DE19710960A1 - Befestigungsschraube mit der Möglichkeit zur Ermittlung der Klemmkraft der Schraubverbindung im verschraubten Zustand - Google Patents

Description

Die Klemmkraft einer Schraubverbindung wird üblicherweise mit Hilfe des Anzugmomentes und/oder des An­ zugdrehwinkels unter Berücksichtigung der Reibung im Gewinde und an der Kopfauflagefläche ermittelt. Auf­ grund der schwankenden Reibungsverhältnisse kann die Klemmkraft in der Schraubverbindung im Bereich von ±15-20% bzw. ±30-35% streuen. Eine andere Möglichkeit der Klemmkraft-Ermittlung stellt die Verwendung von Ultraschallwellen dar, die durch Laufzeitmessungen die Längenänderung der gedehnten Schraube messen. Dieses Verfahren versagt jedoch beim Erreichen der Streckgrenze der Schraube, da hier Gefügeveränderungen die Messung verfälschen. Eine weitere Möglichkeit der Klemmkraft-Bestimmung besteht in der Verwendung von Scheiben, die bei Erreichen einer bestimmten Kraft Signalfarbe abgeben (DE 31 48 730), wodurch dieses Verfah­ ren nur diskrete Werte der Klemmkraft liefern kann. Die Ermittlung der Klemmkraft mit all diesen Verfahren ist nur während des Anziehens der Schraube möglich. Eine nachträgliche Prüfung der Klemmkraft in der Schraub­ verbindung ist nur mit noch größerer Streuung bzw. gar nicht mehr möglich. Eine dynamische Aufnahme der Klemmkraft im Betrieb ist nicht möglich.

Der im Schutzanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Befestigungsschraube zu schaffen mit der es mit Hilfe eines Ladungsverstärkers und einer elektronischen Verarbeitung möglich wird, die in der Schraubverbindung herrschende Klemmkraft möglichst genau und unabhängig von den Reibungsverhältnis­ sen im Gewinde und an der Kopfauflagefläche der Schraube, sowie unabhängig vom mechanischen Einsatzbe­ reich des Schraubenwerkstoffes zu ermitteln.

Dieses Problem wird mit den im Schutzanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.

Mit der Erfindung wird erreicht, daß die Klemmkraft in der Schraubverbindung während und auch noch nach dem Anziehvorgang genau ermittelt werden kann. Ferner ist eine dynamische Belastung der Schraubverbindung im Betrieb möglich. Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß durch die Anwendung einer solch ausgebilde­ ten Schraube eine genaue Einhaltung der Klemmkraft beim Anziehen ermöglicht wird und so die sicherheitsrele­ vanten und lebensdauerentscheidenden Kriterien der Schraubverbindung verbessert werden. Die Möglichkeit einer genaueren Einhaltung der Klemmkraft ermöglicht es auch Konstruktionen zu optimieren und somit Gewicht und Material wegen notwendiger Überdimensionierung zu sparen. Speziell bei Verschraubungen im Groß­ serien-Einsatz kann wegen der genauen Bestimmung der Klemmkraft in der Schraubverbindung eine höhere Prozeßfä­ higkeit erwartet werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Fig. 1 bis 2 erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 Befestigungsschraube DIN 912 - M 24

Fig. 2 miteinander verschraubte Teile

Fig. 3 elektrische Kontakte

Fig. 4 Abschirmung

Fig. 5 Ladungsverstärker

Fig. 6 elektronische Verarbeitung

Fig. 7 Schraubenschlüssel

Fig. 8 Piezo-Keramik

Fig. 9 Elektrode A

Fig. 10 Elektrode B

Fig. 11 elektrisch isolierende Schicht

Claims (1)

1. Befestigungsschraube, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopfauflagefläche mit einer Piezo-Keramik, elektrisch isolierenden und elektrisch leitenden Materiali­ en beschichtet ist und die elektrisch leitenden Schichten an eine im verschraubten Zustand zugängliche Stelle durch einen Ladungsverstärker kontakierbar sind, dessen Signale elektronisch weiterverarbeitet werden.