DE19705346C1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Schraubverbindungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung und auch zum Prüfen von Schraubverbindungen und kann bevorzugt bei Monta­ geprozessen in der industriellen Produktion, im Werkstattbetrieb und zur Überwachung in der Anlagentechnik beim Vorliegen hoher Sicherheitserfor­ dernisse eingesetzt werden. Die Erfindung betrifft weiterhin Spezialschrau­ ben zur Durchführung des Verfahrens.

Aus dem Stand der Technik ist bekannt, daß in der industriellen Produktion immer häufiger elektronisch gesteuerte Schraubsysteme eingesetzt werden. Diese weisen eine Antriebseinheit und eine Werkzeugspindel mit einem Schraubwerkzeug auf, das eine Schraube mit einem vorbestimmten Ein­ schraubmoment anzieht, um die miteinander zu verbindenden Teile mit einer vorbestimmten Kraft aneinander zu pressen. Diese Kraft wird als Vorspann­ kraft bezeichnet und entsteht durch die Längenänderung des Schrauben­ schaftes, die nachfolgend als Längung bezeichnet wird. Es ist in vielen An­ wendungsfällen notwendig, die Vorspannkraft möglichst genau auf einen vorbestimmten Wert einzustellen. Dazu ist es erforderlich, die Vorspannkraft zu bestimmen. Es ist Stand der Technik, die Vorspannkraft indirekt über die Messung des Einschraubmoments während des Einschraubens zu bestim­ men. Zur Herstellung einer Schraubverbindung werden hauptsächlich Drehmoment- bzw. Drehwinkelmeßsysteme eingesetzt, die in das Schraub­ system integriert sind. Wenn beim Eindrehen der Schraube ein voreingestell­ tes Drehmoment erreicht ist, wird ein vom Drehmomentmeßsystem ausge­ gebenes Signal zur Abschaltung der Antriebseinheit verwendet, oder die Schraube wird noch um einen vorbestimmten Drehwinkel weitergedreht, der durch das Drehwinkelmeßsystem bestimmt wird.

Bei der indirekten Bestimmung der Vorspannkraft durch die Drehmoment­ messung treten folgende Probleme auf: Beim Anziehen einer Schraube kommt nur ein geringer Teil des aufgebrachten Drehmoments für die Län­ gung der Schraube, d. h. für die Erzeugung der Vorspannkraft, zur Wirkung. Der größere Teil des Drehmoments wird durch die Reibung am Schrauben­ gewinde und am Schraubenkopf aufgenommen. Ändern sich die Reibungs­ bedingungen, wirken sich diese Änderungen stark auf die Vorspannkraft aus. Daher können die vorstehend beschriebenen Vorrichtungen die Einhal­ tung enger Toleranzen der Vorspannkraft nicht gewährleisten.

Zur Überwindung dieser Schwierigkeiten ist es erforderlich, die Vorspann­ kraft direkt zu messen. Dazu sind verschiedene Verfahren und Vorrichtun­ gen vorgeschlagen worden. So ist bekannt, unter dem Schraubenkopf einen Meßring in Form einer Unterlegscheibe anzuordnen. Dieser Meßring ist ein Sensor, der bei Krafteinwirkung ein elektrisches Signal abgibt. Wird die Schraube angezogen, drückt der Schraubenkopf auf den Meßring, wobei die Vorspannkraft direkt gemessen werden kann. Dieses Verfahren ist sehr ko­ stenintensiv, da der Meßring nach dem Anziehen der Schraubverbindung unter dem Schraubenkopf verbleibt. Daher ist dieses Verfahren nur auf be­ sondere Anwendungsfälle, wie z. B. auf die Raumfahrt oder auf die Kern­ energietechnik, beschränkt. Eine kontinuierliche Langzeitüberwachung der Anpreßkraft ist mit Meßringen nur bedingt möglich, da diese eine unkontrol­ lierbare Nullpunktdrift aufweisen.

Eine weitere Möglichkeit zur Bestimmung der Vorspannkraft ist in der DE 44 10 722 A1 beschrieben. Es wird eine Vorrichtung zur Bestimmung der Vor­ spannkraft beschrieben, wobei der Abstand zwischen einer wechselstrom­ durchflossenen Spule und dem Schraubenkopf einer Schraube bestimmt wird, der sich beim Anziehen ändert. Diese Abstandsänderung wird gemes­ sen. Sie ist näherungsweise proportional der Vorspannkraft. Längenände­ rungen, die aufgrund plastischer Verformungen entstehen, können nicht er­ faßt werden. Die zu messenden Längen sind so klein, daß dieses Verfahren unter rauhen Produktionsbedingungen kaum oder nur mit erheblichem tech­ nischen Aufwand einsetzbar ist.

In der DE 40 17 726 A1 wird eine Befestigungsschraube mit einem zumindest teilweise mit einem Gewinde versehenen Schaft und einem Betätigungsende beschrieben, an dem ein Kopf, ein Stiftansatz oder dgl. vorgesehen ist, wo­ bei am Betätigungsende der Befestigungsschraube eine erste Endfläche und am freien Ende des Schafts eine zweite Endfläche ausgebildet sind, und an beiden Endflächen Meßflächen für eine Ultraschallmessung vorgesehen sind, die sich nur über einen Teil der Endflächen erstrecken und zu den Endflä­ chen im Sinne einer Erhöhung und/oder Vertiefung axial versetzt angeordnet sind. Bei dieser Vorrichtung wird mittels Ultraschall die Längenänderung der Schraube gemessen. Aus den Materialkennwerten und den geometrischen Abmessungen der Schraube wird mittels dem Fachmann bekannter Verfah­ ren die Vorspannkraft direkt ermittelt. Auf dem gleichen Prinzip basieren die Gegenstände der Offenlegungsschriften DE 195 07 391 A1 und DE 40 25 430 A1_. Die Bestimmung der Längenänderung der Schraube mittels Ultraschall weist je­ doch auch Nachteile auf. Um die Längenänderung genau zu erfassen, muß der Ultraschall definiert in die Schraube eingeleitet werden. Die dabei zu lö­ senden technischen Probleme sind erheblich. So ist es erforderlich, die Schalleinleitungsfläche und die Reflexionsfläche besonders auszubilden. Weiterhin ist erforderlich, daß diese Flächen mit hoher Präzision gefertigt und eng toleriert sind. Normschrauben können diesen Ansprüchen nicht ge­ nügen. Schrauben werden mittels hocheffektiver Verfahren als Massenteile gefertigt. Für die Fertigung von Schrauben mit Ultraschalleinleitungsflächen stehen keine vergleichbaren Verfahren zur Verfügung. Daher sind die Ferti­ gungskosten für diese Spezialschrauben beträchtlich.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Vorspannkraft genauer zu be­ stimmen bzw. zu überwachen, um die vorstehend beschriebenen Probleme zu überwinden.

Die Aufgabe wird mit einem

• - Herstellungsverfahren nach Patentanspruch 1, mit einer
• - Vorrichtung nach Patentanspruch 5 und mit einer
• - Schraube nach Patentanspruch 9 gelöst.

Gemäß dem Herstellungsverfahren nach Patentanspruch 1 werden folgende Verfahrensschritte durchgeführt:

• - Bestimmen der Länge des Schraubenschaftes zu einem Zeitpunkt, zu dem noch keine Längenänderung des Schraubenschaftes eingetreten ist,
• - Erfassen der aktuellen Längenänderung während eines Einschraubvorgangs und
• - Vergleichen der erfaßten Längenänderung mit vorbestimmten Daten, die in einer elektronischen Speichereinheit abgelegt sind, wobei
• - nach vorbestimmten Kriterien ermittelt wird, ob der Einschraubvorgang funktionsgemäß verläuft, und wann der Einschraubvorgang abgeschlossen ist, wobei ein optisches Meßgerät einen Meßstrahl aussendet, der an der Bodenfläche der Meßbohrung reflektiert, von einer Empfangseinheit emp­ fangen und als Abstandssignal zu einer Auswerteeinheit geführt wird.

Der Hauptvorteil des Verfahrens besteht darin, daß ein mit der Vorspann­ kraft eng korrelierendes Signal gewonnen wird, das nahezu frei von den Meßfehlern ist, die durch den Einfluß der Reibung im Gewinde bzw. am Schraubenkopf entstehen. Das Verfahren ist wahlweise zur Steuerung bzw. zur Regelung des Einschraubvorgangs einsetzbar. Es ist möglich, dieses Si­ gnal mit den bisher aus dem Stand der Technik bekannten Meßsignalen der Meßgrößen Drehmoment, Drehwinkel und/oder Einschraubtiefe zu kombinie­ ren. Bei Bedarf ist es auch möglich, mehr als zwei Meßgrößen zu kombinie­ ren.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Ge­ genstand der Unteransprüche 2 bis 4.

Gemäß der Ausführungsform nach Patentanspruch 2 wird das Schraub­ werkzeug mittels eines regelbaren Antriebs angetrieben, wobei die Tiefe t_{ak­ tuell} durch optische Tiefenmessung bestimmt wird. Diese Ausführungsform wird vorzugsweise in der automatischen Montage eingesetzt. Gemäß Pa­ tentanspruch 3 wird die Schraube mittels eines handbetätigten Werkzeugs eingeschraubt. Diese Ausführungsform des Verfahrens erlaubt die Herstel­ lung von eng tolerierten Schraubverbindungen im Werkstattbereich, wo vor­ zugsweise bei Reparaturen Schraubverbindungen von Hand gelöst bzw. an­ gezogen werden. Ein weiteres Einsatzgebiet ist die Montage in der Luft- und Raumfahrttechnik oder in der Reaktortechnik, wo Schraubverbindungen ho­ her Präzision hergestellt und überwacht werden müssen.

Die optische Tiefenmeßvorrichtung nach Patentanspruch 5 weist folgende Merkmale auf:

• - Ein optisches Meßgerät zum Aussenden eines Meßstrahls entlang der Meßbohrung,
• - eine am Boden der Meßbohrung angeordnete Reflexionsfläche zum Reflek­ tieren des Meßstrahls,
• - eine Empfangseinheit zum Empfangen eines reflektierten Lichtstrahls und
• - eine elektronische Auswerte- und Datenverarbeitungseinheit, die eine La­ geverschiebung der reflektierenden Fläche ermittelt und in elektrische, zur Weiterverarbeitung geeignete Signale umwandelt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Tiefenmeßvorrichtung betreffen die Patent­ ansprüche 6 bis 8.

Gemäß Patentanspruch 6 sind die Lichtquelle und die Empfangseinheit im Kopfteil eines Automatik-Schraubers angeordnet. Wenn die Lichtquelle als Laserdiode ausgebildet ist, kann eine sehr geringe Baugröße des Schrauber­ kopfes erreicht werden.

Die Anordnung der Tiefenmeßvorrichtung im Schrauberkopf ist in zwei Vari­ anten möglich:

• - Es ist möglich, die Tiefenmeßvorrichtung fest mit dem Schrauberkopf zu verbinden, so daß sich die Tiefenmeßvorrichtung gemeinsam mit dem Schrauberkopf dreht. Dazu ist es erforderlich, die Energieversorgung und die Meßsignalübertagung für die Tiefenmeßvorrichtung drahtlos bzw. als Schleifring-Ausführung aufzubauen, um ein zu starkes Verdrillen der Leitun­ gen zu vermeiden. Diese Variante hat den Vorteil, daß zwischen dem Licht­ strahl und der Bodenfläche der Meßbohrung keine Relativbewegung auftritt, d. h., die Lichtstrahlen tasten immer die gleiche Stelle des Bohrungsgrundes ab. Durch die drahtlose Energieversorgung und Meßsignalübertagung bzw. durch die Schleifring-Ausführung erhöht sich der gerätetechnische Aufwand. Bei Schrauben mit einer kleinen Anzahl von Gewindegängen, d. h. wenn nur wenige Umdrehungen erforderlich sind, ist auch eine drahtgebundene Aus­ führung der Energieversorgung und Meßsignalübertagung möglich. In diesem Fall werden die Energie- und Signalleitungen so gestaltet, daß die Leitungen verdrillt werden können, ohne deren Funktionsfähigkeit zu beeinflussen.
• - Es ist ferner möglich, die Tiefenmeßvorrichtung starr zu montieren, wobei sich nur der Schrauberkopf dreht, so daß sich der Boden der Meßbohrung gegenüber dem Lichtstrahl dreht. Das hat zur Folge, daß Unebenheiten im Boden Meßfehler bei der Bestimmung der Tiefe der Meßbohrung erzeugen. Diese Meßfehler können korrigiert werden, wenn das Profil des Bodens ab­ getastet, gespeichert und zur Meßfehlerkorrektur verwendet wird. Die Abta­ stung erfolgt so, indem die Schraube wenigstens einmal gedreht wird, wo­ bei während einer Umdrehung über 360 Grad ein typisches Profil als Muster erfaßt und gespeichert wird. Das Muster entsteht entweder dadurch, daß die Reflexionsfläche nicht immer senkrecht zum Lichtstrahl steht oder durch Unebenheiten der Reflexionsfläche. Beim Eindrehen der Schraube wird das gespeicherte Muster laufend zur Korrektur des aktuellen Meßwerts verwen­ det.

Gemäß Patentanspruch 7 sind die Lichtquelle und die Empfangseinheit im Kopfteil eines Hand-Schraubers angeordnet. Diese Ausführungsform wird bevorzugt im Rahmen von Reparaturarbeiten eingesetzt, d. h. in einer Werk­ statt. Auf Grund der prinzipbedingten hohen Genauigkeit des Herstellungs- bzw. Prüfverfahrens sind folgende Anwendungsfälle möglich:

• - Herstellung einer Schraubverbindung mit eng tolerierter Anpreßkraft. Dazu wird das Schraubwerkzeug auf die Spezialschraube aufgesetzt und von Hand betätigt. Die Anpreßkraft wird durch eine Anzeigeeinheit angezeigt oder ausgegeben. Die Anzeige kann z. B. optisch oder akustisch erfolgen.
• - Überprüfung der Anpreßkraft einer Schraubverbindung. Dazu ist es erfor­ derlich, daß die Tiefe der Meßbohrung der Schraube im unbelasteten Zu­ stand bekannt ist, d. h. es muß die Tiefe vor dem Eindrehen bestimmt und gespeichert bzw. dokumentiert worden sein. Es ist auch möglich, Schrauben herzustellen, die eine konstante Länge der Meßbohrung aufweisen und für diesen Fall einzusetzen. Dann kann die Bestimmung von t₀ entfallen. Es ist lediglich erforderlich, die aktuelle Tiefe zu messen und mit der ursprüngli­ chen Tiefe zu vergleichen. Aus der Tiefendifferenz kann der Fachmann über bekannte mathematische Beziehungen die Anpreßkraft ermitteln.

Gemäß Patentanspruch 8 ist der Teil der Tiefenmeßvorrichtung, der die Strahlung aussendet bzw. empfängt, so ausgebildet, um ständig auf dem Schraubenkopf zu verbleiben. Diese Ausführungsform kann bevorzugt bei solchen Schraubverbindungen eingesetzt werden, bei denen eine ständige Überwachung wünschenswert ist, bisher aus technischen Gründen jedoch nicht möglich war. Ein typischer Einsatzfall sind z. B. Kernkraftwerke.

Der Patentanspruch 9 betrifft eine Spezialschraube zur Anwendung der Ver­ fahren nach den Patentansprüchen 1 bis 8. Der Vorteil der Spezialschraube liegt in der einfachen Herstellbarkeit derselben, da das Einbringen einer Boh­ rung eine sehr hochentwickelte und ökonomisch günstige Technologie ist. Die Meßbohrung kann eine Sacklochbohrung oder eine Durchgangsbohrung sein, die an ihrem unteren Ende verschlossen ist, wobei die Bodenfläche eine ebene Reflexionsfläche aufweist, die geeignet ist, einen Meßstrahl als Lichtstrahl zu reflektieren, und die größer als 5% der Bodenfläche ist.

Bei einer Weiterbildung nach Patentanspruch 10 wird die Schraube durch­ bohrt und an ihrem unteren Ende mit einem Verschlußelement verschlossen. Das Verschlußelement kann die Form eines Plättchens aufweisen. Es ist je­ doch auch möglich, die Bohrung z. B. mit einem Stift bzw. mit einer Schraube zu verschließen.

Es ist weiterhin möglich, als Verschluß Klebstoff, Lack usw. zu verwenden, wenn das verwendete Material im festen Zustand einen stabilen Verschluß­ pfropfen ausbildet, der eine Oberflächengestalt oder -struktur aufweist, die an die Erfordernisse der verwendeten Tiefenmeßvorrichtung angepaßt ist. Es ist gleichfalls möglich, die Durchgangsbohrung durch Löten oder Schweißen zu verschließen. Der Fachmann muß das Verschlußelement so auswählen, daß es den Betriebserfordernissen der Schraube genügt.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Be­ schreibung der Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den beigefügten schematischen Zeichnung.

Es ist zu betonen, daß diese Ausführungsbeispiele keine Beschränkung der Erfindung darstellen. Mit Kenntnis der in der vorliegenden Erfindungsbe­ schreibung offenbarten technischen Lehre ist es dem Fachmann möglich, weitere Einsatzmöglichkeiten der Erfindung zu entwickeln, ohne jedoch den Schutzbereich der Patentansprüche zu verlassen.

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform der Spezialschraube.

Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Spezialschraube, wobei Fig. 2 in

Fig. 2a einen Montagearbeitsschritt und in

Fig. 2b die montierte Spezialschraube zeigt

Fig. 3 zeigt eine Prinzipdarstellung der Vorrich­ tung.

Die Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform der Spezial­ schraube 1 mit einem Kopf 2, einem Gewindeschaft 3, einer Sacklochboh­ rung 4, die an ihrem Ende eine ebene Fläche 5 aufweist. Die Fläche 5 kann auch kleiner sein als die Querschnittsfläche der Bohrung. Dem Fachmann stehen zur Herstellung dieser Fläche verschiedene Technologien zur Verfü­ gung, z. B. Bohren, Fräsen, Elektroerodieren usw.

Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Spezial­ schraube mit einer Durchgangsbohrung 6, die mit einem Verschlußplättchen 7 verschlossen ist, wobei Fig. 2a einen Montagearbeitsschritt und Fig. 2b die montierte Spezialschraube zeigt. Das Verschlußplättchen 7 ist in einer Ausnehmung 8 befestigt und weist eine reflektierende Oberfläche 9 auf. Das Verschlußplättchen-Material wird so gewählt, daß es beim Kontakt mit dem Schraubenmaterial zu keinen unerwünschten Effekten, z. B. Korrosion kommt. Der Fachmann wird ein Verschlußplättchen und eine Befestigungs­ technologie wählen, die den Betriebsbedingungen der Schraube entspricht.

Die Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform und die Anwendung der Vorrichtung. Zwei Bleche 14 und 15 werden mittels einer Schrau­ be 1 zusammengehalten. Der Schraubenkopf 2 wird mittels eines Schraub­ werkzeugs 16 gedreht, um die Bleche 14 und 15 mit einer vorbestimmten Vorspannkraft gegeneinander zu pressen. Das Schraubwerkzeug 16 wird entweder automatisch oder von Hand gedreht. Im Schraubwerkzeug 16 ist ein sich mitdrehendes Miniatur-Interferometer 17 lagegenau angeordnet. Das Miniatur-Interferometer 17 sendet einen Meßstrahl 18 aus, der an der Bodenfläche 5 der Sackbohrung 4 oder an der Reflexionsfläche 9 des Ver­ schlußplättchens 7 reflektiert wird. Der reflektierte Lichtstrahl 19 wird von dem Miniatur-Interferometer 17 empfangen und als Abstandssignal zu einer Auswerteeinheit (nicht gezeigt) geführt. Der Fachmann weiß, daß der Ab­ stand zwischen dem Miniatur-Interferometer 17 und der Oberfläche des Schraubenkopfes bekannt sein muß. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, diesen Abstand fest einzustellen, d. h. auf Null zu kalibrieren. Dazu wird ei­ ne Schraube ohne Loch in das Schraubwerkzeug gesteckt, wobei der Ab­ stand zwischen der Oberfläche der Schraube und dem Miniatur- Interferometer 17 gleich Null gesetzt wird. Anschließend wird eine Schraube mit einer Meßbohrung eingesetzt und die Tiefe dieser Meßbohrung ermittelt. Beim Anziehen der Schraube kommt es zur Verlängerung der Meßbohrung, wobei Längenänderungen wahlweise unmittelbar angezeigt oder ausgegeben werden können.

Aus der Dehnung des Schaftes, dem Durchmesser des Schaftes und einer Materialkonstanten ergibt sich über folgende mathematische Beziehung der Zusammenhang zwischen der Dehnung und der Vorspannkraft der Schrau­ be:

ΔL/L = F_V/(A_S × E)

wobei

• - L die Länge der Bohrung,
• - ΔL die Längenänderung der Bohrung beim Einschrauben,
• - A_S der tragende Querschnitt der Schraube,
• - F_V die Vorspannkraft und
• - E der E-Faktor des Schraubenwerkstoffs ist.

Nunmehr wird die Herstellung einer Schraubverbindung beschrieben: Es sind zwei Bleche von je 20 mm zu verbinden. Es ist eine Schraube M10 × 1,5 vorgesehen. Das Schraubenmaterial weist einen E-Faktor von 210.000 N/mm² auf. Die Schraube weist eine Meßbohrung mit einem Durchmesser von 1 mm und einer Länge L von 40 mm auf. Die Vorspann­ kraft soll 49 kN betragen.

Zuerst wird der tatsächliche tragende Querschnitt A_S berechnet, indem der Querschnitt der Meßbohrung vom Schraubenquerschnitt A_N abgezogen wird.

A_S = A_N - π/4 × d²,

wobei d der Durchmesser des Meßbohrung ist.

A_S = 58 mm² - π/4 × 1² mm²,
A_S = 57,21 mm².
ΔL/L = 4,08 10^-3
ΔL = 0,163 mm

Die Tiefenmeßeinrichtung erfaßt vor dem Einschrauben einen Tiefenwert, der der Bohrungstiefe 40 mm entspricht. Anschließend wird die Schraube so weit angezogen, bis eine Längenänderung ΔL der Meßbohrung von 0,163 mm erreicht ist.

Beim automatischen Eindrehen der Schraube wird der Einschraubvorgang gesteuert. Dazu sind in einer Steuer- und Speichereinheit Daten abgelegt, die einen optimierten Einschraubvorgang sicherstellen. So wird z. B. die Drehgeschwindigkeit so geregelt, daß sie zu Beginn des Einschraubvorgan­ ges höher ist als am Ende. Damit wird gewährleistet, daß der Schrauber zum richtigen Zeitpunkt abgeschaltet wird, um die vorgesehene Dehnung genau zu erreichen. In der Steuer- und Speichereinheit sind die Daten für unterschiedlichste Schraubverbindungen gespeichert.

Wird die Schraube von Hand eingedreht, kann z. B. über eine optische Ana­ loganzeige dem Monteur die Vorspannkraft direkt angezeigt werden.

Als Tiefenmeßvorrichtung kommen vorzugsweise Miniatur-Interferometer zum Einsatz. Mit diesen Geräten können z. B. 500 mm mit einer Auflösung von 10 Nanometer vermessen werden. Die Sensorköpfe weisen die Größe eines Bleistiftes auf und können daher gut in eine Schraubspindel eines Au­ tomatikschraubers integriert werden.

Soll eine Schraubverbindung über längere Zeit überwacht werden, wird das Miniatur-Interferometer so mit dem Schraubenkopf verbunden, daß ein lös­ barer, stabiler und lagegenauer Aufbau erreicht wird. Die Art des Aufbaus muß der Fachmann an Hand der äußeren Randbedingungen auswählen.

An Stelle eines Miniatur-Interferometers können auch andere optische Meß­ geräte treten.

Claims (10)

1. Verfahren zum Herstellen einer Schraubverbindung, bei der mittels einer Schraube, die von einer Einschraubvorrichtung eingedreht wird, zwei Bau­ teile mit einer vorbestimmten Vorspannkraft aneinandergepreßt werden, wodurch der Schraubenschaft eine vorbestimmte Längenänderung erfährt, die über die Längenänderung einer längs der Schraubenachse verlaufenden Meßbohrung bestimmt wird, wobei das Verfahren folgende Schritte auf­ weist:

• 1. Bestimmen der Länge des Schraubenschaftes zu einem Zeitpunkt, zu dem noch keine Längenänderung des Schraubenschaftes (3) eingetreten ist,
• 2. Erfassen der aktuellen Längenänderung während eines Einschraubvorgangs und
• 3. Vergleichen der erfaßten Längenänderung mit vorbestimmten Daten, die in einer elektronischen Speichereinheit abgelegt sind, wobei
• 4. nach vorbestimmten Kriterien ermittelt wird, ob der Einschraubvorgang funktionsgemäß verläuft, und wann der Einschraubvorgang abgeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein optisches Meßgerät (17) einen Meß­ strahl (18) aussendet, der an der Bodenfläche (5, 9) der Meßbohrung (4, 6) reflektiert, von einer Empfangseinheit empfangen und als Abstandssignal zu einer Auswerteeinheit geführt wird.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein­ schraubvorrichtung von einem regelbarem Antrieb angetrieben wird.

3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein­ schraubvorrichtung von Hand gedreht wird.

4. Verfahren nach Patentanspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß neben der optischen Tiefenmessung die Schraubverbindung zusätzlich über die Messung des Drehwinkels oder/und über das Drehmoment überwacht wird.

5. Vorrichtung zum Herstellen und Überwachen einer Schraubverbindung, mit der zwei Bauteile mit einer vorbestimmten Vorspannkraft aneinanderge­ preßt werden, wodurch der Schraubenschaft der Schraube eine vorbe­ stimmte Längenänderung erfährt, wobei eine in der Schraube axial verlau­ fende, als Sackloch ausgebildete Meßbohrung (4, 6) vorgesehen ist, und die Vorrichtung folgende Merkmale aufweist:

• 1. ein optisches Meßgerät (17) zum Aussenden eines Meßstrahls (18) entlang der Meßbohrung (4, 6),
• 2. eine am Boden der Meßbohrung (4, 6) angeordnete Reflexionsfläche (5, 9) zum Reflektieren des Meßstrahls (18),
• 3. eine Empfangseinheit zum Empfangen eines reflektierten Lichtstrahls (19) und
• 4. eine elektronische Auswerte- und Datenverarbeitungseinheit, die eine La­ geverschiebung der reflektierenden Fläche (5, 9) ermittelt und in elektrische, zur Weiterverarbeitung geeignete Signale umwandelt.

6. Vorrichtung nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil dieser Tiefenmeßvorrichtung, der den Meßstrahl (18) aussendet, im Schraubwerkzeug (16) eines Automatik-Schraubers angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil dieser Tiefenmeßvorrichtung, der den Meßstrahl (18) aussendet, im Schraubwerkzeug eines Hand-Schraubers angeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil dieser Tiefenmeßvorrichtung, der den Meßstrahl (18) aussendet, stän­ dig auf dem Schraubenkopf (2) verbleibt.

9. Schraube zur Verwendung gemäß einem Verfahren und einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schraube eine Meß­ bohrung (4, 6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß deren Bodenfläche eine ebene Reflexionsfläche aufweist, die geeignet ist, einen Meßstrahl (18) als Lichtstrahl (19) zu reflektieren, und die größer als 5% der Bodenfläche ist.

10. Schraube mit Durchgangsbohrung nach Patentanspruch 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Durchgangsbohrung an ihrem unteren Ende mit einem Verschlußelement (7) verschlossen ist.