hauptsächlich niedriger als das Durchgangsloch 8a und der Zirkulationsabschnitt 9b der anderen Mutter 3 ist hauptsächlich höher als das Durchgangsloch 8a angeordnet.
Wie in 3 dargestellt, sind die Schlüsselnuten 23 und 24 in den Außenflächen der gegenüberliegenden Endabschnitte der Muttern 2 und 3 ausgebildet. Die Schlüssel 25 und 26 (siehe 1) als Kupplungsabschnitte, die die beiden Muttern 2 und 3 drehfest miteinander verbinden, werden in die Schlüsselnuten 23 und 24 eingelegt. Die Schlüsselnuten 27, in denen die Schlüssel 25 und 26 eingesteckt sind, sind ebenfalls in der Unterlegscheibe 4 ausgebildet.
Wie in 1 dargestellt, wird die Unterlegscheibe 4 sandwichartig zwischen den beiden Muttern 2 und 3 eingelegt. Der Außendurchmesser der Unterlegscheibe 4 ist kleiner als der Außendurchmesser der Muttern 2 und 3 (siehe 4). Die Unterlegscheibe 4 hat eine Ringform und enthält ein Paar bogenförmiger geteilter Unterlegscheiben 4a und 4b, deren Zentralwinkel ungefähr 180 Grad betragen. Die Schlüsselnuten 27, in denen die Schlüssel 25 und 26 eingepasst sind, sind in den mittleren Abschnitten der Außenflächen der geteilten Unterlegscheiben 4a und 4b in Umfangsrichtung ausgebildet. Ein Paar ebener Flächen P1-1 und P1-2 ist auf beiden Seiten der Schlüsselnut 27 der geteilten Unterlegscheibe 4a in Umfangsrichtung ausgebildet. Eine Innenfläche der geteilten Unterlegscheibe 4a hat eine halbzylindrische Form. Ein Paar ebener Flächen P2-1 und P2-2 ist auf beiden Seiten der Schlüsselnut 27 der geteilten Unterlegscheibe 4b in Umfangsrichtung gebildet. Eine Innenfläche der geteilten Unterlegscheibe 4b ist zu einer halbzylindrischen Form geformt. Die Unterlegscheibe 4 kann auch aus einer einzigen Komponente geformt werden, ohne geteilt zu sein.
In axialer Richtung der Unterlegscheibe 4 in 4 gesehen, ist die Aussparung 12 in der Kontaktfläche der Mutter 2 vorgesehen. Dementsprechend ist die Kontaktfläche zwischen Mutter 2 und Unterlegscheibe 4 um die Fläche der Aussparung 12 reduziert. Die Kontaktfläche zwischen der Mutter 2 und der Unterlegscheibe 4 ist schraffiert.
Ein Kraftsensor 31 ist in der Nähe der Aussparung 12 an der Außenfläche der Unterlegscheibe 4 angebracht. Insbesondere ist der Kraftsensor 31 an der ebenen Fläche P1-1 befestigt, die eine der beiden ebenen Flächen P1-1 und P1-2 der geteilten Unterlegscheibe 4a ist. Der Kraftsensor 31 ist mit einem Klebstoff auf die ebene Fläche P1-1 geklebt. Wenn der Kraftsensor 31 auf der ebenen Fläche P1-1 befestigt ist, ist es möglich, die an dem Kraftsensor 31 auftretende Spannung zu reduzieren. Wie durch eine Punkt-und-Balken-Linie in 4 angedeutet, kann ein Kraftsensor 31' auch auf der ebenen Fläche P2-1 der geteilten Unterlegscheibe 4b befestigt sein. Dies liegt daran, dass, wie in 1 dargestellt, die ebene Fläche P2-1 in der Nähe der Aussparung 17 der Mutter 3 platziert wird.
Wie in 5 dargestellt, ist die Unterlegscheibe 4 zwischen den beiden Muttern 2 und 3 sandwichartig eingeklemmt und komprimiert. Der Kraftsensor 31 erfasst eine axiale Kraft, d.h. eine Vorspannung. Der Kraftsensor 31 ist z.B. ein Dehnungsmessstreifen und weist eine Harzbasis 31c und sensible Abschnitte 31a und 31b, die in die Harzbasis 31c eingebettet sind, um die Dehnung auf der Unterlegscheibe 4 zu messen. An die sensible Abschnitte 31a und 31b werden nicht dargestellte Leitungen angeschlossen. Die sensiblen Abschnitte 31a und 31b umfassen den ersten sensiblen Abschnitt 31a, der eine axiale Kraft erfasst, und den zweiten sensiblen Abschnitt 31b, der eine Umfangskraft erfasst. Es wird eine Differenz zwischen der Axialkraft und der Umfangskraft gemessen. Dementsprechend kann die aufgrund der thermischen Ausdehnung auftretende Axialkraft aufgehoben werden.
Wie in 4 dargestellt, ist, in axialer Richtung der Mutter gesehen, ein erster fächerförmiger virtueller Bereich (ein fächerförmiger Bereich mit einem zentralen Winkel θ1, der von Punkt- und Strichlinien umgeben ist; im Folgenden als θ1 bezeichnet) der Mutter 2, der durch die sensiblen Abschnitte 31a und 31b des Kraftsensors 31 begrenzt wird, in einem zweiten fächerförmigen virtuellen Bereich (ein fächerförmiger Bereich mit einem zentralen Winkel θ2, der von langen gestrichelten doppelt-kurz gestrichelten Linien umgeben ist; im Folgenden als θ2 bezeichnet) der Mutter 2, der durch die Aussparung 12 begrenzt wird, enthalten. Hier ist der erste fächerförmige virtuelle Bereich θ1 ein fächerförmiger Bereich mit einem zentralen Winkel von weniger als 180 Grad, wobei der fächerförmige Bereich durch eine Linie L1, die eine virtuelle Achslinie C der Mutter 2 und ein Ende der sensiblen Abschnitte 31a und 31b in Umfangsrichtung verbindet, und eine Linie L2, die die virtuelle Achslinie C und das andere Ende der der sensiblen Abschnitte 31a und 31b in Umfangsrichtung verbindet, begrenzt wird. Der zweite fächerförmige virtuelle Bereich θ2 ist ein fächerförmiger Bereich mit einem zentralen Winkel von weniger als 180 Grad, wobei der fächerförmige Bereich durch eine Linie L3, die die Linie C der virtuellen Achse und ein Ende der Aussparung 12 in Umfangsrichtung verbindet, und eine Linie L4, die die Linie C der virtuellen Achse und das andere Ende der Aussparung 12 in Umfangsrichtung verbindet, begrenzt wird.
Wie in 5 dargestellt, wird die Unterlegscheibe 4 zwischen den beiden Muttern 2 und 3 sandwichartig eingeklemmt und komprimiert. Die beiden Muttern 2 und 3 werden in axialer Richtung durch die Reaktionskraft der Unterlegscheibe 4 vorgespannt. Die Vorspannung wird durch den Kraftsensor 31 erfasst. Der Kraftsensor 31 ist an eine nicht illustrierte Verstärkerplatine angeschlossen. Die Verstärkerplatine gibt Ausgangsdaten aus, die durch die Digitalisierung eines Spannungssignals erhalten werden. Die Ausgangsdaten werden in ein nicht illustriertes Fehlerdiagnosesystem eingegeben. Das Fehlerdiagnosesystem kann einen Fehler beurteilen, indem es die Ausgangsdaten des Kraftsensors 31 mit einem vorgegebenen Schwellenwert vergleicht, oder es kann einen Fehler beurteilen, indem es die Ausgangsdaten des Kraftsensors 31 maschinell lernt, oder es kann einen Fehler beurteilen, indem es die Ausgangsdaten des Kraftsensors 31 mit künstlicher Intelligenz tiefgehend lernt. Darüber hinaus ist es auch möglich, das loT einzuführen und die Ausgangsdaten des Kraftsensors 31 über eine Internetleitung durch einen Sender in eine Cloud zu übertragen.
Die Auswirkungen der Schraubenvorrichtung der Ausführungsform werden nachfolgend beschrieben:

Die Aussparung 12 ist in der Kontaktfläche 11 der Mutter 2 mit der Unterlegscheibe 4 so vorgesehen, dass die Kontaktfläche reduziert wird. Dementsprechend kann die Spannung, die durch Kraft/Kontaktfläche (Spannung = Kraft/Kontaktfläche) repräsentiert wird, lokal erhöht werden. Der Kraftsensor 31 wird in der Nähe der Aussparung 12 an der Außenfläche der Unterlegscheibe 4 angebracht, wo die Spannung erhöht ist. Dementsprechend kann die Leistung des Kraftsensors 31 erhöht werden. Außerdem wirkt eine Rotationskraft auf die Schlüssel 25 und 26. Dementsprechend ist die Aussparung 12 von den Schlüsseln 25 und 26 beabstandet. Folglich kann die vom Kraftsensor 31 erfasste, der Vorspannung überlagerte Rotationskraft reduziert werden, und es ist möglich, die Vorspannung eindeutig zu erkennen.

Nach einer FEM-Analyse und den Testergebnissen (unten im Detail beschrieben) der Schraubenvorrichtung wurde festgestellt, dass an der Außenfläche der Unterlegscheibe 4 ohne Aussparung in einem großen Bereich höhere Spannungen auftreten als an der Außenfläche der Mutter 2 mit der Aussparung 12. Der Kraftsensor 31 ist an der Außenfläche der Unterlegscheibe 4 befestigt. Dementsprechend ist es möglich, die Leistung des Kraftsensors 31 im Vergleich zu einem Fall, bei dem der Kraftsensor 31 an der Außenfläche der Mutter 2 angebracht ist, weiter zu erhöhen.
In axialer Richtung der Mutter 2 gesehen, ist die erste fächerförmige virtuelle Fläche θ1 der Mutter 2, die durch die sensiblen Abschnitte 31a und 31b des Kraftsensors 31 begrenzt wird, in der zweiten fächerförmigen virtuellen Fläche θ2 der Mutter 2 enthalten, die durch die Aussparung 12 begrenzt wird. Dementsprechend kann die Spannung über die gesamte Fläche der sensiblen Abschnitte 31a und 31b des Kraftsensors 31 erhöht werden, und die Leistung des Kraftsensors 31 kann weiter erhöht werden.
Der Außendurchmesser der Unterlegscheibe 4 ist im Vergleich zum Außendurchmesser der Mutter 2 reduziert, so dass die auf die Außenfläche der Unterlegscheibe 4 wirkende Spannung weiter erhöht werden kann. Wenn umgekehrt der Außendurchmesser der Unterlegscheibe 4 im Vergleich zum Außendurchmesser der Mutter 2 vergrößert ist, kann die Spannung, die im Inneren der Unterlegscheibe 4 wirkt, erhöht werden, aber die Spannung, die auf die Außenfläche der Unterlegscheibe 4 wirkt, kann nicht erhöht werden.
Die Aussparung 12 ist die Aussparung 12 für den Zirkulationsabschnitt 9a zur Zirkulation der Kugeln 5. Dementsprechend ist es möglich, die Fläche der Aussparung 12 zu vergrößern und die Spannung, die auf die Außenfläche der Unterlegscheibe 4 wirkt, weiter zu erhöhen.
Die Unterlegscheibe 4 ist in zwei Teile geteilt, und die Schlüssel 25 und 26 werden in das Paar geteilter Unterlegscheiben 4a bzw. 4b eingelegt. Dementsprechend ist der Zusammenbau einfacher als in einem Fall, in dem die Unterlegscheibe 4 zu einer Ringform geformt ist, und eine Rotationskraft, die von den Schlüsseln 25 und 26 auf das Paar geteilter Unterlegscheiben 4a und 4b wirkt, kann reduziert werden.
Der Kraftsensor 31 umfasst den ersten sensiblen Abschnitt 31a, der eine axiale Kraft auf die Unterlegscheibe 4 erfasst, und den zweiten sensiblen Abschnitt 31b, der eine Umfangskraft auf die Unterlegscheibe 4 erfasst. Dementsprechend ist es möglich, eine Differenz zwischen der Axialkraft und der Umfangskraft zu messen und die durch die thermische Ausdehnung auftretende Axialkraft aufzuheben.
(Zweite Ausführungsform)
6 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Schraubenvorrichtung einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Schraubenvorrichtung der zweiten Ausführungsform umfasst auch eine Schraubenwelle 1, zwei Muttern 42 und 43, eine zwischen den beiden Muttern 42 und 43 sandwichartig eingelegte Unterlegscheibe 4 sowie zwischen der Spindel 1 und den beiden Muttern 42 und 43 angeordnete Kugeln 5 und 6. Die Konfigurationen der Schraubenwelle 1, der Unterlegscheibe 4 und der Kugeln 5 und 6 sind die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform. Dementsprechend werden der Schraubenwelle 1, der Unterlegscheibe 4 und den Kugeln 5 und 6 die gleichen Bezugszeichen zugeordnet, und Beschreibungen derselben werden weggelassen.
In der ersten Ausführungsform wird die Kugel 5 mit Hilfe des Zirkulationsabschnitts 9a, der in der Aussparung 12 der Kontaktfläche 11 der Mutter 2 angebracht ist, zirkuliert, in der zweiten Ausführung wird die Kugel 5 z.B. mit zwei Rücklaufrohren 42a zirkuliert. Ein flacher Abschnitt 42b ist auf einer Außenfläche der Mutter 42 ausgebildet. Die Rücklaufrohre 42a sind auf dem flachen Abschnitt 42b montiert. Das Rücklaufrohr 42a ist an seinen beiden Endabschnitten gebogen und zu einer Doppelgehäuseform geformt. Beide Endabschnitte des Rücklaufrohrs 42a durchdringen die Mutter 42 in axialer Richtung. Ein Endabschnitt des Rücklaufrohrs 42a ist mit einem Ende einer inneren Nut der Mutter 42 verbunden, und der andere Endabschnitt des Rücklaufrohrs 42a ist mit dem anderen Ende der inneren Nut der Mutter 42 verbunden. Die Kugel 5, die auf einem schraubenförmigen Pfad zwischen der äußeren Nut 1a der Schraubenwelle 1 und der inneren Nut der Mutter 42 rollt, wird an einem Endabschnitt des Rücklaufrohrs 42a aufgeschaufelt, passiert das Rücklaufrohr 42a und wird dann vom anderen Endabschnitt des Rücklaufrohrs 42a wieder auf den Pfad zurückgeführt. Rücklaufrohre 43a sind ebenfalls auf der Mutter 43 montiert.
Eine Kontaktfläche 44 der Mutter 42 mit der Unterlegscheibe 4 ist mit einer Aussparung 45 ähnlich der Aussparung 12 der Schraubenvorrichtung der ersten Ausführungsform versehen. In die Aussparung 45 ist kein Zirkulationsabschnitt eingeführt, und die Aussparung 45 ist innen hohl. Die Kontaktfläche 44 der Mutter 42 mit der Unterlegscheibe 4 ist mit der Aussparung 45 versehen; dementsprechend ist es möglich, die Leistung des Kraftsensors 31, der an der Außenfläche der Unterlegscheibe 4 angebracht ist, wie bei der Schraubvorrichtung der ersten Ausführung zu erhöhen.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Realisierung der Ausführungsformen beschränkt und kann in andere Ausführungsformen in einem Umfang modifiziert werden, der den Kern der vorliegenden Erfindung nicht verändert.
Bei den Ausführungsformen ist die Aussparung in der Kontaktfläche der Mutter mit der Unterlegscheibe vorgesehen. Die Aussparung kann jedoch auch in der Kontaktfläche der Unterlegscheibe mit der Mutter vorgesehen werden.
Bei den Ausführungsformen ist der Kraftsensor an der Außenfläche der Unterlegscheibe befestigt. Hohe Spannungen treten jedoch auch in der Nähe der Aussparung auf der Außenfläche der Mutter auf. Dementsprechend kann der Kraftsensor auch an der Außenfläche der Mutter angebracht werden (siehe ein erstes Beispiel, das unten beschrieben wird). Wenn der Kraftsensor an der Außenfläche der Mutter angebracht wird, wird der Kraftsensor auf der Seite der Unterlegscheibe in Bezug auf den schraubenförmigen Pfad zwischen der äußeren Nut der Schraubenwelle und der inneren Nut der Mutter angebracht.
In den Ausführungsformen umfasst der sensible Abschnitt des Kraftsensors den ersten sensiblen Abschnitt, der eine axiale Kraft erfasst, und den zweiten sensiblen Abschnitt, der eine Umfangskraft erfasst. Er kann jedoch auch so konfiguriert werden, dass der sensible Abschnitt des Kraftsensors nur den ersten sensiblen Abschnitt umfasst, der eine Axialkraft erfasst, und dass ein Kraftsensor, der eine Umfangskraft erfasst, auf einer anderen flachen Oberfläche vorgesehen ist.
(Dritte Ausführungsform)
9 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Schraubenvorrichtung einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 10 zeigt eine Seitenansicht davon. Die Schraubenvorrichtung der Ausführungsform ist eine so genannte Doppelmutter-Kugelschraubenvorrichtung und weist eine Schraubenwelle 51, zwei Muttern 52 und 53, eine zwischen den beiden Muttern 52 und 53 sandwichartig angeordneten Unterlegscheibe 54 und den Kugeln 55 und 56 als Wälzkörper auf, die zwischen der Gewindespindel 51 und jeder der beiden Muttern 52 und 53 angeordnet sind.
Eine schraubenförmige äußere Nut 51a ist in einer Außenfläche der Schraubenwelle 51 ausgebildet. Die Kugeln 55 und 56 rollen entlang der äußeren Nut 51a. Die Querschnittsform der äußeren Nut 51a ist ein gotischer Bogen oder ein Kreisbogen.
Die beiden Muttern 52 und 53 sind an der Schraubenwelle 51 montiert. Die Muttern 52 und 53 haben eine im Wesentlichen tubusförmige Form. Die inneren Nuten 52a und 53a, die der äußeren Nut 51a der Schraubenwelle 51 gegenüberliegen, sind in den Innenflächen der Muttern 52 und 53 ausgebildet. Die Querschnittsform der inneren Nuten 52a und 53a ist ein gotischer Bogen oder ein Kreisbogen. Die Mutter 53, die eine der beiden Muttern ist, ist mit einem Flansch 53b versehen, der an einem Gegenstück befestigt wird. Die andere Mutter 52 ist nicht mit einem Flansch versehen.
Wie in 10 dargestellt, wird zwischen der äußeren Nut 51a der Schraubenwelle 51 und der inneren Nut 52a der Mutter 52 ein schraubenförmiger Pfad 57 gebildet. Die Kugeln 55 (siehe 9) sind in dem Pfad 57 angeordnet. Die Mutter 52 ist mit einem Rücklaufpfad 58 versehen, der mit dem einen Ende und dem anderen Ende des Pfads 57 so verbunden ist, dass die Kugeln 55 umlaufen können. Der schraubenförmige Pfad 57 und eine Mittellinie des Rücklaufpfads 58 sind in 10 durch Punkt- und Strichlinien gekennzeichnet. In der Ausführungsform enthält der Rücklaufpfad 58 ein in der Mutter 52 vorgesehene Durchgangloch 58a und ein Paar von Wendepfaden 58b, die das Durchgangsloch 58a und den Pfad 57 verbinden. Die Wendepfade 58b sind in den Zirkulationsabschnitten 59a und 59b ausgebildet, die in axialer Richtung an den Endflächen der Mutter 52 befestigt sind. Der Zirkulationsabschnitt 59a oder 59b schöpft die Kugel 55, die in dem Pfad 57 rollt, aus der äußeren Nut 51a der Schraubenwelle 51 und führt die Kugel 55 in das Durchgangsloch 58a. Die Kugel 55, die das Durchgangsloch 58a passiert hat, wird vom gegenüberliegenden Zirkulationsabschnitt 59a oder 59b wieder in den Pfad 57 zurückgeführt. Der Pfad 57, das Durchgangsloch 58a und die Wendepfade 58b sind ebenfalls in der Mutter 53 ausgebildet. Deren Konfigurationen sind die gleichen. Dementsprechend werden den Konfigurationen die gleichen Bezugszeichen zugeordnet, und Beschreibungen dieser Konfigurationen werden weggelassen.
Wie in einer perspektivischen Explosionszeichnung der Muttern 52 und 53 in 11 dargestellt, ist die Endfläche der Mutter 52 in axialer Richtung, d.h. eine Kontaktfläche 61 der Mutter 52 mit der Unterlegscheibe 54, in einer im Wesentlichen ringförmigen Form geformt. Die im Wesentlichen ringförmige Kontaktfläche 61 ist mit einer Aussparung 62 versehen, in die der Zirkulationsabschnitt 59a eingesetzt wird (siehe 9). Eine Kontaktfläche 63 der Unterlegscheibe 54 mit der Mutter 52 ist eine ebene Fläche.
Wie in 10 dargestellt, ist die andere Endfläche der Mutter 52 in axialer Richtung ebenfalls mit einer Aussparung 65 versehen, in die der Zirkulationsabschnitt 59b eingesetzt ist. Die Form der Aussparung 65 entspricht der Form der Aussparung 62, wenn die Mutter 52 um 180 Grad um eine Achse senkrecht zur Papieroberfläche von 10 gedreht wird. Eine Kontaktfläche 66 der Mutter 53 mit der Unterlegscheibe 54 ist ebenfalls mit einer Aussparung 67 versehen (siehe 9), in die der Zirkulationsabschnitt 59b eingesetzt ist. Darüber hinaus ist die andere Stirnfläche der Mutter 53 in axialer Richtung ebenfalls mit einer Aussparung 68 (siehe 11) versehen, in die der Zirkulationsabschnitt 59a eingesetzt ist.
Wie in 9 dargestellt, ist die der Unterlegscheibe 54 gegenüberliegende Endfläche der Mutter 52 mit einer ringförmigen Kappe 71 abgedeckt. Ebenso ist die der Unterlegscheibe 54 gegenüberliegende Endfläche der Mutter 53 mit einer ringförmigen Kappe 72 bedeckt. Die Kappen 71 und 72 werden mit Befestigungselementen wie Schrauben an den Muttern 52 und 53 befestigt.
Wie in 10 dargestellt, werden die Phasen der Durchgangslöcher 58a der beiden Muttern 52 und 53 in Umfangsrichtung in der Ausführungsform miteinander in Übereinstimmung gebracht. In der Seitenansicht von 10 sind der Zirkulationsabschnitt 59a der Mutter 52, der eine der benachbarten Muttern ist, und der Zirkulationsabschnitt 59b der anderen Mutter 53 versetzt angeordnet, d.h. der Zirkulationsabschnitt 59a der einen Mutter 52 ist hauptsächlich niedriger als das Durchgangsloch 58a und der Zirkulationsabschnitt 59b der anderen Mutter 53 ist hauptsächlich höher als das Durchgangsloch 58a angeordnet.
Wie in 11 dargestellt, sind die Schlüsselnuten 73 und 74 in den Außenflächen der gegenüberliegenden Endabschnitte der Muttern 52 und 53 ausgebildet. Wie in 9 dargestellt, sind die Schlüssel 75 und 76 als Kupplungsabschnitte, die die beiden Muttern 52 und 53 drehfest miteinander verbinden, in den Schlüsselnuten 73 und 74 angebracht. Die Schlüsselnuten 77, in denen die Schlüssel 75 und 76 montiert sind, sind ebenfalls in der Unterlegscheibe 54 ausgebildet.
Wie in 12 dargestellt, hat die Unterlegscheibe 54 eine Ringform und enthält ein Paar bogenförmiger geteilter Unterlegscheiben 54a und 54b, deren zentraler Winkel etwa 180 Grad beträgt. Der Außendurchmesser der Unterlegscheibe 54 ist kleiner als der Außendurchmesser der Muttern 52 und 53 (siehe 13). Die Schlüsselnuten 77, in denen die Schlüssel 75 und 76 eingepasst sind, sind in den zentralen Abschnitten der Außenflächen der geteilten Unterlegscheiben 54a und 54b in Umfangsrichtung ausgebildet. Ein Paar ebener Flächen P1-1 und P1-2 ist auf beiden Seiten der Schlüsselnut 77 der geteilten Unterlegscheibe 54a in Umfangsrichtung ausgebildet. Ein Paar ebener Flächen P2-1 und P2-2 ist auf beiden Seiten der Schlüsselnut 77 der geteilten Unterlegscheibe 54b in Umfangsrichtung gebildet. Die Unterlegscheibe 54 kann auch aus einer einzigen Komponente gebildet werden, ohne geteilt zu sein.
Eine Vielzahl von axialen Löchern 82a, 82b und 82c, die sich in axialer Richtung der Unterlegscheibe 54 erstrecken, ist in jeder der geteilten Unterlegscheiben 54a und 54b vorgesehen. Insbesondere sind beispielsweise drei Löcher 82a, 82b und 82c unter jeder der flachen Oberflächen P1-1, P1-2, P2-1 und P2-2 der geteilten Unterlegscheiben 54a und 54b vorgesehen. Die Löcher 82a, 82b und 82c dringen von einer Endfläche zur anderen Endfläche der Unterlegscheibe 54 in axialer Richtung ein. Die Löcher 82a, 82b und 82c haben eine zylindrische Form.
Wie in axialer Richtung der Unterlegscheibe 54 in 13 gesehen, ist ein Kraftsensor 81 in der Nähe der Löcher 82a, 82b und 82c auf der Außenfläche der Unterlegscheibe 54 angebracht. Der Kraftsensor 81 ist an der ebenen Fläche P2-1 befestigt, die eine der beiden ebenen Flächen P2-1 und P2-2 der geteilten Unterlegscheibe 54b ist. Die ebene Fläche P2-1 befindet sich in der Nähe der Aussparung 67 (siehe 9) der Mutter 53. Wie durch eine Punkt-und-Strichlinie in 13 angedeutet, kann auch ein Kraftsensor 81' an der ebenen Fläche P1-1 der geteilten Unterlegscheibe 54a angebracht sein. Dies liegt daran, dass, wie in 9 dargestellt, die ebene Fläche P1-1 in der Nähe der Aussparung 62 der Mutter 52 liegt. Der Kraftsensor 81 wird mit einem Klebstoff auf die ebene Fläche P2-1 geklebt. Wenn der Kraftsensor 81 auf der ebenen Fläche P2-1 befestigt ist, ist es möglich, die auf dem Kraftsensor 81 auftretende Spannung zu reduzieren.
Wie in 14 dargestellt, ist der Kraftsensor 81 z.B. ein Dehnungsmessstreifen und umfasst eine Harzbasis 81c sowie die sensiblen Abschnitte 81a und 81b, die in die Harzbasis 81c eingebettet sind, um die Dehnung auf der Unterlegscheibe 54 zu messen. An die sensiblen Abschnitte 81a und 81b sind nicht dargestellte Leitungen angeschlossen. Die sensiblen Abschnitte 81a und 81b umfassen den ersten sensiblen Abschnitt 81a, der eine axiale Kraft erfasst, und den zweiten sensiblen Abschnitt 81b, der eine Umfangskraft erfasst. Es wird eine Differenz zwischen der Axialkraft und der Umfangskraft gemessen. Dementsprechend kann die aufgrund der thermischen Ausdehnung auftretende Axialkraft aufgehoben werden.
Wie in 13 dargestellt, sind die Löcher 82a, 82b und 82c, in axialer Richtung der Unterlegscheibe 54 gesehen, im Wesentlichen parallel zur ebenen Oberfläche P2-1 in einer im Wesentlichen konstanten Tiefe h von der ebenen Oberfläche P2-1 aus angeordnet. Eine Breite W1 der sensiblen Abschnitte 81a und 81b des Kraftsensors 81 ist kleiner als eine Breite W2 eines Bereichs der Löcher 82a, 82b und 82c hinter dem Kraftsensor 81. Außerdem ist die Breite W1 der sensiblen Abschnitte 81a und 81b des Kraftsensors 81 größer als ein Durchmesser d der Löcher 82a, 82b und 82c. Der Durchmesser d jeder der Löcher 82a, 82b und 82c ist im Wesentlichen gleich.
Wie in 14 dargestellt, ist die Unterlegscheibe 54 zwischen den beiden Muttern 52 und 53 sandwichartig eingeklemmt und zusammengedrückt. Die beiden Muttern 52 und 53 werden in axialer Richtung durch die Reaktionskraft der Unterlegscheibe 54 vorgespannt. Die Vorspannung wird durch den Kraftsensor 81 erfasst. Der Kraftsensor 81 ist an eine nicht illustrierte Verstärkerplatine angeschlossen. Die Verstärkerplatine gibt Ausgangsdaten aus, die durch die Digitalisierung eines Spannungssignals erhalten wurden. Die Ausgangsdaten werden in ein nicht illustriertes Fehlerdiagnosesystem eingegeben. Das Fehlerdiagnosesystem kann einen Fehler beurteilen, indem es die Ausgangsdaten des Kraftsensors 81 mit einem vorgegebenen Schwellenwert vergleicht, oder es kann einen Fehler beurteilen, indem es die Ausgangsdaten des Kraftsensors 81 maschinell lernt, oder es kann einen Fehler beurteilen, indem es die Ausgangsdaten des Kraftsensors 81 mit künstlicher Intelligenz tiefgehend lernt. Darüber hinaus ist es auch möglich, das loT einzuführen und die Ausgangsdaten des Kraftsensors 81 über eine Internetleitung durch einen Sender in eine Cloud zu übertragen.
Die Auswirkungen der Schraubenvorrichtung der Ausführungsform werden nachfolgend beschrieben:

Die Löcher 82a, 82b und 82c sind in der Unterlegscheibe 54 im Abstand zu den Schlüsseln 75 und 76 vorgesehen. Dementsprechend ist es möglich, die Steifigkeit der ebenen Fläche P2-1 der Unterlegscheibe 54 in der Nähe der Löcher 82a, 82b und 82c lokal zu verringern, während die Steifigkeit der gesamten Unterlegscheibe 54 bis zu einem gewissen Grad erhalten bleibt. Der Kraftsensor 81 ist an der flachen Oberfläche P2-1 befestigt, wo die Steifigkeit lokal reduziert wurde. Dementsprechend ist es möglich, die Leistung des Kraftsensors 81 zu erhöhen und die Vorspannung mit höherer Auflösung zu erfassen. Außerdem wirkt eine Rotationskraft auf die Schlüssel 75 und 76. Dementsprechend sind die Löcher 82a, 82b und 82c von den Schlüsseln 75 und 76 beabstandet. Folglich kann die vom Kraftsensor 81 erfasste, der Vorspannung überlagerte Rotationskraft reduziert werden, und es ist möglich, die Vorspannung eindeutig zu erkennen.

Die Löcher 82a, 82b und 82c erstrecken sich in axialer Richtung der Unterlegscheibe 54. Dementsprechend ist es möglich, eine Verringerung der Steifigkeit der gesamten Unterlegscheibe 54 in Bezug auf die Vorspannung in axialer Richtung zu verhindern. Darüber hinaus erscheinen die Löcher 82a, 82b und 82c nicht auf der Außenfläche der Unterlegscheibe 54. Dementsprechend ist es einfach, Platz für die Befestigung des Kraftsensors 81 auf der Außenfläche der Unterlegscheibe 54 zu sichern.
Die Kontaktfläche 66 der Mutter 53 mit der Unterlegscheibe 54 ist mit der Aussparung 67 versehen. Dementsprechend kann die Spannung, die durch Kraft/Kontaktfläche (Spannung = Kraft/Kontaktfläche) dargestellt wird, erhöht werden. Der Kraftsensor 81 wird in der Nähe der Aussparung 67 der Mutter 53 auf der ebenen Fläche P2-1 der Unterlegscheibe 54 angebracht, wo die Spannung erhöht wurde. Dementsprechend ist es möglich, die Leistung des Kraftsensors 81 zu erhöhen.
Die Unterlegscheibe 54 ist in zwei Teile geteilt. Die Löcher 82a, 82b und 82c sind in jedem der beiden geteilten Unterlegscheiben 54a und 54b vorgesehen. Dementsprechend ist es möglich, die Steifigkeit der Unterlegscheibe 54 in Umfangsrichtung im Wesentlichen gleichmäßig zu machen.
(Vierte Ausführungsform)
15 zeigt eine Unterlegscheibe 83 einer Schraubenvorrichtung einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Konfigurationen einer Schraubenwelle 51 und der beiden Muttern 52 und 53 sind die gleichen wie die der dritten Ausführungsform, und Illustrationen davon werden weggelassen.
Wie in 15 dargestellt, enthält die Unterlegscheibe 83 der vierten Ausführungsform ein Paar bogenförmiger geteilter Unterlegscheiben 83a und 83b, deren zentraler Winkel wie bei der Unterlegscheibe 54 der dritten Ausführungsform etwa 180 Grad beträgt. Die Schlüsselnuten 84, in die die Schlüssel 75 und 76 eingepasst sind, sind in den zentralen Abschnitten der Außenflächen der geteilten Unterlegscheiben 83a und 83b in Umfangsrichtung ausgebildet. Ein Paar ebener Flächen P1-1 und P1-2 ist auf beiden Seiten der Schlüsselnut 84 der geteilten Unterlegscheibe 83a in Umfangsrichtung ausgebildet. Ein Paar ebener Flächen P2-1 und P2-2 wird auf beiden Seiten der Schlüsselnut 84 der geteilten Unterlegscheibe 83b in Umfangsrichtung gebildet.
Eine Vielzahl von senkrechten Löchern 85a, 85b und 85c, die sich in einer Richtung senkrecht zur flachen Oberfläche P1-1, P1-2, P2-1 oder P2-2 der Unterlegscheibe 83 erstrecken, ist in jeder der geteilten Unterlegscheiben 83a und 83b vorgesehen. In der Ausführungsform ist die Vielzahl von beispielsweise drei Löchern 85a, 85b und 85c in jeder der flachen Oberflächen P1-1, P1-2, P2-1 und P2-2 der geteilten Unterlegscheiben 83a und 83b vorgesehen. Die Löcher 85a, 85b und 85c sind in einer Richtung senkrecht zu einer Achslinie der Unterlegscheibe 83 in jeder der ebenen Flächen P1-1, P1-2, P2-1 und P2-2 angeordnet. Die Durchmesser der Löcher 85a, 85b und 85c sind im Wesentlichen gleich. Die Löcher 85a, 85b und 85c dringen von einer Außenfläche zu einer Innenfläche der Unterlegscheibe 83 vor. Die Löcher 85a, 85b und 85c sind zu einer zylindrischen Form geformt.
Wie in einer partiellen Seitenansicht (eine Seitenansicht in einer Richtung senkrecht zur ebenen Fläche P2-1) der Unterlegscheibe 83 in 16 dargestellt, sind die Kraftsensoren 86a und 86b an der ebenen Fläche P2-1 der Unterlegscheibe 83 angebracht. Insbesondere sind die Kraftsensoren 86a und 86b neben den Löchern 85a, 85b und 85c in Umfangsrichtung der Unterlegscheibe 83 an im Wesentlichen derselben Position wie die Löcher 85a, 85b und 85c in axialer Richtung der Unterlegscheibe 83 angebracht. Die Kraftsensoren 86a und 86b erfassen eine axiale Kraft (d.h. Druckspannung). Die Kraftsensoren 86a und 86b sind zwischen den Löchern 85a und 85b und zwischen den Löchern 85b und 85c dem Loch Bohrung 85b angebracht. Die Kraftsensoren 87a und 87b erfassen eine Umfangskraft (d.h. Umfangsdehnung) auf die Unterlegscheibe 83.
Gemäß der Schraubenvorrichtung der vierten Ausführungsform werden folgende Wirkungen ausgeübt:

Die Löcher 85a, 85b und 85c erstrecken sich in der Richtung senkrecht zur ebenen Fläche P2-1 der Unterlegscheibe 83. Dementsprechend ist es möglich, die Steifigkeit der ebenen Fläche P2-1 zu verringern. Die Kraftsensoren 86a, 86b, 87a und 87b sind an der ebenen Fläche P2-1 befestigt, wo die Steifigkeit reduziert wurde. Dementsprechend ist es möglich, die Leistung der Kraftsensoren 86a, 86b, 87a und 87b zu erhöhen.

Die Kraftsensoren 86a und 86b sind neben den Löchern 85a, 85b und 85c in Umfangsrichtung der Unterlegscheibe 83 an im Wesentlichen derselben Position wie die Löcher85a, 85b und 85c in axialer Richtung der Unterlegscheibe 83 platziert. Dementsprechend ist es möglich, die Kraftsensoren 86a und 86b in dem Bereich zu platzieren, in dem die Steifigkeit besonders auf der ebenen Fläche P2-1 reduziert wurde (siehe ein zweites, unten beschriebenes Beispiel). Daher ist es möglich, die Leistung der Kraftsensoren 86a und 86b, die eine Axialkraft erfassen, zu erhöhen.
Die Kraftsensoren 86a und 86b, die eine Axialkraft erfassen, und die Kraftsensoren 87a und 87b, die eine Umfangskraft erfassen, sind vorgesehen. Damit ist es möglich, eine Differenz zwischen der Axialkraft und der Umfangskraft zu messen und die durch die thermische Ausdehnung auftretende Axialkraft aufzuheben.
(Fünfte Ausführungsform)
17 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Schraubenvorrichtung einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Schraubenvorrichtung der fünften Ausführungsform umfasst auch eine Schraubenwelle 51, zwei Muttern 92 und 93, eine zwischen den beiden Muttern 92 und 93 sandwichartig eingelegte Unterlegscheibe 54 sowie zwischen der Schraubenwelle 51 und den beiden Muttern 92 und 93 angeordnete Kugeln 55 und 56. Die Konfigurationen der Schraubenwelle 51, der Unterlegscheibe 54 und der Kugeln 55 und 56 sind die gleichen wie bei der dritten Ausführungsform. Dementsprechend werden der Schraubenwelle 51, der Unterlegscheibe 54 und den Kugeln 55 und 56 die gleichen Bezugszeichen zugeordnet, und Beschreibungen derselben werden weggelassen.
Bei der dritten Ausführungsform werden die Kugeln 55 und 56 mit Hilfe der Zirkulationsabschnitte 59a und 59b, die in den Aussparungen 62, 65, 67 und 68 in den Endflächen der Muttern 52 und 53 in axialer Richtung angebracht sind, zirkuliert. In der fünften Ausführungsform werden die Kugeln 55 und 56 jedoch mit Hilfe von Rücklaufrohren 92a und 93a, die auf den Muttern 92 und 93 montiert sind, in zirkuliert. Ein flacher Abschnitt 92b ist auf einer Außenfläche der Mutter 92 ausgebildet. Das Rücklaufrohr 92a ist auf dem flachen Abschnitt 92b montiert. Das Rücklaufrohr 92a ist an seinen beiden Endabschnitten gebogen und zu einer Doppelgehäuseform geformt. Beide Endabschnitte des Rücklaufrohrs 92a durchdringen die Mutter 92 in axialer Richtung. Ein Endabschnitt des Rücklaufrohrs 92a ist mit einem Ende einer inneren Nut 92c der Mutter 92 verbunden, und der andere Endabschnitt des Rücklaufrohrs 92a ist mit dem anderen Ende der inneren Nut 92c der Mutter 92 verbunden. Die Kugel 55, die auf einer schraubenförmigen Bahn zwischen der äußeren Nut 51a der Schraubenwelle 51 und der inneren Nut 92c der Mutter 92 rollt, wird an dem einen Endabschnitt des Rücklaufrohrs 92a aufgeschaufelt, passiert das Rücklaufrohr 92a und wird dann wieder auf den Pfad vom anderen Endabschnitt des Rücklaufrohrs 92a zurückgeführt. In ähnlicher Weise wird auch ein flacher Abschnitt 93b auf der Mutter 93 gebildet, und das Rücklaufrohr 93a wird auf dem flachen Abschnitt 93b montiert.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Realisierung der Ausführungsformen beschränkt und kann in andere Ausführungsformen in einem Umfang modifiziert werden, der den Kern der vorliegenden Erfindung nicht verändert.
Bei der dritten bis fünften Ausführungsform ist das axiale Loch ein Durchgangsloch und das senkrechte Loch ein Durchgangsloch. Sie können jedoch auch als ein nicht durchdringendes Loch, d.h. als ein Loch mit Boden, ausgebildet werden.
In der dritten Ausführungsform umfasst der sensible Abschnitt des Kraftsensors den ersten sensiblen Abschnitt, der eine Axialkraft erfasst, und den zweiten sensiblen Abschnitt, der eine Umfangskraft erfasst. Er kann jedoch auch so konfiguriert werden, dass der sensible Abschnitt des Kraftsensors nur den ersten sensiblen Abschnitt umfasst, der eine Axialkraft erfasst, und dass ein Kraftsensor, der eine Umfangskraft erfasst, auf einer anderen flachen Oberfläche vorgesehen ist.
In der dritten Ausführungsform ist die Unterlegscheibe mit den axialen Löchern und in der vierten Ausführungsform mit den senkrechten Löchern versehen. Sie können jedoch auch in Kombination verwendet werden.
Erstes Beispiel
Eine FEM-Analyse der Spannungen, die auf die Muttern 2 und 3 und die Unterlegscheibe 4 bei Anwendung einer Druckkraft einwirkten, wurde unter Verwendung der in 1 dargestellten Muttern 2 und 3 durchgeführt. Die Ergebnisse der FEM-Analyse sind in 7 dargestellt.
Wie in 7A dargestellt, beträgt die Druckkraft 6000 N. Wie in 7B dargestellt, waren die Stellen, an denen hohe Spannungen auftraten, die Außenfläche der Unterlegscheibe 4 in der Nähe der Aussparungen 12 und 17 (siehe 1) der Muttern 2 und 3, d.h. die ebenen Flächen P1-1 und P2-1. Die Aussparungen 12 und 17 sind an den beiden Muttern 2 und 3 vorgesehen. Dementsprechend gab es zwei Stellen, an denen hohe Spannungen auftraten. Es ist zu erkennen, dass die Leistung des Kraftsensors 31 erhöht werden kann, wenn der Kraftsensor 31 an zwei Stellen an einer der ebenen Flächen P1-1 und P2-1 befestigt wird. Hohe Spannungen traten auch in der Nähe der Aussparung 12 auf einer Außenfläche P3 der Mutter 2 auf. Es wurde festgestellt, dass die Befestigung des Kraftsensors 31 an dieser Stelle auch eine Erhöhung der Ausgabe des Kraftsensors 31 ermöglicht. 7C zeigt einen Zustand, in dem 7B um 180 Grad um die Achse gedreht ist. Es ist zu erkennen, dass an der Außenfläche der Unterlegscheibe 4, die von den Aussparungen 12 und 17 entfernt ist, d.h. den ebenen Flächen P1-2 und P2-2, keine hohen Spannungen auftreten.
8 zeigt die Testergebnisse, wenn die Dehnungsmessstreifen als Kraftsensoren 31 an der Unterlegscheibe 4 angebracht wurden. ch1-1 und ch2-1 zeigen die Ausgänge der Dehnungsmessstreifen an, wenn die Dehnungsmessstreifen an zwei Stellen an den flachen Oberflächen P1-1 und P2-1 angebracht wurden. ch1-2 und ch2-2 zeigen die Ausgänge an, wenn die Dehnungsmessstreifen an zwei Stellen an den flachen Oberflächen P1-2 und P2-2 angebracht wurden. Die horizontale Achse von 8 ist die auf die beiden Muttern ausgeübte Axialbelastung (kN), und die vertikale Achse von 8 ist der Ausgang (V) des Dehnungsmessstreifens. Die Befestigung der Dehnungsmessstreifen an den ebenen Flächen P1-1 und P2-1 ermöglicht es, den Ausgang des Dehnungsmessstreifens im Vergleich zu dem Fall, bei dem die Dehnungsmessstreifen an den ebenen Flächen P1-2 und P2-2 befestigt wurden, ungefähr auf das Doppelte zu erhöhen. Dass der Ausgang des Dehnungsmessstreifens minus ist, zeigt die Druckverformung an.
Zweites Beispiel
Eine FEM-Analyse der Spannungen, die bei einer Druckkraft von 6000 N auf die Unterlegscheiben 54 und 83 wirken, wurde mit den Muttern 52 und 53 und der Unterlegscheibe 54, die in 9 dargestellt sind, und der Unterlegscheibe 83, die in 15 dargestellt ist, durchgeführt. Die Ergebnisse der FEM-Analyse sind in 18 dargestellt.
18A ist ein bisher bekanntes Beispiel, bei dem die Unterlegscheibe nicht mit Löchern versehen war. 18B ist ein Erfindungsbeispiel (1) (die Unterlegscheibe 54 der dritten Ausführungsform), bei dem die Unterlegscheibe 54 mit den axialen Löchern 82a, 82b und 82c versehen wurde. 18C ist ein Erfindungsbeispiel (2) (die Unterlegscheibe 83 der vierten Ausführungsform), wobei die Unterlegscheibe 83 mit den senkrechten Löchern 85a, 85b und 85c versehen wurde.
Wie in 18B dargestellt, wurde im Erfindungsbeispiel (1) festgestellt, dass die Druckspannung in dem Bereich, in dem die axialen Löcher 82a, 82b und 82c unterhalb der ebenen Oberfläche P2-1 der Unterlegscheibe 54 vorhanden waren, erheblich zunahm. Es ist zu erkennen, dass die Befestigung des Kraftsensors 81 an der flachen Oberfläche P2-1 eine Erhöhung der Leistung des Kraftsensors 81 ermöglicht. Wie in 18C dargestellt, trat im Erfindungsbeispiel (2) eine hohe Druckspannung zwischen den Löchern 85a und 85b sowie zwischen den Löchern 85b und 85c auf. Es ist zu erkennen, dass die Befestigung der Kraftsensoren 86a und 86b an diesen Positionen eine Erhöhung der Ausgänge der Kraftsensoren 86a und 86b ermöglicht.
19 veranschaulicht die Testergebnisse, wenn Dehnungsmessstreifen als Kraftsensoren 81, 86a und 86b an den Unterlegscheiben 54 und 83 angebracht wurden. Die horizontale Achse von 19 ist die auf die Muttern 52 und 53 ausgeübte Axialbelastung (kN). Die vertikale Achse von 19 ist der Ausgang (V) des Dehnungsmessstreifens. Im Erfindungsbeispiel (1) konnte der Ausgang des Dehnungsmessstreifens im Vergleich zum bisher bekannten Beispiel um etwa 30% erhöht werden. Im Erfindungsbeispiel (2) konnte der Ausgang des Dehnungsmessstreifens gegenüber dem bisher bekannten Beispiel um ca. 400% erhöht werden.
Die Beschreibung basiert auf der am 19. Oktober 2017 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2017-202681 und der am 19. Oktober 2017 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2017-202682 , deren gesamter Inhalt hierin enthalten ist.
Bezugszeichenliste

1: Schraubenwelle
1a: Äußere Nut
2, 3, 42, 43: Mutter
2a, 3a: Innere Nut
4: Unterlegscheibe
4a, 4b: Geteilte Unterlegscheibe
5, 6: Kugel (Wälzkörper)
9a, 9b: Zirkulationsabschnitt
12: Aussparung
11, 44: Kontaktfläche
12, 45: Aussparung
25, 26: Schlüssel (Kupplungsabschnitt)
27: Schlüsselnut
31: Kraftsensor
31a: Erster sensibler Abschnitt (sensibler Abschnitt)
31b: Zweiter sensibler Abschnitt (sensibler Abschnitt)
P1-1: Flache Oberfläche (äußere Oberfläche der Unterlegscheibe)
θ1: Erster fächerförmiger virtueller Bereich
θ2: Zweiter fächerförmiger virtueller Bereich
51: Schraubenwelle
51a: Äußere Nut
52, 53, 92, 93: Mutter
52a, 53a, 92c: Innere Nut
54, 83: Unterlegscheibe
54a, 54b, 83a, 83b: Geteilte Unterlegscheibe
55, 56: Kugel (Wälzkörper)
75, 76: Schlüssel (Kupplungsabschnitt)
81, 86a, 86b: Kraftsensor
81a: Erster empfindlicher Abschnitt (empfindlicher Abschnitt)
81b: Zweiter empfindlicher Abschnitt (empfindlicher Abschnitt)
82a, 82b, 82c: Axiale Loch
85a, 85b, 85c: Senkrechtes Loch
P2-1: Flache Oberfläche der Unterlegscheibe (äußere Oberfläche der Unterlegscheibe)
W1: Breite des empfindlichen Abschnitts des Kraftsensors
W2: Breite der Fläche einer Vielzahl von Löchern

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2016223493 A [0005]
JP 2017202681 [0083]
JP 2017202682 [0083]

Claims

Eine vorspannungsdetektierbare Schraubenvorrichtung, enthaltend: einer Schraubenwelle mit einer schraubenförmigen äußeren Nut; zwei Muttern, die auf die Schraubenwelle montiert sind, wobei die beiden Muttern eine schraubenförmige innere Nut aufweisen, die der äußeren Nut gegenüberliegt; eine Vielzahl von Wälzkörpern, die zwischen der äußeren Nut der Schraubenwelle und der inneren Nut jeder der beiden Muttern angeordnet sind; eine zwischen den beiden Muttern sandwichartig eingelegte und zusammengedrückte Unterlegscheibe; einen Kupplungsabschnitt, der so konfiguriert ist, dass er die beiden Muttern so koppelt, dass sie nicht in der Lage sind, sich relativ zueinander zu drehen; und einen Kraftsensor zum Erfassen der Vorspannung, wobei eine Kontaktfläche von mindestens einer der beiden Muttern mit der Unterlegscheibe und/oder eine Kontaktfläche der Unterlegscheibe mit mindestens einer der beiden Muttern mit einer von dem Kupplungsabschnitt beabstandeten Aussparung versehen ist, so dass die Kontaktfläche verringert wird, und der Kraftsensor in der Nähe der Aussparung auf einer Außenfläche der Unterlegscheibe und/oder einer Außenfläche mindestens einer der beiden Muttern befestigt ist.
Die vorspannungsdetektierbare Schraubenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei, in axialer Richtung der Mutter gesehen, ein erster fächerförmiger virtueller Bereich der Mutter, der durch einen sensiblen Abschnitt des Kraftsensors begrenzt wird, in einem zweiten fächerförmigen virtuellen Bereich der Mutter enthalten ist, der durch die Aussparung begrenzt wird.
Die vorspannungsdetektierbare Schraubenvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Kraftsensor an der äußeren Fläche der Unterlegscheibe angebracht ist, die Kontaktfläche von mindestens einer der beiden Muttern mit der Unterlegscheibe mit der Aussparung versehen ist, und ein Außendurchmesser der Unterlegscheibe kleiner ist als der Außendurchmesser der beiden Muttern ist.
Die vorspannungsdetektierbare Schraubenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der ein Zirkulationsabschnitt zum Zirkulieren der Wälzkörper in die Aussparung eingesetzt ist.
Die vorspannungsdetektierbare Schraubenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Unterlegscheibe ein Paar bogenförmige geteilte Unterlegscheiben enthält und ein Paar von Schlüsselnuten, bei denen ein Paar von Schlüsseln als Kupplungsabschnitte in das Paar von geteilten Unterlegscheiben eingelegt wird.
Die vorspannungsdetektierbare Schraubenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Kraftsensor enthält: einen ersten sensiblen Abschnitt, der so konfiguriert ist, dass er eine axiale Kraft auf die Unterlegscheibe und/oder die Mutter erfasst; und einen zweiten sensiblen Abschnitt, der so konfiguriert ist, dass er eine Umfangskraft auf die Unterlegscheibe und/oder die Mutter erfasst.
Eine vorspannungsdetektierbare Schraubenvorrichtung umfassend: einer Schraubenwelle mit einer schraubenförmigen äußeren Nut; zwei an der Schraubenwelle montierte Muttern, wobei die beiden Muttern eine schraubenförmige innere Nut aufweisen, die der äußeren Nut gegenüberliegt; eine Vielzahl von Wälzkörpern, die zwischen der äußeren Nut der Schraubenwelle und der inneren Nut jeder der beiden Muttern angeordnet sind; eine zwischen den beiden Muttern sandwichartig eingelegte und zusammengedrückte Unterlegscheibe; einen Kupplungsabschnitt, der so konfiguriert ist, dass er die beiden Muttern so koppelt, dass sie nicht in der Lage sind, sich relativ zueinander zu drehen; und einen Kraftsensor zum Erfassen der Vorspannung, wobei die Unterlegscheibe mit mindestens einem Loch versehen ist, das von dem Kupplungsabschnitt beabstandet ist, und der Kraftsensor in der Nähe des Lochs an einer Außenfläche der Unterlegscheibe angebracht ist.
Die vorspannungsdetektierbare Schraubenvorrichtung nach Anspruch 7, wobei das Loch mindestens ein axiales Loch aufweist, das sich in axialer Richtung der Unterlegscheibe erstreckt.
Die vorspannungsdetektierbare Schraubenvorrichtung nach Anspruch 8, wobei, in der axialen Richtung der Unterlegscheibe gesehen, eine Breite eines sensiblen Abschnitts des Kraftsensors kleiner ist als eine Breite eines Bereichs der Vielzahl von Löchern hinter dem Kraftsensor.
Die vorspannungsdetektierbare Schraubenvorrichtung nach Anspruch 7, wobei das Loch mindestens ein senkrechtes Loch umfasst, das sich in einer Richtung senkrecht zu einer flachen Oberfläche der Unterlegscheibe erstreckt, an der der Kraftsensor befestigt ist.
Die vorspannungsdetektierbare Schraubenvorrichtung nach Anspruch 10, wobei der Kraftsensor neben dem Loch in Umfangsrichtung der Unterlegscheibe an im Wesentlichen der gleichen Position wie das Loch in axialer Richtung der Unterlegscheibe angebracht ist.
Die vorspannungsdetektierbare Schraubenvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei die Unterlegscheibe ein Paar bogenförmige geteilte Unterlegscheiben enthält und jedes der beiden geteilten Unterlegscheiben mit dem Loch versehen ist