DE19948501A1

DE19948501A1 - Einrichtung und Verfahren zum indirekten und/oder direkten Messen der Vorspannkraft bei Schraubverbindungen mittels Ultraschall nach dem Echoimpulsverfahren

Info

Publication number: DE19948501A1
Application number: DE1999148501
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Baron
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-10-07
Filing date: 1999-10-07
Publication date: 2001-04-19

Abstract

Diese erfindungsgemäße Variante betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zum indirekten Messen der Vorspannkraft bei Schraubverbindungen und ist nach Art einer modularen Baugruppe als Ultraschallkoppler 5 ausgebildet, der in einer motorisch angetrieben Schraubspindel 26 installierbar ist, wobei mittels eines ultraschallerzeugenden Kontaktpins 8 und Ultraschallsensors 9 oder handelsüblichen Ultraschallprüfkopfes 29, der Dehnsollwert von Dehnschraube 11, der gleichzeitig dem Sollwert des Verschraubungsendanzugs der einzuschraubenden Schraube 18 entspricht, in Verbindung mit Steuerung 25, durch Auswertung der reflektierten Echosignale gemessen und verglichen wird. DOLLAR A Bei der erfindungsgemäßen Variante zum direkten Messen der Vorspannkraft bei Schraubverbindungen wird der modular baugleiche Ultraschallkoppler 5 verwendet, der in einer motorisch angetriebenen Schraubspindel 26 installierbar ist, wobei mittels eines handelsüblichen Ultraschallprüfkopfes 29, die Ultraschallwellen auf den Schraubenkopf geleitet werden bis deren Echosignale die Differenz zwischen dem Wert des Verschraubungsendanzugs von Schraube 18 und dem in der Steuerung 25 einprogrammierten Sollwert erreicht haben und der Schraubprozeß durch diese abgeschaltet wird.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung und einem Verfahren zum indirekten und/oder einer Einrichtung und einem Verfahren zum direkten Messen der Vorspannkraft bei Schraub verbindungen mittels Ultraschall nach dem Echoimpulsverfahren gemäß der Gattung des Hauptanspruches.

Damit das vorspannkraftgesteuerte Anziehen einer Schraubverbindung nach dem Echoimpuls verfahren angewendet werden kann bedarf es der Voraussetzung, daß die dafür vorgesehene zu verarbeitende Schraube kopfseitig mit einer Ultraschallquelle versehen ist, welche mit Hilfe einer Steuerungseinrichtung aktiviert wird, wobei Ultraschallwellen erzeugt bzw. ausgestrahlt werden. Die so entstehenden Ultraschallwellen durchlaufen die im Verschraubungsendanzug befindliche Schraube, werden am Schraubenende reflektiert und schließlich an der Ultraschall quelle auf dem Schraubenkopf wieder empfangen. Da sich während des Verschraubungsendan zugs die Schraube dehnt vergrößern sich die Laufzeiten der Echosignale und werden in Ver bindung mit der Steuereinrichtung ein Maß für die erzeugte Vorspannkraft. Es sind bereits der artige Einrichtungen bekannt, die es erlauben mittels Ultraschallwellen dieses technisch hoch entwickelte Schraubverfahren durchzuführen.

Hierfür werden einerseits auf dem Markt erhältliche Ultraschallprüfköpfe verwendet, die vor einem Verschraubungsendanzug manuell auf die Schraubenköpfe aufgefügt werden müssen, da aufgrund von unterschiedlichen Schraubenkopfoberflächen, bezogen auf Rauhigkeit und Aus führung, automatisch kurzgetaktet ablaufende Schraubprozesse nicht störungsfrei durchführbar sind und demzufolge in der Serienproduktion nicht angewendet werden können.

Um das vorspannkraftgesteuerte Schraubverfahren in der Serienproduktion anwenden zu kön nen, ist man dazu übergegangen, Schraubenköpfe mit Ultraschallsensoren zu versehen, wie zum Beispiel durch Aufdampfen bzw. "Aufsputtern" von ultraschalleitenden Schichten, beste hend aus einer Zinkoxid-, Schutz- und Elektrodenschicht, gemäß dem U.S.-Patent, Nr. 5.220.839, vom 22.06.1993. Hierbei wird zur Anregung des Ultraschallsensors die Elektroden schicht, die oberste Schicht auf dem Schraubenkopf, mit einem Kontaktpin und der Schrau benkopf mit einem Schraubwerkzeug kontaktiert sowie ein hochfrequentes Niederspannungs signal zugeführt. Die so erzeugten Ultraschallsignale durchlaufen die Schraube, werden am Schraubenende reflektiert und schließlich am Ultraschallsensor auf dem Schraubenkopf wieder empfangen, wobei die durch den Anzug zunehmende Längung der Schraube und die sich da durch vergrößernde Laufzeit der Ultraschallwellen ein Maß für die erzeugte Vorspannkraft ist.

Diese Maßnahme setzt jedoch eine Erweiterung des Fertigungsaufwandes derartiger Schrauben voraus und läßt zwangsläufig den Kostenfaktor Schraube überproportional ansteigen, so daß selbst durch Einführung geeigneter automatischer Produktionsmittel die Kosten dieser Schrau ben keinesfalls wirtschaftlicher gestaltet werden können, wodurch das physikalisch interessante und technisch hochentwickelte Schraubverfahren nur in relativ wenigen Spezialfällen zur An wendung kommt.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäßen Einrichtungen und Verfahren zum indirekten und/oder direkten Mes sen der Vorspannkraft bei Schraubverbindungen haben demgegenüber den großen Vorteil, daß eine Beschichtung von Ultraschallsensoren auf Schraubenköpfe entfällt und somit auch ein zu sätzlicher, erheblicher Kostenaufwand pro Schraube, der trotz Großserienproduktionen zur Verteuerung der jeweiligen Produkte beigetragen hätte. Zwangsläufig ist außerdem die Gefahr der Beschädigung der Ultraschallsensoren, wie sie bei Umfüll- und Beschickungsvorgängen häufig auftreten würden und zu wesentlichen Störungen führen könnten, ausgeschaltet. Eine zusätzliche Bedeutung erlangt das indirekte Verfahren dadurch, weil alle Schraubenkopfarten wie Inbus- und Sechskantschrauben ect. für diese Prozeßart verwendbar sind. Außerdem müs sen keine überdimensionierten Schrauben eingesetzt werden wie es bei drehmomentgesteuerten Schraubverfahren aus Sicherheitsgründen üblich ist. Die erfindungsgemäßen Einrichtungen mit den Verfahren zum indirekten und/oder direkten Messen der Vorspannkraft haben den weite ren großen Vorteil, in einer aus Baugruppen zusammengesetzten Schraubspindel installiert werden zu können, so daß beispielsweise auf eine Verwendung sehr teuerer, platzfordernder Prüfkopffügeautomaten, wie sie in einer kurzgetakteten Serienproduktion notwendig wären, verzichtet werden kann. Die Ausbildung der Einrichtung für das Verfahren zur indirekten Messung der Vorspannkraft mittels einer ultraschallvermeßbaren Dehnschraube oder die Ausbildung der Einrichtung für das Verfahren zur direkten Messung der Vorspannkraft mit Hilfe eines auf dem Markt erhältlichen Ultraschallprüfkopfes der einfach in die Abtriebswelle der Schraubspindel installiert werden kann gewährleisten, gemeinsam mit den weiteren daran gekoppelten Baugruppen wie Antriebsmotor mit Getriebe und Spindelabtrieb, einen platzspa renden, komponentenartigen Aufbau der Schraubspindel aus nach dem Baukastenprinzip auf gebauten Einzelkomponenten. Dies bedeutet, daß eine auf die jeweiligen Anforderungen ab gestimmte Zusammenstellung der Schraubspindel, z. B. bezogen auf die Größe einer von ihr zu übertragenden Vorspannkraft und ein einfacher Ein- und Ausbau einzelner Komponenten leicht durchführbar ist. Ein wesentlicher Vorteil zur indirekten Messung der Vorspannkraft besteht darin, daß sie als Vergleichsmessung zwischen einer speziell angefertigten Dehnschraube (Meßwerkzeug) zu einer zu verarbeitenden Schraube, mit der nach DIN vorgegebener Syme trie und Vergütung, durchgeführt wird.

Hierbei stehen die Materialeigenschaften der Dehnschraube, einschließlich ihrer Fähigkeit meh rere hunderttausendfache "Dehnwechsel" standhalten zu können, in absoluter Relation zur zu verarbeitenden Schraube. Bei der direkten Messung der Vorspannkraft ist von großem Vor teil, daß die Ultraschallwellen des Ultraschallprüfkopfes direkt auf den Kopf einer einge schraubten Schraube übertragen werden, wobei deren Längung während des Verschraubungs endanzugs gemessen wird. Beide Meßverfahren sind, in Verbindung einer dazugehörigen elek tronischen Steuerung, zuverlässig anwendbar. Das einfache Funktionsprinzip der jeweiligen er findungsgemäßen Einrichtung ist durch eine robuste modulare Bauweise störungsunanfällig sowie wartungsfrei und preiswert herzustellen und trägt wesentlich zur kostengünstigen An wendung des technisch hochentwickelten vorspannkraftgesteuerten Schraubverfahrens bei.

Zeichnungen

Ausführungsbeispiele der Erfindung zum indirekten Messen der Vorspannkraft sind in der Zeichnung als Längsschnitt dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1, 2 eine schematische Darstellung einer Schraubspindel mit Linear- und Win kelabtrieb zum Anziehen von Schraubverbindungen einschließlich erfindungsgemäßer Einrich tung, unter Verwendung einer Dehnschraube, Fig. 3, 4 die erfindungsgemäßen Einrichtungen in vergrößertem Maßstab mit unterschiedlichen Ultraschallerzeugungsquellen sowie Dehn schraube und Führungsmutter. Weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung zum direkten Messen der Vorspannkraft sind in der Zeichnung als Längsschnitt dargestellt und in der nach folgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 5, 6 eine schematische Darstellung einer Schraubspindel mit Linear- und Winkelabtrieb zum Anziehen von Schraubverbindungen einschließlich erfindungsgemäßer Einrichtung, unter Verwendung eines Ultraschallprüfkopfes, Fig. 7 die Koppelposition des Ultraschallprüfkopfes während des Vor- und Endanzugs der Schraubverbindung, Fig. 8 die erfindungsgemäße Einrichtung in vergrößertem Maßstab mit Ultraschallprüfkopf, Prüfkopfkabel und Kontaktzylinder sowie Abtriebswelle mit Schraub werkzeug und Schraubverbindung, Fig. 9 eine symbolhafte Abbildung eines Schraubenkopfes mit unregelmäßiger Oberfläche in Bezug des elastischen Bereichs am Ultraschallprüfkopf.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles, zur indirekten Messung

Zum Verschrauben eines nicht näher bezeichneten Flanschdeckels 19 auf einen nicht näher be zeichneten Flansch 20, nach dem Verfahren zur indirekten Messung der Vorspannkraft bei Schraubverbindungen mittels der erfindungsgemäßen Einrichtung, des sogenannten Ultra schallkopplers 5, zeigt Fig. 1 eine motorisch angetriebene Schraubspindel 26, bestehend aus den Modulbaugruppen 1, 3, 5, 15, die mit Hilfe einer nicht näher bezeichneten elektrischen Steckvorrichtung 23 und einem dazugehörigen Meß- und Steuerkabel 24 mit der nicht näher bezeichneten elektronischen Steuerung 25 verknüpft ist. Desweiteren wird dargestellt, wie die Modulbaugruppen 1, 3, 5, 15 in der Schraubspindel 26 antriebstechnisch zugeordnet und ver bunden sind. So ist Motor 1 auf Getriebe 3, Getriebe 3 auf Ultraschallkoppler 5 und Ultra schallkoppler 5 auf Abtrieb 15 montiert. Daraus resultierend ergibt sich folgende Kraftübertra gung, bei der Motorwelle 2 das ihr eigene Drehmoment an Getriebewelle 4, Getriebewelle 4 an Rotor 6, Rotor 6 in zwangsläufiger Verbindung mit der darin installierten Führungsmutter 10 über den Außenvierkant der darin integrierten Dehnschraube 11 an Abtriebswelle 16 sowie Schraubwerkzeug 17 und Schraube 18 überträgt, bis ein entsprechendes Verschraubungsvor anzugsmoment, der einzuschraubenden Schraube 18, erreicht ist. Danach wird bei der weiteren Übertragung des Drehmoments, bis hin zum vorgegebenen Verschraubungsendzustand die Schraube 18 gedehnt, wobei Flanschdeckel 19 und Flansch 20 gleichzeitig zusammengepreßt werden. Während sich die im Anzugsprozeß befindliche Schraube 18 anfängt zu längen, dehnt sich auch zwangsläufig die im Rotor 6 in der Führungsmutter 10 installierte Dehnschraube 11. Dabei durchlaufen die im Ultraschallkoppler 5 stirnseitig des Schraubenschaftes von Dehn schraube 11 erzeugten Ultraschallimpulse die Dehnschraube 11 und werden gegenüberliegend gemäß dem Dehnverlauf zeitversetzt reflektiert. Da sich die Dehnschraube 11 nach Erreichen des Verschraubungsendzustandes in der Führungsmutter 10 nicht verklemmen darf, weil sie für neue Anzugsprozesse gelöst bereitstehen muß, verfügt sie in Verbindung mit Führungsmutter 10 über ein nicht selbsthemmendes Gewinde, wobei ein leichter und der Schraubenanzugsrich tung entgegengesetzter Drehimpuls durch den Motor 1 das Lösungsvermögen von Dehn schraube 11, unterstützen kann, ohne die erfolgte Schraubverbindung zu gefährden.

In Fig. 2 wird das Verfahren zur indirekten Messung der Vorspannkraft bei Schraubverbin dungen mittels eines Winkelabtriebs 33 durchgeführt. Dabei wird der Rotationsprozeß durch die sich drehende Abtriebswelle 16, mit dem daran befestigten Zahnrad 34, über ein verbinden des zweites Zahnrad 35 an das den Rotor 6 fest umgebende dritte Zahnrad 36 übertragen, wo bei mit Hilfe des Kopfes von Dehnschraube 11 und dem daran installierten Schraubwerkzeug 17 der Verschraubungsvor- und endanzug von Schraube 18 durchgeführt wird. In Fig. 3 wird in vergrößertem Maßstab dargestellt, wie der durch die elektronische Steuerung 25 ge mäß Fig. 1, über eine Druckfeder 7 in Intervallen angeregte Kontaktpin 8, in Verbindung ei nes stirnseitig am Schaftende von Dehnschraube 11 integrierten Ultraschallsensors 9, Ultra schallimpulse erzeugt, von wo aus sie an das gegenüberliegende Schaftende der Dehnschraube 11 gelangen, um von dort aus als Echoimpulse reflektiert zu werden. Hingegen wird in Fig. 4 gezeigt, wie ein handelsüblicher Ultraschallprüfkopf 29, stirnseitig am Schaftende von Dehn schraube 11 anliegend, Ultraschallwellen ausstrahlt, wobei eine daran anpressende Druckfeder 28 erwirkt, daß die Übertragungsqualität der Ultraschallsignale zum gegenüberliegenden Schaftende von Dehnschraube 11 und zurück erhöht und stabilisiert wird. Diese Echoimpulse, verbunden mit den sich durch die Längung von Dehnschraube 11 vergrößernden Laufzeiten, werden durch die nicht näher bezeichneten Schleifkontakte 21 und 22, die am Rotor 6 anlie gen, in die elektronische Steuerung 25 eingeleitet und zur Messung bzw. zum Vergleich eines darin gespeicherten Sollwerts herangezogen, der gleichbedeutend mit dem Verschraubungs endzustand der einzuschraubenden Schraube 18 ist und in Relation zu dem gespeicherten Soll dehnwert von Dehnschraube 11 steht. Währenddessen sorgt ein permanent anstehendes hoch frequentes Niederspannungssignal am Schraubwerkzeug 17 für einen weiteren notwendigen Kontakt. Die während der Anzugsprozesse auftretenden Lastwechsel von Dehnschraube 11 werden durch Verwendung eines dafür geeigneten festen und elastischen Materials aufgefan gen, welches im entsprechenden Verhältnis zu den nach DIN gefertigten und zu verschrauben den Schrauben 18 steht. Desweiteren zeigt Fig. 3, 4 wie Rotor 6, mit der in Führungsmutter 10 installierten Dehnschraube 11, im Ultraschallkopplergehäuse 27 fixiert wird, begrenzt durch zwei Kugellager 13, die sich im oberen und unteren Bereich desselben befinden, mittels Buchse 12 auf Distanz gehalten und durch Federring 14 gesichert werden.

Beschreibung des Ausführungsbeispieles, zur direkten Messung

Zum Verschrauben eines nicht näher bezeichneten Flanschdeckels 19 auf einen nicht näher be zeichneten Flansch 20 nach dem Verfahren zur direkten Messung der Vorspannkraft bei Schraubverbindungen, mittels der erfindungsgemäßen Einrichtung des sogenannten Ultra schallkopplers 5, zeigt Fig. 5 ebenso wie Fig. 1 eine motorisch angetriebene Schraubspin del 26, bestehend aus den Modulbaugruppen 1, 3, 5, 15, die mit Hilfe einer nicht näher be zeichneten elektrischen Steckvorrichtung 23 und einem dazugehörigem Meß- und Steuerkabel 24 mit der nicht näher bezeichneten elektronischen Steuerung 25 verknüpft ist. Desweiteren wird dargestellt, wie die Modulbaugruppen 1, 3, 5, 15 in der Schraubspindel 26 antriebstech nisch zugeordnet und verbunden sind. So ist Motor 1 auf Getriebe 3, Getriebe 3 auf Ultra schallkoppler 5 und Ultraschallkoppler 5 auf Abtrieb 15 montiert. Daraus resultierend ergibt sich folgende Kraftübertragung, bei der Motorwelle 2 das ihr eigene Drehmoment an Getrie bewelle 4, Getriebewelle 4 an Rotor 6, Rotor 6 in zwangsläufiger Verbindung mit der darin installierten Prüfkopfkabelführung 30, Prüfkopfkabelführung 30 mittels des daran integrierten Außenvierkants an Abtriebswelle 16 sowie Schraubwerkzeug 17 und Schraube 18 überträgt, bis ein entsprechendes Verschraubungsvoranzugsmoment, der einzuschraubenden Schraube 18, erreicht ist. Danach wird bei der weiteren Übertragung des Drehmoments, bis hin zum Ver schraubungsendzustand, die Schraube 18 gedehnt, wobei Flanschdeckel 19 und Flansch 20 gleichzeitig zusammengepreßt werden. Der während des Anzugsprozesses den Schraubenkopf kontaktierende Ultraschallprüfkopf 29 überträgt indessen Ultraschallimpulse, welche Schraube 18 durchlaufen und von deren Schaftende, in Abhängigkeit ihres Dehnverlaufs, zeitversetzt als Echosignale zurück kommen, so daß sie in der elektronischen Steuerung 25 ausgewertet wer den können. In Fig. 6 wird das Verfahren zur direkten Messung der Vorspannkraft bei Schraubverbindungen mittels eines Winkelabtriebs 33 durchgeführt. Dabei wird der Rotations prozeß durch die sich drehende Abtriebswelle 16 mit dem daran befestigten Zahnrad 34 über ein verbindendes zweites Zahnrad 35 an das den Rotor 6 fest umgebende dritte Zahnrad 36 übertragen, wobei mit Hilfe des Abtriebvierkants der Prüfkopfkabelführung 30 und dem daran installierten Schraubwerkzeug 17 der Verschraubungsvor- und endanzug von Schraube 18 durchgeführt wird.

Dabei zeigt Fig. 7, daß der Ultraschallprüfkopf 29 während des Verschraubungsvoranzugs den Kopf von Schraube 18 nicht berührt, sondern erst kurz vor Anfang des Verschraubungs endzustands auf den Kopf von Schraube 18 getaktet wird. Dies geschieht durch automatisches Zustellen der Schraubspindel 26 mittels eines Kurzhubtaktes, mit einer sie verbindenden nicht näher bezeichneten vertikalen Schlitteneinheit oder einer in der Schraubspindel 26 zu installie renden nicht näher bezeichneten elektromechanischen Kurzhubeinrichtung 39. In Fig. 8 wird in vergrößertem Maßstab dargestellt wie der, durch die elektronische Steuerung 25 gemäß Fig. 5, angeregte Ultraschallprüfkopf 29 Ultraschallsignale in die zu verarbeitende Schraube 18 einstrahlt von wo aus sie während des Verschraubungsendanzugs, entsprechend der dabei auf tretenden Dehnung und der sich dadurch vergrößernden Laufzeiten, zeitversetzt vom Schaf tende reflektiert und am Ultraschallprüfkopf 29 wieder empfangen werden. Die so vom Ultra schallprüfkapf 29 aufgenommenen Echosignale gelangen durch das Prüfkopfkabel 31, mittels nicht näher bezeichneten Schleifkontakten 7, 8 an einen nicht näher bezeichneten Kontaktzy linder 9, um von da aus an die nicht näher bezeichneten, am Rotor 6 anliegenden Schleifkon takte 21, 22, welche mit dem Stecker 23 verbunden sind, weitergeleitet zu werden. Die am Stecker 23 angelangten Echosignale werden über das daran installierte Meß- und Steuerkabel 24 zur Messung bzw. zum Vergleich zwischen dem erreichten Wert des Verschraubungsend zustandes der einzuschraubenden Schraube 18 und dem in der elektronischen Steuerung 25 einprogrammierten Sollwert herangezogen. Desweiteren zeigt Fig. 8 wie Rotor 6 leicht drehbar im Ultraschallkopplergehäuses 27 fixiert wird, begrenzt durch zwei Kugellager 13, die sich im oberen und unteren Bereich desselben befinden, mittels Buchse 12 auf Distanz gehalten und durch Federring 14 gesichert werden und wie das Prüfkopfkabel 31 in der Bohrung von Abtriebswelle 16 geführt wird. In Fig. 9 wird in vergrößertem Maßstab symbolhaft darge stellt wie der elastische Bereich des Ultraschallprüfkopfes 29, mittels einer plastisch verformba ren Kappe, unterschiedlich auftretende Oberflächenbeschaffenheiten auf Schraubenköpfen überbrücken kann um eine optimale Ultraschallübertragung während des Verschraubungs endanzugs zu gewährleisten.

Claims

1. Einrichtungen und Verfahren zum indirekten und/oder direkten Messen der Vorspannkraft bei Schraubverbindungen mittels Ultraschall nach dem Echoimpulsverfahren, mit einer end seitig eine Befestigungsvorrichtung für ein Schraubwerkzeug tragenden Abtriebsbaugruppe einer Schraubspindel, einem wenigstens zweistufig umschaltbaren Motor, der zum Voran ziehen der Schraubverbindung und zum Erzielen eines gewünschten Verschraubungsendzu standes unterteilbar ist, einem jeweils modular ausgebildeten indirekt oder direkt arbeiten den Ultraschallkopplers zum Senden und Erfassen einer als Maß für den jeweils vorliegen den Verschraubungsendzustand dienenden Meßgröße sowie einer elektronischen Steuerung zum Erzeugen von Schaltsignalen für den Antriebsmotor in Abhängigkeit des Verschrau bungsendzustandes, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubspindel 26 wenigstens viertei lig ausgebildet ist, wobei der entsprechende Ultraschallkoppler 5 als eigenständig wirksame Baugruppe ausgeführt ist, welcher zwischen einem mit einem Antriebsmotor 1 versehenen Getriebe 3 und einer in Abtrieb 15 integrierten Abtriebswelle 16, mit endseitig angebrach tem Schraubwerkzeug 17, installiert ist und der entsprechend seiner Ausführung nach dem Prinzip der indirekten Messung der Vorspannkraft mit Hilfe einer ultraschallvermeßbaren Dehnschraube 11, die schaftseitig mit einem integrierten Ultraschallsensor 9 versehen sein kann oder durch einen Ultraschallprüfkopf 29 zu kontaktieren ist und welche materialmäßig in Relation zu einer nach DIN gefertigten Schraube 18 steht, arbeitet oder der entsprechend seiner Ausführung nach dem Prinzip der direkten Messung der Vorspannkraft durch Über tragung von Ultraschallwellen mittels eines im Abtriebsbereich installierten Ultraschallprüf kopfes 29, welcher auf dem Kopf einer im Verschraubungsendzustand stehenden Schraube 18 aufliegt, arbeitet.

2. Einrichtung und Verfahren zum indirekten Messen der Vorspannkraft nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallkoppler 5 als Baugruppe ausgebildet ist, bei der Rotor 6 über eine kraftübertragende Verbindungsmöglichkeit verfügt, wie z. B. eines Zwei- oder Vierkants, welche die darin installierte Führungsmutter 10 zwangsläufig drehend an treibt, wobei die in der Führungsmutter 10 befindliche Dehnschraube 11, deren Kopf als Vier- oder Vielkant ausgebildet sein kann und im Verbund mit Abtriebswelle 16 steht, wäh rend des Verschraubungsendanzugs flexibel dehnbar ist.

3. Einrichtung und Verfahren zum indirekten Messen der Vorspannkraft nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die am Schaftende von Dehnschraube 11, durch einen Ultra schallsensor 9 oder Ultraschallprüfkopf 29, erzeugten bzw. ausgestrahlten Ultraschallwellen zur Kontrolle des Dehnprozesses von Dehnschraube 11 dienen, mit der Maßgabe, daß die im Verschraubungsendanzug befindliche Schraube 18 bei Erreichen eines vorgegebenen Verschraubungsendzustands nicht weiter gedreht wird und das dies in Verbindung mit einer elektronischen Steuerung 25 signalgebend überwachbar ist.

4. Einrichtung und Verfahren zum indirekten Messen der Vorspannkraft nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschallwellen während der Längung von Dehnschrau be 11 auf einem, stirnseitig dem Schaft von Dehnschraube 11 befindlichen Ultraschallsensor 9 hervorgerufen werden, wobei mittels Steuersignale von Steuerung 25 der Kontaktpin 8, in Abhängigkeit von Druckfeder 7, anregbar ist.

5. Einrichtung und Verfahren zum indirekten Messen der Vorspannkraft nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Befügen von Ultraschallsensoren 9 auf Schrau benköpfe von zu verarbeitenden Schrauben 18 durch die Integration von einfachen und preiswerten Beschichtungseinrichtungen, die ein Aufdrucken, Auffügen, Aufkleben sowie Aufdosieren ect. von Ultraschallsensoren 9 ermöglichen und in Schraubenzuführsysteme von Schraubstationen verkettbar sind, so daß nur die wirklich zur Verarbeitung gelangenden Schrauben 18 mit einem Ultraschallsensor 9 versehen werden.

6. Einrichtung und Verfahren zum indirekten Messen der Vorspannkraft nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein handelsüblicher, auf dem Markt erhältlicher Ultraschall prüfkopf 29 zu verwenden ist, der u. a. mittels einer Druckfeder 28 mit einer entsprechenden Kraft an die planparallele und feinbearbeitete Stirnfläche am Schaft von Dehnschraube 11 angedrückt wird, wodurch eine absolute Ultraschallübertragung gewährleistet ist.

7. Einrichtung und Verfahren zum indirekten Messen der Vorspannkraft nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zur Herstellung von Dehnschrauben 11 zu verwendende Material, bezüglich der Festigkeit und Elastizität, gegenüber den Materialeigenschaften ei ner im Prozeß zu verarbeitenden Schraube 18 so geartet ist, daß es mindestens mehreren hunderttausendfachen Lastwechseln bzw. Dehnprozessen standhält, wobei das Dehnvermö gen von Dehnschraube 11 so bemessen ist, daß es während der Verschraubungsendanzugs phasen bzw. bei Erreichen des Verschraubungsendzustands innerhalb des elastischen Be reichs, gemäß dem Hookeschen Gesetz, liegt.

8. Einrichtung und Verfahren zum indirekten Messen der Vorspannkraft nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnschraube 11 und ihre Führungsmutter 10 mit einem nicht selbsthemmenden Gewinde versehen ist, so daß ein Verklemmen in der Führungsmut ter 10 verhindert wird, wobei das sich zwangsläufig ergebende Lösevermögen zwischen Dehnschraube 11 und Führungsmutter 10 durch einen zusätzlich entgegengesetzt gerichte ten und von Motor 1 veranlaßten Drehimpuls unterstützt werden kann.

9. Einrichtung und Verfahren zum indirekten Messen der Vorspannkraft nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß Ultraschallkoppler 5 als Baugruppe ausgebildet ist, welche mit den kraftübertragenden Bausteinen wie Rotor 6 mit Führungsmutter 10 und Dehn schraube 11 sowie mit den signalübertragenden Bausteinen wie Druckfeder 7 mit Kontakt pin 8 oder Ultraschallprüfkopf 29 ausgerüstet ist.

10. Einrichtung und Verfahren zum direkten Messen der Vorspannkraft nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß der Ultraschallkoppler 5 als Baugruppe ausgebildet ist, bei der Rotor 6 über eine kraftübertragende Verbindungsmöglichkeit verfügt, wie z. B. eines Zwei- oder Vierkants, welche die darin installierte Prüfkopfkabelführung 30 deren Abtrieb als Vier- oder Vielkant ausgebildet sein kann und im Verbund mit Abtriebswelle 16 ste hend diese zwangsläufig drehend antreibt.

11. Einrichtung und Verfahren zum direkten Messen der Vorspannkraft nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß die durch einen Ultraschallprüfkopf 29 ausgestrahlten Ultra schallwellen zur Kontrolle des Dehnprozesses der im Verschraubungsendanzug befindli chen Schraube 18 dienen, mit der Maßgabe, daß diese bei Erreichen eines vorgegebenen Verschraubungsendzustands nicht weiter gedreht wird und das dies in Verbindung mit ei ner elektronischen Steuerung 25 signalgebend überwachbar ist.

12. Einrichtung und Verfahren zum direkten Messen der Vorspannkraft nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallkoppler 5 als Baugruppe ausgebildet ist, wel cher mit den kraftübertragenden Bausteinen wie Rotor 6 und Prüfkopfkabelführung 30 sowie mit den signalübertragenden Bausteinen wie Kontaktzylinder 9 und Schleifkontakte 7, 8, die zur wechselseitigen Übertragung der Ultraschallimpulse dienen, ausgerüstet ist.

13. Einrichtung und Verfahren zum direkten Messen der Vorspannkraft nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß der Ultraschallprüfkopf 29, welcher endseitig in der Bohrung von Abtriebswelle 16 montiert ist, mittels eines Kurzhubtaktes einer die Schraubspindel 26 verbindenden vertikalen Schlitteneinheit, kurz vor Beginn eines Verschraubungsendanzugs in schallübertragender Koppelposition auf den Kopf einer anzuziehenden Schraube 18 ge taktet wird oder dieses mit Hilfe einer elektromechanischen Kurzhubeinrichtung 37, die in Schraubspindel 26 als modulare Baugruppe bzw. auf den Ultraschallkoppler 5 gemäß Fig. 6, installiert werden kann, durchführbar ist.

14. Einrichtung und Verfahren zum direkten Messen der Vorspannkraft nach Anspruch 1 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallprüfkopf 29 durch einen Anschlag be grenzt, leichtgängig bewegbar, in einem ihm umgebenden gleitfähigen oder drehbaren Ring element 32, welches in der Bohrung von Abtriebswelle 16 zu installieren ist geführt wird, so daß eine Oberflächenreibung zwischen der elastisch verformbaren Kappe des Ultra schallprüfkopfes 29 und dem Schraubenkopf, während des Verschraubungsendanzugs von Schraube 18, verhindert wird und ein Abrieb derselben auszuschließen ist.

15. Einrichtung und Verfahren zum indirekten und/oder direkten Messen der Vorspannkraft nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalgebung und der Signalempfang mit Steuerung 25 in Verbindung eines Meß- und Steuerkabels 24 über Steckvorrichtung 23 mit den daran installierten Schleifkontakten 21, 22, durchführbar ist.

16. Einrichtung und Verfahren zum indirekten und/oder direkten Messen der Vorspannkraft nach Anspruch 1 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß der als Baugruppe ausgebildete Ultraschallkoppler 5 in einem Winkelabtrieb 35 installiert werden kann, welcher von der Abtriebswelle 16 angetrieben wird, wodurch in beiden Anwendungsfällen eine kurze me chanische Verbindung zwischen der Dehnschraube 11 und dem Schraubwerkzeug 17, mit der einzuschraubenden Schraube 18 sowie zwischen dem Kontaktzylinder 9, dem Prüf kopfkabel 31 und dem Ultraschallprüfkopf 29 gewährleistet ist.

17. Einrichtung und Verfahren zum indirekten und/oder direkten Messen der Vorspannkraft nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der als Baugruppe ausgebildete Ultra schallkoppler 5 endseitig von Abtriebswelle 16 installiert werden kann und durch diese an getrieben wird, wodurch in beiden Anwendungsfällen eine kurze mechanische Verbindung zwischen der Dehnschraube 11 und dem Schraubwerkzeug 17, mit der einzuschraubenden Schraube 18 sowie zwischen dem Kontaktzylinder 9, dem Prüfkopfkabel 31 und Ultra schallprüfkopf 29 gewährleistet ist.