Aus dem Stand der Technik ist bekannt, da 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 Einschraubmoment anzieht, um die miteinander zu verbindenden Teile mit einer vorbestimmten Kraft aneinander zu pressen. Diese Kraft wird als Vorspannkraft bezeichnet und entsteht durch die Längenänderung des Schraubenschaftes, die nachfolgend als Längung bezeichnet wird. Es ist in vielen An- wendungsfällen notwendig, die Vorspannkraft möglichst genau auf einen vorbestimm- ten Wert einzustellen. Dazu ist es erforderlich, die Vorspannkraft zu bestimmen. Es ist aus Stand der Technik bekannt, die Vorspannkraft indirekt über die Messung des Einschraubmoments während des Einschraubens zu bestimmen. Zur Herstellung einer Schraubverbindung werden hauptsächlich Drehmoment- bzw. Drehwinkelme systeme eingesetzt, die in das Schraubsystem integriert sind. Wenn beim Eindrehen der Schraube ein voreingestelltes Drehmoment erreicht ist, wird ein vom Drehmoment- me system ausgegebenes Signal zur Abschaltung der Antriebseinheit verwendet oder

die Schraube wird noch um einen vorbestimmten Drehwinkel weitergedreht, der durch das Drehwinkelme system bestimmt wird.

Bei der indirekten Bestimmung der Vorspannkraft durch die Drehmomentmessung treten folgende Probleme auf: Beim Anziehen einer Schraube kommt nur ein geringer Teil des aufgebrachten Drehmoments für die Längung der Schraube, d. h. für die Er- zeugung der Vorspannkraft, zur Wirkung. Der grö ere Teil des Drehmoments wird durch die Reibung am Schraubengewinde und am Schraubenkopf aufgenommen. An- dern sich die Reibungsbedingungen, wirken sich diese Änderungen stark auf die Vor- spannkraft aus. Daher können die vorstehend beschriebenen Vorrichtungen die Einhal- tung enger Toleranzen der Vorspannkraft nicht gewährleisten.

Zur Überwindung dieser Schwierigkeiten ist es erforderlich, die Vorspannkraft direkt zu messen. Dazu sind verschiedene Verfahren und Vorrichtungen vorgeschlagen wor- den. So ist bekannt, unter dem Schraubenkopf einen Me ring in Form einer Unterleg- scheibe anzuordnen. Dieser Me ring ist ein Sensor, der bei Krafteinwirkung ein elek- trisches Signal abgibt. Wird die Schraube angezogen, drückt der Schraubenkopf auf den Me ring, wobei die Vorspannkraft direkt gemessen werden kann. Dieses Verfah- ren ist sehr kostenintensiv, da der Me ring nach dem Anziehen der Schraubverbin- dung unter dem Schraubenkopf verbleibt. Daher ist dieses Verfahren nur auf besonde- re Anwendungsfälle, wie z. B. die Raumfahrt oder die Kernenergietechnik, be- schränkt. Eine kontinuierliche Langzeitüberwachung der Anpre kraft ist mit Me rin- gen nur bedingt möglich, da diese eine unkontrollierbare Nullpunktdrift aufweisen Eine weitere Möglichkeit zur Bestimmung der Vorspannkraft ist in der DE 4410722 beschrieben. Es wird eine Vorrichtung zur Bestimmung der Vorspannkraft aufgezeigt, bei der der Abstand zwischen einer von Wechelstrom durchflossenen Spule und dem Schraubenkopf einer Schraube bestimmt wird. Diese Abstandsänderung wird gemes- sen. Sie ist näherungsweise proportional der Vorspannkraft. Die Längenänderungen, die aufgrund plastischer Verformungen entstehen, können nicht erfa t werden. Die zu

messenden Längen sind so klein, da dieses Verfahren unter rauhen Produktionsbe- dingungen nicht oder nur mit erheblichem technischen Aufwand einsetzbar ist.

In der DE 4017726 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, wobei am Betätigungsende der Be- festigungsschraube eine erste Endfläche und am freien Ende des Schafts eine zweite Endfläche ausgebildet sind, und an beiden Endflächen Me flächen für eine Ultra- schallmessung vorgesehen sind, die sich nur über einen Teil der Endflächen erstrecken und zu den Endflächen 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 Abmes- sungen der Schraube wird mittels dem Fachmann bekannter Verfahren die Vorspann- kraft direkt ermittelt. Auf dem gleichen Prinzip basieren die Gegenstände der Pa- tentanmeldungen DE 19507391 und DE 4025430. Die Bestimmung der Längenände- rung der Schraube mittels Ultraschall weist jedoch auch Nachteile auf. Um die Län- genänderung genau zu erfassen, mu der Ultraschall definiert in die Schraube einge- leitet werden. Die dabei zu lösenden technischen Probleme sind erheblich. So ist es erforderlich, die Schalleinleitungsfläche und die Reflexionsfläche besonders auszubil- den. Weiterhin ist erforderlich, da diese Flächen mit hoher Präzision gefertigt und eng toleriert sind. Normschrauben können diesen Ansprüchen nicht genügen. Schrau- ben werden mittels hocheffektiver Verfahren als Massenteile gefertigt. Für die Ferti- gung von Schrauben mit Ultraschalleinleitungsflächen stehen keine vergleichbaren Verfahren zur Verfügung. Daher sind die Fertigungskosten für diese Spezialschrauben beträchtlich.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Qualität von Schraubverbindungen zu verbessern und die vorstehend beschriebenen Probleme zu überwinden.

Die Aufgabe wird mit einem Verfahren nach Patentanspruch 1 und 2, mit einer Vor- richtung nach Patentanspruch 7 und 8 und mit einer Schraube nach Patentanspruch 16, 17 und 18 gelöst.

Gemä dem Verfahren nach Patentanspruch 1 werden folgende Verfahrensschritte durchgeführt: - Aufsetzen der ein Me system aufweisenden Einschraubvorrichtung auf den Kopf der Schraube, - Bestimmen eines Längenme wertes der Länge einer längs der Schraubenachse ver- laufenden Sackbohrung einer Schraube, wobei der Längenme wert aus Richtung des Schraubenkopfes und zu einem Zeitpunkt bestimmt wird, zu dem noch keine Länge- nänderung des Schraubenschaftes eingetreten ist, - kontinuierliches Erfassen der aktuellen Längenme werte während eines aktuellen Einschraubvorgangs und - kontinuierliches Vergleichen der erfa ten, während des aktuellen Einschraubvor- gangs auftretenden Längenme wertänderungen mit vorbestimmten, gespeicherten Da- ten, wobei - nach vorbestimmten Kriterien ermittelt wird, ob der Einschraubvorgang funktions- gemä verläuft, und wann der Einschraubvorgang abzuschlie en ist.

Gemä dem Verfahren nach Patentanspruch 2 werden folgende Verfahrensschritte durchgeführt: - Aufsetzen der ein Me system aufweisenden Einschraubvorrichtung auf den Kopf der Schraube, - Bestimmen eines Abstandsme wertes einer längs der Schraubenachse verlaufenden Kernbohrung mit einem Kern einer Schraube, wobei der Abstandsme wert aus Rich- tung des Schraubenkopfes bezogen auf die Stirnfläche des Kerns bestimmt wird und diese Bestimmung zu einem Zeitpunkt erfolgt, zu dem noch keine Längenänderung des Schraubenschaftes eingetreten ist, - kontinuierliches Erfassen der aktuellen Längenme werte während eines aktuellen Einschraubvorgangs und

- kontinuierliches Vergleichen der erfa ten, während des aktuellen Einschraubvor- gangs auftretenden Abstandsme wertänderungen mit vorbestimmten, gespeicherten Daten, wobei - nach vorbestimmten Kriterien ermittelt wird, ob der Einschraubvorgang funktions- gemä verläuft, und wann der Einschraubvorgang abzuschlie en ist.

Der Hauptvorteil der beiden Verfahren besteht darin, da ein mit der Vorspannkraft eng korrelierendes Me signal gewonnen wird, das nahezu frei von den Me fehlern ist, die durch den Einflu der Reibung im Gewinde bzw. am Schraubenkopf entste- hen. Das Verfahren ist wahlweise zur Steuerung bzw. zur Regelung des Einschraub- vorgangs einsetzbar. Es ist möglich, dieses Signal mit den bisher aus dem Stand der Technik bekannten Me signalen der Me grö en Drehmoment, Drehwinkel und/oder Einschraubtiefe zu kombinieren. Bei Bedarf ist es auch möglich, mehr als zwei Me - grö en zu kombinieren.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil der Verfahren liegt darin begründet, da in Abhän- gigkeit von den Genauigkeitsanforderungen bezüglich der Anpre kraft der Schraub- verbindung unterschiedliche Längenme systeme einsetzbar sind. Ferner ist es mög- lich, in Abhängigkeit von proze bdingten Störgrö en ein solches Längenme system auszuwählen, das gegenüber den auftretenden Störgrö en weitgehend unempfindlich ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemä en Verfahren sind Gegenstand der Unteransprüche 3 bis 6.

Das Verfahren nach Patentanspruch 3 ist dadurch gekennzeichnet, da der Längen- oder Abstandsme wert durch optische Messung bestimmt wird, wobei ein von einer Lichtquelle ausgesendeter Me lichtstrahl an dem Bohrungsgrund der Sackbohrung oder an der Stirnfläche des Kerns reflektiert wird und der reflektierte Strahl von einer Strahlerfassungseinheit erfa t wird, und von einer Auswerteeinheit die Verschiebung

des Bohrungsgrundes und die Verschiebung der Stirnfläche des Kerns bestimmt wer- den.

Der Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, da optische Me verfahren berührungslos und trägheitslos arbeiten. Dieses Verfahren kann z. B. dann angewendet werden, wenn starke mechanische Schwingungen an der Schraubverbindung den Einsatz von berührenden Me verfahren nicht gestatten.

Das Verfahren nach Patentanspruch 4 ist dadurch gekennzeichnet, da der Längen- oder Abstandsme wert durch mechanische Messung bestimmt wird, wobei ein Me - stift auf den Bohrungsgrund der Sackbohrung oder auf die Stirnfläche des Kerns auf- gesetzt wird und das andere Ende des Me stifts mit einem Wegme system gekoppelt ist, das die bei der Schraubendehnung auftretende Verschiebung des Me stiftes in Bezug auf den Schraubenkopf erfa t und somit die aktuelle Länge der Sackbohrung bestimmt.

Der Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, da mechanische Me verfahren robust und kostengünstig für normale Einsatzfälle sind. Ferner werden an die mit dem Me taster abzutastenden Flächen keine besonderen Anforderungen gestellt.

Das Verfahren nach Patentanspruch 5 ist dadurch gekennzeichnet, da die Schraub- verbindung über die Messung des Drehwinkels oder/und des Drehmoments überwacht wird.

Der Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, da durch die Ermittlung der zusätzlichen Me grö en die Plausibilität der Bohrungsmessung überprüft werden kann, wodurch die Zuverlässigkeit des Verfahrens wesentlich erhöht wird.

Das Verfahren nach Patentanspruch 6 ist dadurch gekennzeichnet, da die Schrauben- temperatur gemessen wird, um Temperaturstörgrö en zu kompensieren.

Der Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, da Temperaturstörgrö en, die zu Material- dehnungen und somit zu Me fehlern bei der Bohrungsmessung führen könnten, kom- pensiert werden. Dazu werden charakteristische, auf Temperaturänderungen zurückzu- führende Me fehler in Form von Me reihen erfa t und z. B. als Wertetabelle gespei- chert. Zur Korrektur einer Längenmessung wird der aktuelle Längenme wert mit dem aktuellen Temperaturwert in Beziehung gesetzt und mittels herkömmlicher Korrek- turalgorithmen der Temperaturfehler korrigiert. Dadurch wird die Qualität der Schraubverbindung verbessert.

Die Vorrichtung nach Anspruch 7 ist dadurch gekennzeichnet, da die Vorrichtung folgende Merkmale aufweist: - eine Me vorrichtung, die die Grundfläche der Sackbohrung kontinuierlich abtastet, wobei Me werte über der aktuellen Länge der Sackbohrung kontinuierlich erfa bar sind, - eine elektronische Datenumwandlungs- und verarbeitungseinheit, die die Me werte in elektrische Signale umwandelt und weiterverarbeitet und - eine Steuereinrichtung, die eine Einschraubvorrichtung in Abhängigkeit von den Me werten und von vorbestimmten Vergleichswerten steuert.

Die Vorrichtung nach Anspruch 8 ist dadurch gekennzeichnet, da die Vorrichtung folgende Merkmale aufweist: - eine Me vorrichtung, die die Stirnfläche des Kerns kontinuierlich abtastet, wobei Me werte der aktuellen Länge der Kernbohrung an der Stirnfläche des Kerns kontinu- ierlich erfa bar sind, - eine elektronische Datenumwandlungs- und verarbeitungseinheit, die die Me werte in elektrische Signale umwandelt und weiterverarbeitet und - eine Steuereinrichtung, die eine Einschraubvorrichtung in Abhängigkeit von den Me werten und von vorbestimmten Vergleichswerten steuert.

Die Vorteile der Gegenstände nach den Ansprüchen 7 und 8 ergeben sich aus den Vorteilen der Gegenstände nach den Ansprüchen 1 und 2.

Die Vorrichtung nach Anspruch 9 ist dadurch gekennzeichnet, da der Boden der Sackbohrung oder die Stirnfläche des Kerns der Kernbohrung mit einem Lichtstrahl bestrahlt wird und das reflektierte Licht mit einer Erfassungs- und Auswerteeinheit erfa t wird, wobei durch eine elektronische Auswerteeinheit kontinuierlich elektrische Me werte bereitgestellt werden, die die Lageveränderung des Bodens oder der Stirn- fläche charakterisieren.

Die Vorrichtung nach Anspruch 10 ist dadurch gekennzeichnet, da der Boden der Sackbohrung oder die Stirnfläche des Kerns der Kernbohrung mit einem mechani- schen Taster abgetastet wird, der mit Längenme vorrichtung gekoppelt ist, die konti- nuierlich elektrische Me werte bereit stellt, die die Lageveränderung des Bodens oder der Stirnfläche charakterisieren.

Die Vorteile der Gegenstände nach den Ansprüchen 9 und 10 ergeben sich aus den Vorteilen der Gegenstände nach den Ansprüchen 3 und 4.

Die Vorrichtung nach Anspruch 11 ist dadurch gekennzeichnet, da ein in seiner Längserstreckung automatisch bewegbarer Stab vorgesehen ist, der in eine Me positi- on und in eine Ruheposition bringbar ist. Am Vorderende des Stabes ist ein Sensor eines berührungslos arbeitenden Me systems angeordnet. Der Stab und der Sensor sind so dimensioniert, um den Sensor in einem vorbestimmbaren Abstand zur Me flä- che zuhalten, der dem Me bereich des Me systems entspricht, d. h. der Stab wird von seiner Ruheposition aus um einen vorbestimmten Weg in Richtung der Me fläche ausgefahren, z. B. bis ca. 1 mm vor die Grundfläche der Sacklochbohrung. Der Sen- sor mi t die Strecke zwischen der Me fläche des Sensors und der Grundfläche der der Sacklochbohrung. Die zu messende Gesamtlänge ergibt sich somit aus der Länge des vorbestimmten Weges und des gemessenen Abstands zwischen der Me fläche des Sensors und der Grundfläche der Sacklochbohrung.

Der Vorteil der Vorrichtung nach Anspruch 11 besteht darin, da ein Me verfahren bzw. eine Me vorrichtung verwendet werden kann, die lediglich für sehr kleine Ent-

fernungen geeignet ist. Diese Me vorrichtungen sind besonders genau und zudem preisgünstig.

Gemä Anspruch 12 werden Me systeme nach dem Prinzip der induktiven, kapaziti- ven oder aktiven lichtoptischen Längenmessung oder Abstandsmessung eingesetzt. Die speziellen Me eigenschaften der jeweiligen Sensoren sind dem Fachmann hinreichend bekannt und brauchen daher nicht näher erläutert zu werden.

Die Vorrichtung nach Anspruch 13 ist dadurch gekennzeichnet, da ein zweites Me - system vorgesehen ist, das mit dem ersten Me system in fester Lagebeziehung steht, wobei mit dem zweiten Me system ermittelt wird, welche Lageverschiebung das erste Me system bezüglich des Schraubenkopfes erfährt, d. h. es wird festgestellt, ob der Schrauberkopf der Eindrehvorrichtung definiert auf dem Schraubenkopf sitzt. Wenn sich der Schrauberkopf durch mechanische Unzulänglichkeiten der Eindrehvorrichtung vom Schraubenkopf löst, wird diese Lageänderung von dem zweiten Me system er- fa t, wobei ein Me signal erzeugt wird, da zur Korrektur des Me signals des ersten Me systems verwendet wird. Demzufolge können Me fehler, die durch Lageände- rungen des ersten Messystems bezüglich des Schraubenkopf entstehen, eleminiert werden.

Die Vorrichtung nach Anspruch 14 ist dadurch gekennzeichnet, da die Me vorrich- tung im Schraubwerkzeug eines Automatik-Schraubers angeordnet ist, wodurch auch bei der automatischen Montage Schraubverbindungen mit hoher Präzision herstellbar sind.

Die Vorrichtung nach Anspruch 15 ist dadurch gekennzeichnet, da die Me vorrich- tung im Schraubwerkzeug eines Hand-Schraubers angeordnet ist. Diese Handschrau- ber können auch im Werkstattbetrieb zur Herstellung von Präzisionsschraubverbin- dungen eingesetzt werden.

Die Schraube mit der Sackbohrung nach Anspruch 16 ist dadurch gekennzeichnet, da die Bodenfläche der Sackbohrung eine ebene Lichtreflexionsfläche aufweist, die grö- er ist als 5 % der Querschnittsfläche der Sackbohrung.

Die Schraube mit der Sackbohrung nach Anspruch 17 ist dadurch gekennzeichnet, da die Sackbohrung in ihrem Endbereich konisch zuläuft und einen Konuswinkel auf- weist, der kleiner als 90 Grad ist und eine ebene Grundfläche aufweist, die grö er ist als 10 % der Querschnittsfläche der Sackbohrung.

Die Schraube mit der Kernbohrung nach Anspruch 18 ist dadurch gekennzeichnet, da die Kernbohrung mittels einer Kernbohr- oder Kernsto -Vorrichtung hergestellt ist, so da der Kern materialmä ig einstückig mit der Schraube verbunden ist. Da der Boh- rungskern aus dem gleichen Material wie die Schraube besteht, können keine Me feh- ler auf Grund unterschiedlicher Materialausdehnungskoeffizienten entstehen. Weiter- hin kann sich der Kern nicht lockern oder herausfallen.

Die Schraube mit der Kernbohrung nach Anspruch 19 ist dadurch gekennzeichnet, da die Länge des Kerns kleiner als die Tiefe der Bohrung ist.

Die Schraube nach Anspruch 20 ist dadurch gekennzeichnet, da im Kopf der Schrau- be eine Ausnehmung angeordnet ist, deren Durchmesser grö er ist als der Durchmes- ser der Sackbohrung oder der Kernbohrung. Die Ausnehmung dient dazu, die Ferti- gungstechnologie für die Schraubenfertigung zu verbessern.

Die Schraube nach Anspruch 21 ist dadurch gekennzeichnet, da die Ausnehmung als Justierhilfe zum pa genauen Aufsetzen der Eindrehvorrichtung ausgebildet ist. Durch diese Justierhilfe wird die Genauigkeit der Messung wesentlich erhöht.

Die Schraube nach Anspruch 22 ist dadurch gekennzeichnet, da die Bohrung oder die Kernbohrung hauptsächlich nur in dem sich dehnenden Abschnitt des Schraubenschaf- tes vorgesehen ist und nicht bis in den Gewindeabschnitt der Schraube reicht. Dadurch wird die Me genauigkeit verbessert.

Die Schraube nach Anspruch 23 ist dadurch gekennzeichnet, da die Bohrung oder die Kernbohrung hauptsächlich nur in dem sich dehnenden Abschnitt des Schraubenschaft tes vorgesehen ist, wobei der Durchmesser der Bohrung so gewählt wird, da der sich hauptsächlich dehnende Abschnitt des Schraubenschaftes einen vorbestimmten Quer- schnitt erhält, wodurch ein definiertes Dehnverhalten des Schraubenschaftes einstell- bar ist.

Weitere Ma nahmen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den beigefügten schemati- schen Zeichnungen.

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemä en Spezialschraube.

Fig. 2 zeigt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemä en Vorrichtung zur Herstellung einer Schraubverbindung.

Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemä en Vorrichtung zur Herstellung einer Schraubverbindung.

Fig. 4 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemä en Spezialschraube.

Fig. 5 zeigt den Schraubenkopf der zweiten Ausführungsform in der Draufsicht.

Fig. 6 zeigt eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemä en Spezialschraube.

Fig. 7 zeigt schematisch eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemä en Vorrichtung zur Herstellung einer Schraubverbindung.

Fig. 8 dient zur Erläuterung der bei der Herstellung der Schraubverbindung bestehenden Zusammenhänge.

Die Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemä en Schraube 1 mit einem Schraubenkopf 2, einem gewindelosen Schaftabschnitt 3, einem Gewindeschaft 4 und einer axial-konzentrischen Sackbohrung 5 mit einer Bodenfläche 6.

Fig. 2 zeigt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemä en Vorrichtung zur Herstellung einer Schraubverbindung. Zwei Bleche 7 und 8 werden mittels der Schraube 1 zusammengehalten. Der Schraubenkopf 2 wird mittels eines Schraubwerk- zeugs 9 in Pfeilrichtung gedreht, um die Bleche 7 und 8 mit einer vorbestimmten Vor- spannkraft gegeneinander zu pressen. Das Schraubwerkzeug 9 wird entweder automa- tisch oder von Hand gedreht. Im Schraubwerkzeug 9 ist ein sich mitdrehendes Minia- tur-Interferometer 10 lagegenau angeordnet. Das Miniatur-Interferometer 10 sendet einen Lichtme strahl 11 aus, der an der Bodenfläche 6 der Sackbohrung 5 reflektiert wird. Der reflektierte Lichtstrahl 12 wird von dem Miniatur-Interferometer 10 emp- fangen und als Abstandssignal zu einer Auswerteeinheit (nicht gezeigt) geführt. Der Fachmann wei , da der Abstand zwischen dem Miniatur-Interferometer 11 und der Oberfläche des Schraubenkopfes bekannt sein mu . Es hat sich als zweckmä ig erwie- sen, diesen Abstand fest einzustellen, d. h. auf Null zu kalibrieren. Anschlie end wird die Länge der Me bohrung 5 im unbelasteten Zustand ermittelt. Beim Anziehen der Schraube kommt es zur Verlängerung der Me bohrung 5, wobei die Längenänderun- gen online erfa t und von einer Steuerelektronik in Steuersignale zur Steuerung des Antriebs der Einschraubvorrichtung umgewandelt werden.

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, da sie zu Beginn des Einschraubvorganges höher ist als am Ende. Damit wird ge- währleistet, da der Schrauber zum richtigen Zeitpunkt abgeschaltet wird, um die vorgesehene Dehnung bzw. Anpre kraft genau zu erreichen. In der Steuer- und Spei- chereinheit sind die Daten für unterschiedlichste Schraubverbindungen gespeichert.

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

Als Me vorrichtung für die Bohrung kommen vorzugsweise Miniatur-Interferometer zum Einsatz. Mit diesen Geräten können z. B. 500 mm mit einer Auflösung von 10

Nanometer vermessen werden. Die Sensorköpfe der Miniatur-Interferometer weisen die Grö e eines Bleistiftes auf und können daher gut in eine Schraubspindel eines Automatikschraubers integriert werden.

Soll eine Schraubverbindung über längere Zeit überwacht werden, wird das Miniatur- Interferometer so mit dem Schraubenkopf 2 verbunden, da ein lösbarer, stabiler und lagegenauer Aufbau erreicht wird. Die Art des Aufbaus mu der Fachmann an Hand der äu eren Randbedingungen auswählen.An Stelle eines Miniatur-Interferometers können auch andere optische Me geräte mit vergleichbaren Me eigenschaften treten.

Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemä en Vorrichtung zur Herstellung einer Schraubverbindung. Wie in Fig. 2 werden zwei Bleche 7, 8 mittels einer Schraube 1 zusammengehalten. In dem Schraubenkopf 2 ist eine kegelförmige Justierausnehmung 13 mit einer Auflage 16 vorgesehen, die einen kegelförmigen Koppelabschnitt 14 einer mechanischen Längenme vorrichtung (nicht gezeigt) pa ge- nau aufnimmt. Mit einem Me stift 15, der auf der Bodenfläche 6 mit einer vorbe- stimmten Kraft aufgesetzt ist, wird die aktuelle Bohrungstiefe während des Ein- schraub- bzw. Anzugsvorganges bestimmt. Als Längenme vorrichtung kommt z. B.

eine induktive Me vorrichtung zum Einsatz. Mit diesen Geräten können z. B. 40 mm mit einer Auflösung von 0,1 ym vermessen werden. Die Me vorrichtung kann gut in eine Schraubspindel eines Automatikschraubers integriert werden. Da es keine kon- struktiven Probleme bereitet, den Me hub des Me stiftes 15 gro zu gestalten, kann der Me stift 15 vollständig eingefahren werden, wodurch ein versehentliches Abbre- chen verhindert wird.

Fig. 4 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemä en Spezialschraube.

Die Schraube weist eine Kernbohrung 17 auf. Die Länge des in der Kernbohrung 17 verbleibenden Kerns 18 wird mittels einer Längenme vorrichtung erfa t, in dem die Oberseite 19 des Kerns 18 mit dem Me stift 15 (hier nicht gezeigt) angetastet wird.

Dieses Verfahren hat den Vorteil, da der Me stift 15 nur einen geringen Weg zu- rücklegt, um in die Me position zu gelangen.

Die Fig. 5 zeigt den Schraubenkopf der zweiten Ausführungsform in der Draufsicht, wobei mit Bezugszeichen 18 der Kern der Kernlochbohrung 17 bezeichnet ist und die Justierausnehmung zur pa genauen Aufnahme eines kegelförmigen Koppelabschnitts einer Längenme vorrichtung mit dem Bezugszeichen 13 und 16 bezeichnet ist.

Die Fig. 6 zeigt eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemä en Spezialschraube.

Der Kern 20 der Kernbohrung ist in diesem Fall kürzer als die Länge der Bohrung.

Diese Ausführungsform kann z. B. eingesetzt werden, wenn der Me hub eines me- chanischen Me stiftes 15 zu klein für die Bohrungslänge ist. Ferner kann in Abhän- gigkeit des Schraubenmaterials diese Ausführungsform kostengünstig hergestellt wer- den.

Die Fig. 7 zeigt schematisch eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemä en Vorrichtung zur Herstellung einer Schraubverbindung. Ein Referenzme gerät (nicht gezeigt) sendet einen Referenzme strahl 21 auf die Oberfläche des Schraubenkopfes 2. Der reflektierte Strahl 22 wird von dem Referenzme gerät empfangen. Mit diesem zweiten Me system wird ermittelt, welche Lageverschiebung das erste Me system bezüglich des Schraubenkopfes 2 erfährt, d. h. es wird festgestellt, ob der Schrauber- kopf 9 der Eindrehvorrichtung definiert auf dem Schraubenkopf 2 sitzt. Wenn sich der Schrauberkopf 9 vom Schraubenkopf 2 durch mechanische Unzulänglichkeiten der Eindrehvorrichtung abhebt, wird diese Lageänderung von dem Referenzme system erfa t, wobei ein Me signal erzeugt wird, da zur Korrektur des Me signals des er- sten Me systems verwendet wird. Demzufolge können Me fehler, die durch Lageän- derungen des ersten Messystems bezüglich des Schraubenkopfs 2 entstehen, eleminiert werden.

Die Fig. 8 dient zur Erläuterung der bei der Herstellung der Schraubverbindung be- stehenden Zusammenhänge. Die Schraube 1 mit der Sackbohrung 5 (5a, 5b) verbindet die Bleche 7 und 8, wobei das Bleche 7 die Dicke d aufweist. In das Blech 8 ist der Gewindeabschnitt der Schraube eingeschraubt. Wenn die Schraube angezogen wird, dehnt sich der Schraubenschaft überwiegend im Bereich der Dicke d. Zur Optimie-

rung der Me genauigkeit soll die Länge der Bohrung 5 so gro sein wie der tatsächli- che Dehnabschnitt der Schraube, d. h. im vorliegendem Fall wäre es zweckmä ig, die Messung nur im Bereich der Dicke d vorzunehmen.

Es ist weiterhin wesentlich, da die Bohrung nicht in den Gewindebereich der Schrau- be hineinragt, da es dann zu einer unerwünschten Schwächung der Schraube kommt.

Es ist ferner möglich, über den Bohrungsdurchmesser den Querschnitt der Schraube zu verändern und damit gleichzeitig auch das Dehnverhalten vorbestimmt einzustellen.

Wenn der Bohrungsdurchmesser gro ist, wird der Querschnitt der Schraube verrin- gert. Diese Materialschwächung bewirkt eine stärkere Dehnung des Dehnbereichs der Schraube.