DE69711184T2

DE69711184T2 - Verfahren und gerät zur lastanzeige

Info

Publication number: DE69711184T2
Application number: DE69711184T
Authority: DE
Inventors: Cory S. Waxman
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-07-12
Filing date: 1997-07-07
Publication date: 2002-10-31
Anticipated expiration: 2017-07-08
Also published as: US5668323A; HK1019630A1; AU3653697A; CA2260040A1; JP3841438B2; JP2001516427A; DK0910750T3; ES2174269T3; CN1228142A; AU715080B2; EP0910750A1; ATE214790T1; KR20000023744A; DE69711184D1; CA2260040C; EP0910750B1; WO1998002667A1; CN1094589C

Description

Technisches Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft allgemein ein Befestigungselement mit Lastanzeige und insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zur visuellen Anzeige der Zugbelastung in einem Befestigungselement.

Hinterrund der Erfindung

Befestigungselemente werden in einer breiten Auswahl von Anwendungen benutzt, wie z. B. Motoren, Eisenbahnschienen, Flanschbaugruppen, petrochemische Leitungen, Fundamente, Mühlen, Schleppketten, Arbeitsturbinen und Bolzen auf Kränen und Traktoren. In vielen Anwendungen ist das Erreichen der richtigen Festigkeit (Zugspannung) des Befestigungselements und das Erhalten dieser Festigkeit, sobald das System in Betrieb genommen ist, problematisch. Wie bei der Verwendung solcher Befestigungselemente bekannt ist, wird, sobald eine Kraft auf einen Abschnitt des Befestigungselements angewandt wird, z. B. auf den Kopf einer Schraube oder dergleichen, eine Last auf das Befestigungselement angewandt. Wenn das Befestigungselement festgezogen wird, wächst diese Last zu einem maximalen Brechpunkt an, an dem das Befestigungselement bricht oder seine Unversehrtheit in anderer Weise beeinträchtigt wird. Für verschiedene Anwendungen sind die optimalen Lasten bekannt und/oder können ermittelt werden, aber die gegenwärtig verfügbaren Verfahren und Vorrichtungen ermöglichen nicht ihre adäquat verläßlichen und wiederholbaren Bestimmungen.
Befestigungselemente zeigen, wenn sie in Betrieb genommen werden, typischerweise ein Nachlassen der Zugspannung, z. B. aufgrund verschiedener Erscheinungen im Betrieb, die folgendes umfassen: Nachlassen der Spannung (Gewindeeinbettung), Vibrationslösen, Druckverformung in der Verbindung oder dem Flansch, Temperaturausdehnung oder -kontraktion etc.. Das Nachlassen der Zugspannung, das sich aus diesen Erscheinungen ergibt, kann eine vorzeitige Abnutzung in dem Aufbau, eine Undichtigkeit (in Anwendungen, bei denen das Befestigungselement zum Abdichten benutzt wird) oder ein katastrophales Versagen der Verbindung aufgrund übermäßig hoher Belastungen an anderen Teilen der Anordnung verursachen. In bestimmten Anwendungen ist das Wissen um eine Befestigungselementenlast (Festigkeit) zu Anfang und über die Zeit wünschenswert, um die potentiell gefährlichen Konsequenzen eines sich lösenden Befestigungselementes, wie einen Schlupf, einen Verschleiß, eine Undichtigkeit und/oder ein mögliches Versagen, zu vermeiden. In anderen Anwendungen, z. B. wenn mit mehreren Schrauben um einen Flansch gearbeitet wird, ist es wichtig, die Gruppe von Schrauben gleichmäßig anzuziehen. Durch einheitliches Festziehen einer Gruppe von Schrauben oder Stiften bis zu einer angemessenen Last und durch Erhalten dieser Last über einen Zeitraum tritt ein potentielles Versagen mit geringerer Wahrscheinlichkeit auf.
Es wird daher eine Vorrichtung und ein Verfahren benötigt, um ein Befestigungselement richtig festzuziehen und um den vorhandenen Zustand der Klemmlast festzustellen. Da derzeitige Befestigungselemente den Zustand der Zugspannung in dem Befestigungselement nicht zuverlässig anzeigen, müssen die Benutzer oft umständliche Verfahren verwenden, um die Festigkeit jeder Schraube zu überprüfen, oder einfach alle Befestigungselemente nachziehen, unabhängig davon, ob ein solches Nachziehen notwendig ist. Das Nachstellen des Drehmoments (d. h. das Festziehen) eines Befestigungselements verursacht jedoch Verschleiß und Belastung in dem Befestigungssystem durch Reibung, Veränderungen im Zustand der Muttern, Drehmomentwerte und derartiges. Außerdem wird durch das angewandte Drehmoment typischerweise die Schraube keinen Beanspruchungen oberhalb des elastischen Bereichs des Befestigungselements ausgesetzt. Andernfalls kann ein Versagen des Befestigungselements resultieren.
Es sind verschiedene Befestigungselemente mit Lastanzeige bekannt, welche die Längung des festgezogenen Befestigungselements analysieren und/oder ausnutzen, um den vorherrschenden Zustand der Klemmlast zu bestimmen, und solche Befestigungselemente differieren stark in der Konstruktion sowie in den Verfahren und Vorrichtungen, bei denen sie benutzt werden. Zum Beispiel kann die Analyse der Belastung (Längung), welche in einem Befestigungselement vorherrscht, durch Benutzung von mechanischen, elektrischen, optomechanischen oder Ultraschall-Verfahren und derartigem, durchgeführt werden. Siehe z. B. das US-Patent Nr. 4 676 109 von Wallace, erteilt am 30. Juni 1987, das US-Patent Nr. 5 388 463 von Scott, erteilt am 14. Februar 1995, und das US-Patent Nr. 2 600 029 von Stone, erteilt am 10. Juni 1952, die alle Befestigungselemente mit verschiedenen elektronischen Meßvorrichtungen offenbaren, das US-Patent Nr. 4 899 591 von Kibblewhite, erteilt am 13. Februar 1990, welches ein Lastanzeigebauteil mit Ultraschalltechnik offenbart, und das US-Patent Nr. 4 823 606 von Milecki, erteilt am 25. April 1989, welches einen Membrantransducer zum Erfassen der Last offenbart.
Typischerweise können diese Verfahren von gewöhnlichen Arbeitern nicht genutzt werden. Zum Beispiel erfordern elektronische oder Ultraschall-Verfahren zum Ermitteln einer vorhandenen Klemmlast erfahrene Anwender, eine teure Ausrüstung, saubere Oberflächen und Aufzeichnungen von Testwerten vor der Installation für jede Schraube (Bolzen) oder Stift. Erfahrene Anwender müssen zahlreiche Berechnungen durchführen, um die Klemmlast zu bestimmen, während Deformationen in dem Kopf des Befestigungselements kompensiert werden. Darüber hinaus neigen Vorrichtungen, welche komplizierte Elektronik erfordern, dazu, die Kosten, den Wartungsaufwand und die Unzuverlässigkeit des Systems zu erhöhen. Außerdem können sich Erschütterungen oder andere extreme Bedingungen auf solche Systeme nachteilig auswirken.
Einige Vorrichtungen aus dem Stand der Technik umfassen Referenzoberflächen oder -punkte, von denen aus die relativen Verschiebungen gemessen und analysiert werden müssen. Siehe z. B. das US-Patent Nr. 4 428 240 von Schoeps, erteilt am 31. Januar 1984, und das US-Patent Nr. 3 561 260 von Reynolds, erteilt am 9. Februar 1971. Diese Systeme benötigen im allgemeinen eine Fachkraft, um komplizierte und ausgeklügelte Meßtechniken zu benutzen. Darüber hinaus ist eine instantane visuelle Überprüfung der Last in dem Befestigungselement typischerweise nicht möglich. Außerdem sind die Referenzoberlächen zur äußeren Umgebung allgemein freigelegt, was oft dazu führt; daß äußere Kräfte das System beeinflussen.
Andere Vorrichtungen aus dem Stand der Technik umfassen Farbindikatoren, welche die Laständerungen in dem Befestigungselement durch Farbwechsel in dem Indikator anzeigen. Siehe z. B. das US-Patent Nr. 3 987 668 von Popenoe, erteilt am 26. Oktober 1976, das US-Patent Nr. 3 823 639 von Liber, erteilt am 16. Juli 1974 und das US-Patent Nr. 3 964 299 von Johnson, erteilt am 22 Juni 1976. Diese Indikatoren erfordern die Interpretation der Farbkennzeichnung und zeigen nur an, daß eine Last existiert. Eine Ermittlung von dazwischen liegenden Lastniveaus oder von einem teilweisen Lösen eines Befestigungselements ist nicht möglich. Da außerdem die meisten Besfestigungselemente in freier Umgebung eingesetzt werden, können Änderungen im Sonnenlicht die Fähigkeit eines Prüfers einschränken, die genaue Farbe des Indikators zu ermitteln.
Der Erfinder hat im vorliegenden Fall allgemein erkannt, daß mechanische Mechanismen im allgemeinen die zuverlässigsten Vorrichtungen zum Erfassen der Last in einem Befestigungselement zur Verfügung stellen. Das UK-Patent Nr. GB 2 265 954 B von Ceney, veröffentlicht am 31. Mai 1995, offenbart zum Beispiel ein Befestigungselement mit Lastanzeige mit einer U-förmigen Lasterfassungseinheit. Ein erstes Ende der Lasterfassungseinheit ist an dem Befestigungselement verankert, während die Spitze des Bauteils an einem Widerlager in dem Befestigungselement anliegt. Ein zweites Ende der Lasterfassungseinheit wirkt als ein Anzeiger durch Anzeigen der Last auf einer Skala. Obwohl diese Vorrichtung bei bestimmten Anwendungen von Nutzen ist, kann die Vorrichtung über die Zeit ungenau werden und die Kalibrierung kann nachlassen. Es wurde festgestellt, daß dieses Nachlassen der Kalibrierung den Konstruktionen mit U-förmigen Erfassungselementen eigen ist, da das Element ständig unter Spannung steht und dadurch seine Charakteristik der Kalibrierung inhärent beeinflußt wird. Daher kann es nötig sein, das U-förmige Element nach einigen Zyklen zu ersetzen. Außerdem kann die Biegecharakteristik dieses U-förmigen Elements durch die Temperatur beeinflußt werden. Wenn man versucht, die Koeffizienten der linearen Ausdehnung zwischen der Schraube und dem U-förmigen Element zu verknüpfen, ist man außerdem durch die Tatsache beschränkt, daß nur eine begrenzte Anzahl von Materialien ausreichend elastisch ist, um sie für diese Konstruktion zu benutzen. Außerdem tritt eine Deformation des U-förmigen Erfassungselements durch relativ kleine Stoßstärken auf. Der Boden des Us ist in ständigem Kontakt mit dem Widerlager und jeder Stoß wird auf den Boden des Us übertragen und neigt dazu, das U-förmige Element zu deformieren, wodurch es die Kalibrierung verliert.
Weitere Konstruktionen aus dem Stand der Technik benutzen externe Anzeiger. Das Ceney- Patent, UK-Patent Nr. GB 2 179 459 A, offenbart zum Beispiel einen extern montierten Mechanismus zum Anzeigen der Festigkeit eines Befestigungselements. Das System umfaßt einen Zapfen in der Bohrung des Befestigungselements, der sich aus dem Ende des Befestigungselerrients erstreckt, wobei bei Ausdehnung der Schraube der Zapfen Druck auf Drehhebel ausübt, die senkrecht zu der Achse der Schraube angeordnet sind. Die Hebel, die durch eine Druckfeder betrieben werden, sind durch ein Fenster in der Abdeckung sichtbar. Aufgrund der Konstruktion dieses Systems, der komplexen Anordnung der Hebel und der Position des Anzeigefensters müssen die Anzeigekomponenten auf der Außenseite der Schraube angeordnet werden, was bei einigen Anwendungen aus Platzgründen nicht möglich ist. In den Fällen, in denen es möglich ist, eine solche Konstruktion zu benutzen, können die Elemente des Instruments anfällig gegen äußere Kräfte und Beschädigungen sein. Bei einer Beschädigung existiert kein zweckmäßiges Verfahren, um festzustellen, ob die Einheit noch kalibriert ist oder nicht.
Da die Vorrichtungen und Verfahren aus dem Stand der Technik zeitaufwendig und fachpersonalintensiv sind, sich außerhalb des Befestigungselements erstrecken, Umwelteinflüssen unterliegen, unzuverlässig sind, bei hohen Temperaturen nicht funktionieren können und eine teure Meßausrüstung benötigen, wird eine Vorrichtung benötigt, welche bei einem festgezogenen Befestigungselement den Betrag der Belastung aus der Längung des Befestigungselements anzeigt. Daher besteht ein Bedürfnis für eine Vorrichtung zum Messen oder Anzeigen der Zugspannung, die einfach, leicht herzustellen und kostengünstig ist. Darüber hinaus besteht ein Bedürfnis für ein robustes, im wesentlichen internes und langlebigeres System, welches die oben erwähnten Biegungs- und Dekalibrierungsprobleme nicht zeigt und welches ermöglicht, die Genauigkeit (Kalibrierung) einfach in dem Arbeitsbereich zu überprüfen.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung richtet sich an verschiedene, lang verspürte, aber bisher unbeantwortete Bedürfnisse, die aus den Vorrichtungen und Verfahren des Stands der Technik hervorgehen. Obgleich die Art, in der die vorliegende Erfindung sich an diese Bedürfnisse richtet, hier detaillierter beschrieben wird, wird im Prinzip ein nicht deformierbares Element (oder in einigen Fällen Elemente) in dem Befestigungselement geeignet konfiguriert und angeordnet, um die Deformation des Befestigungselements zu verstärken, sobald eine Last auf das Befestigungselement angewandt wird.
Die vorliegende Erfindung stellt ein innovatives Verfahren und eine innovative Vorrichtung zum ständigen Ermitteln visueller Zustände der Klemmlast während des Festziehens und während der ganzen Lebensdauer des Befestigungselements gemäß den nachfolgenden Ansprüchen zur Verfügung. Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist ein Hebel mit einem inneren Angelpunkt einer Kartusche verbunden. Ein Ende des Hebels ruht auf einem Widerlager in dem Befestigungselement, während das andere Ende als ein Anzeiger dient. Sobald das Befestigungselement festgezogen wird, wird das Befestigungselement in die Länge gezogen, wodurch sich das Widerlager von dem Hebelende weg bewegt. Wenn sich das Widerlager bewegt, dreht sich der Hebel, wodurch sich das Ende des Anzeigers gegenüber einer visuellen Skala bewegt, die kalibriert ist, um eine Klemmkraft anzuzeigen. Wenn das Befestigungselement an Spannung verliert, zieht sich das Befestigungselement zusammen und bewirkt dabei, daß sich der Hebel in seine ursprüngliche Position dreht.
Gemäß weiteren Aspekten der Erfindung erfordert das Zusammenbauen und die Kalibrierung der Vorrichtung den einfachen, kostengünstigen Vorgang einer Drehung einer Kartusche, die beispielsweise den Hebel und ein Gelenk enthält. Gemäß noch anderen Aspekten der vorliegenden Erfindung wird eine Leistungsanzeige zur Verfügung gestellt, um beispielsweise eine visuelle Ermittlung des korrekten Funktionierens der Vorrichtung zu ermöglichen. Um Verschleiß durch rauhe Bedingungen zu vermeiden, kann die Vorrichtung teilweise oder ganz gelöst werden. Um zu verifizieren, daß das Bauteil korrekt kalibriert ist, kann die Vorrichtung teilweise gelöst werden und langsam in eine Betriebsposition zurückgebracht werden, während die Bewegung der Anzeige beobachtet wird.

Kurze Beschreibung der Figuren

Bevorzugte beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend in Verbindung mit den beigefügten Figuren beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen und:
Fig. 1a ein beispielhaftes Befestigungselement ohne eine angelegte Last zeigt,
Fig. 1b ein beispielhaftes Befestigungselement zeigt, das einer angelegten Last ausgesetzt ist,
Fig. 1c ein schematisches Diagramm einer Schnittansicht eines Abschnitts eines Befestigungselements ist, das einen lastanzeigenden Aufbau gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt,
Fig. 1d ein schematisches Diagramm einer Schnittansicht eines Abschnitts des Befestigungselements der Fig. 1c ist, welches einer angelegten Last ausgesetzt ist,
Fig. 2 ein schematisches Diagramm einer Schnittansicht eines Befestigungslements gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist,
Fig. 3 ein schematisches Diagram einer Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform eines Befestigungselements gemäß der vorliegenden Erfindung ist,
Fig. 4 ein schematisches Diagramm einer Schnittansicht einer anderen alternativen Ausführungsform eines Befestigungselements gemäß der vorliegenden Erfindung ist,
Fig. 5 ein schematisches Diagramm einer Schnittansicht einer weiteren alternativen Ausführungsform eines Befestigungselerrients gemäß der vorliegenden Erfindung ist, welche ein Befestigungselement und anliegende nicht deformierbare Bauteile zeigt,
Fig. 6 ein schematisches Diagramm eines Befestigungselements gemäß eines weiteren Aspekts der Erfindung ist, wobei der Aufbau zur Lastanzeige in einer Kartusche enthalten ist, welche in eine Bohrung des Befestigungselements eingesetzt ist,
Fig. 7 ein schematisches Diagramm bevorzugter Komponenten eines Befestigungselements ist, der dem in Fig. 1c gezeigten Typ entspricht, wobei aber die allgemeine Vorrichtung zur Lastanzeige in einer Kartusche enthalten ist,
Fig. 8 ein schematisches Diagramm einer Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, die ein Befestigungselement, ein nicht deformierbares Bauteil, einen Angelpunkt, eine Sperrvorrichtung und eine Kartusche zeigt,
Fig. 9 ein schematisches Diagramm einer Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist, die ein Befestigungselement, ein nicht deformierbares Bauteil, einen Angelpunkt und eine Kartusche zeigt,
Fig. 10 eine Zeichnung einer beispielhaften Stirnseite einer bevorzugten Kartusche ist, die gemäß verschiedenen Aspekten der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann,
Fig. 11 eine Querschnittsansicht der Buchsen-/Abdeckungs-Komponenten einer beispielhaften Kartusche ist, welche bei Befestigungselementen der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, und
Fig. 12 ein exemplarischer Befestigungsschlüssel ist, der bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann.
Fig. 13 ist eine Querschnittsansicht einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welche ein Befestigungselement, ein nicht deformierbares Bauteil, einen Angelpunkt und einen Haltermechanismus zeigt.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten beispielhaften Ausführungsform

Wie zunächst mit Bezug zu Fig. 1a und 1b für die Fachleute deutlich wird, zeigt das Befestigungselement 5, wenn eine Kraft F an ein Befestigungselement 5 angelegt wird, eine Längung, die proportional zu der angelegten Kraft (F) ist. Die Längung des Befestigungselements 5 gehorcht dem Hook'schen Gesetz, wonach die Last direkt proportional zu der Längenänderung des Befestigungselements 5 ist. In Fig. 1a wird z. B. ein anfänglicher Abstand 10 zwischen einem Punkt A nahe dem Schraubenkopf und einem Punkt B festgelegt, der sich in einem vorbestimmten Abstand zum Punkt A auf dem Schaft befindet. Mit Bezug zur Fig. 1b wird, sobald eine Kraft F angelegt ist, das Befestigungselement 5 gedehnt, so daß der Abstand zwischen den Punkten A und B (wie in Fig. 1b gezeigt) größer als 10 ist, nämlich, wie gezeigt, der Abstand 1 zwischen den Punkten A und B. Die Fachleute werden erkennen, daß l - l&sub0; = Δl und Δl proportional zu F ist, wobei F die Kraft ist, welche an dem Befestigungselement 5 angelegt ist.
Wie man sieht, ändert sich Δl abhängig von dem spezifischen Abschnitt des Befestigungselements 5, das analysiert wird. Zum Beispiel wird die Längung in dem oberen Abschnitt des Befestigungselements dazu neigen, unterschiedlich von der des unteren, d. h. dem mit Gewinde versehenen Abschnitt des Befestigungselements, zu sein. In einem vorgegebenen Bereich ist jedoch die prozentuale Längung im wesentlichen konstant über diesen Bereich. Wie nachfolgend noch detaillierter beschrieben wird, benutzt man im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung die prozentuale Längung über den oberen Bereich des Befestigungselements, so wie in den Fig. 1a und 1b gezeigt, zum Bestimmen der Last, die an das Befestigungselement angelegt ist. Die vorliegende Erfindung liefert außerdem einen kontinuierlichen, visuellen Zustand der Klemmlast während des Festziehens und über die Lebensdauer eines Befestigungselementes, z. B. des Befestigungselements S. Es sollte jedoch deutlich werden, daß andere Bereiche des Befestigungselements in bestimmten Anwendungen gedehnt werden können, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen.
Eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß verschiedenen Aspekten der vorliegenden Erfindung stellen ein Befestigungselement 5 zur Verfügung, welches ein im wesentlichen nicht deformierbares Bauteil umfaßt, das in dem Befestigungselement 5 geeignet angeordnet ist, um die Längung des Befestigungselements 5 zu verstärken, sobald eine Kraft an das Befestigungselement 5 angelegt wird, wie es in Fig. 1d gezeigt ist. Das Befestigungselement 5 wird beispielhaft als eine Schraube in den Zeichnungen gezeigt. Das Befestigungselement 5 kann jedoch irgendeine Befestigungsvorrichtung umfassen, welche in der Lage ist, durch eine angelegte Kraft gedehnt zu werden. Es sollte deutlich werden, daß alle Befestigungselemente, z. B. Stifte, Zapfen, Dübel und/oder derartiges, Aspekte der vorliegenden Erfindung aufnehmen können und die Darstellung des Befestigungselements 5 als eine Schraube sollte nicht im Sinne einer Beschränkung betrachtet werden.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie in den Fig. 1c und 1d gezeigt, wird eine solche Verstärkung durch Drehen eines nicht deformierbaren Bauteils 15 innerhalb des Befestigungselements 5 ermöglicht. Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine solche Verstärkung durch die kontinuierliche mechanische Verstärkung im wesentlichen innerhalb des Befestigungselements S durch die Bewegung eines nicht deformierbaren Bauteils 15 ermöglicht. Gemäß bestimmten anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, wie z. B. in den beispielhaften Fig. 2 bis 5 gezeigt, wird eine solche Verstärkung durch Drehen eines nicht deformierbaren Bauteils 15 innerhalb des Befestigungselements 5 ermöglicht, wobei das sich drehende, nicht deformierbare Bauteil 15 direkt oder indirekt an dem Befestigungselement 5 befestigt ist. Gemäß verschiedenen Aspekten der vorliegenden Erfindung wird allgemein ein nicht deformierbares Bauteil zu einer Bewegung veranlaßt, wenn das Befestigungselement gedehnt wird. Wie deutlich werden soll, bedeutet in diesem Zusammenhang der Ausdruck nicht deformierbares Bauteil nicht; daß das Bauteil tatsächlich notwendigerweise nicht deformierbar ist, sondern daß das Bauteil aufgrund einer Längung des Befestigungselements im wesentlichen nicht verformt wird.
Da das Bauteil irgendeine Konfiguration und Position, die zur Ermöglichung einer solchen Bewegung geeignet ist, besitzen kann, werden nun verschiedene bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung erläutert.
Bezug nehmend auf Fig. 2 zeigt ein schematisches Diagramm eine Schnittansicht einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welches ein Befestigungselement 5 und ein nicht deformierbares Bauteil 15 zeigt. Wie gezeigt, enthält das Befestiungselement 5 eine längliche Innenbohrung 4, die sich vorzugsweise von der Oberseite 6 des Befestigungselements 5 zu einem unteren, inneren Punkt 7 erstreckt. Das Bauteil 15 wird in der Bohrung 4 um einen Drehzapfen 8 angebracht. Ein eingekerbter Abschnitt 9 greift in einen Haken 2 ein, welcher umgekehrt eine Bewegung des Bauteils 15 bei einer Drehung des Befestigungselements 5 bewirkt. Mit Bezug auf Fig. 3 zeigt ein beispielhaftes schematisches Diagramm in einer Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Befestigungselement 5, ein nicht deformierbares Bauteil 15 und ein Halteloch 3, wobei ein Abschnitt des Bauteils 15 in das Halteloch 3 eingreift, wodurch dem nicht deformierbaren Bauteil 15 ermöglicht wird, die Längung des Befestigungselements 5 zu verstärken. Mit Bezug auf Fig. 4 zeigt ein schematisches Diagramm in einer Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Befestigungselement 5 und angelenkte, nicht deformierbare Bauteile 15, 16. Das nicht deformierbare Bauteil 15 ruht an einer Innenfläche des Bauteils 5, wodurch dem nicht deformierbaren Bauteil 15 ermöglicht wird, die Längung des Befestigungselements 5 zu verstärken. Bezug nehmend auf Fig. 5 zeigt ein schematisches Diagramm in einer Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Befestigungselement 5, eine Feder 40, ein nicht deformierbares Bauteil 15 und ein Hebelstützenbauteil 17. Das nicht deformierbare Bauteil 15 ruht an einer Innenfläche des Befestigungselements 5, während das Hebelstützenbauteil 17 das nicht deformierbare Bauteil 15 im Gleichgewicht hält, wodurch dem nicht deformierbaren Bauteil 15 ermöglicht wird, die Längung des Befestigungselements 5 zu verstärken.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, Bezug nehmend auf die Fig. 6 bis 9, insbesondere Fig. 6, ist das Befestigungselement 5 mit einer entfernbaren, leicht abzulesenden, die Zugspannung anzeigenden Kartusche 11 versehen, welche kontinuierlich den Zustand der Klemmlast wiedergibt. Obgleich die Art, in welcher der Zustand der Klemmlast des Befestigungselements 5 ermittelt wird, nachfolgend genauer beschrieben wird, wird allgemein, Bezug nehmend auf Fig. 7, durch eine Dehnung des Befestigungselements 5 das nicht deformierbare Bauteil 15 gedreht. Eine beispielhafte Vorrichtung zur Anzeige des Zustands der Klemmlast des Befestigungselements 5 gemäß verschiedenen Aspekten der vorliegenden Erfindung umfaßt ein nicht deformierbares Bauteil 15, einen Paßstift 27 und eine Feder 40. Wie detaillierter nachfolgend beschrieben wird, momentan Bezug nehmend auf die Fig. 1c und 1d, übt beim Festziehen des Befestigungselements 5 das Befestigungselement 5 Druck gegen einen Bezugsstab 30 aus, der Druck gegen das nicht deformierbare Bauteil 15 ausübt, wodurch sich das nicht deformierbare Bauteil 15 um den Paßstift 27 dreht, während ein erstes Ende 17 des nicht deformierbaren Bauteils 15 eine visuelle Anzeige der Klemmlast in dem Befestigungselement 5 liefert.
Bezug nehmend auf Fig. 7 umfaßt ein beispielhaftes nicht deformierbares Bauteil 15 eine beliebige geeignete Vorrichtung und Konfiguration, die dazu in der Lage ist, auf eine Dehnung des Bauteil 5 anzusprechen und eine visuelle Anzeige der Klemmlast in dem Befestigungselement 5 zu liefern. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung umfaßt das nicht deformierbare Bauteil 15 eine Vorrichtung aus rostfreiem Stahl in einer speziellen Ausgestaltung. Eine alternative Ausführungsform des nicht deformierbaren Bauteils 15 umfaßt ein Material, welches eine ähnliche Zusammensetzung wie das Befestigungselement 5 besitzt, um zu ermöglichen, daß das nicht deformierbare Bauteil 15 und das Befestigungselement 5 gleiche Ausdehnungskoeffizienten aufweisen. Gleiche Ausdehnungskoeffizienten sind sehr wichtig für Befestigungselemente, die in Umgebungen mit hoher Temperatur benutzt werden, um eine einheitliche Ausdehnung und eine gleichbleibenden Genauigkeit der Vorrichtung zu ermöglichen, wenn die Temperatur ansteigt.
Weiterhin mit Bezug zu Fig. 7 umfaßt das nicht deformierbare Bauteil 15 bevorzugt ein erstes Ende 17 und ein zweites Ende 19, wobei die Breite des nicht deformierbaren Bauteils 15 allmählich von dem ersten Ende 17 zum zweiten Ende 19 zunimmt. Das erste Ende 17 umfaßt geeigneterweise irgendeine Vorrichtung, die dazu in der Lage ist, einen spezifischen Wert anzuzeigen. Jetzt Bezug nehmend auf die Fig. 6 und 10 umfaßt gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung das erste Ende 17 ein dünnes Stück aus rostfreiem Stahl, das in einer Spitze endet und einen 90º Winkel nach dem Ausgang aus der Kartusche 11 bildet. Das erste Ende 17 zeigt auf prozentuale Lastmarken auf einer Anzeige 60. Die Anzeige 60 enthält einen rechteckigen Schlitz 66, welcher ermöglicht, daß das erste Ende 17 aus der Kartusche 11 austritt, und welcher ermöglicht, daß sich das erste Ende 17 quer zur Anzeige 60 verschiebt.
Bezug nehmend auf Fig. 7 umfaßt das zweite Ende 19 geeigneterweise irgendeine Oberfläche, die in der Lage ist, eine Kraft aufzunehmen und eine Drehung des ganzen nicht deformierbaren Bauteils 15 zu verursachen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Abschnitt des zweiten Endes 19 einen gekrümmten ersten Vorsprung 21, der von dem zweiten Ende 19 ausgeht. Der erste Vorsprung 21 umfaßt geeigneterweise eine Öffnung 28 mittig in dem ersten Vorsprung 21. In der gleichen Ebene wie der erste Vorsprung 21, jedoch auf der entgegengesetzten Seite des zweiten Endes 19, geht von dem zweiten Ende 19 geeignet ein zweiter Vorsprung 23 aus. Der zweite Vorsprung 23 steht jedoch bevorzugt weniger hervor als der erste Vorsprung 21, wodurch es ermöglicht wird, daß der erste Vorsprung 21 vorzugsweise in einem mittleren ausgesparten Abschnitt 36 des Bezugsstabs 30 ruht, während der zweite Vorsprung 23 vorzugsweise auf dem oberen Rand 38 des Bezugsstabs 30 ruht. Zwischen dem ersten Vorsprung 21 und dem zweiten Vorsprung 23 ist ein Einlaß 25 ausgebildet. Der Einlaß 25 vermeidet den Kontakt mit dem oberen Rand 38 des Bezugsstabes 30, wodurch eine unerwünschten Abnutzung des Bezugsstabes 30 vermieden wird.
Weiter Bezug nehmend zur Fig. 7 umfaßt der beispielhafte Paßstift 27 geeigneterweise irgendeine Vorrichtung, die in der Lage ist, einen inneren Angelpunkt für das nicht deformierbare Bauteil 15 zu bilden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt der Paßstift 27 einen Paßstift aus rostfreiem Stahl. In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Paßstift 27 wechselseitig in Öffnungen 28 des nicht deformierbaren Bauteils 15 aufgenommen, während die Enden des Paßstifts 27 an der Kartusche 11 angebracht sind. Alternativ ist der Paßstift 27 geeignet direkt an dem Befestigungselement 5 fest angebracht.
Weiter Bezug nehmend auf Fig. 7 umfaßt der beispielhafte Bezugsstab 30 geeigneterweise irgendeine Vorrichtung, die in der Lage ist, eine Drehung des nicht deformierbaren Bauteils 15 zu ermöglichen und einen Berührungspunkt für den zweiten Vorsprung 23 des nicht deformierbaren Bauteils 15 zur Verfügung zu stellen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt der Bezugsstab 30 einen Paßstift aus rostfreiem Stahl mit einem ersten Ende 32 und einem zweiten Ende 34. Das erste Ende 32 enthält vorzugsweise einen mittigen, vertieften Abschnitt 36, den entlang des Umfangs ein Rand 38 umgibt. Das zweite Ende 34 ist vorzugsweise unten an den Seitenwänden der Bohrung 9 in dem Befestigungselement 5 angebracht. Die Befestigung des zweiten Endes 34 des Bezugsstabs 30 im Befestigungselement 5 wird vorzugsweise durch eine Preßpassung ausgeführt. Bei Ausübung einer Klemmlastkraft ermöglicht die Befestigung, daß sich der Bezugsstab 30 exakt um einen gewünschten prozentualen Anteil der Längung des Befestigungselements 5 verschiebt. In einer alternativen Ausführungsform kann eine Öffnung vorgegebener Größe direkt in die Mitte des unteren Endes der Bohrung 9 gebohrt werden, wodurch es Abschnitten der Bohrung 9 des Befestigungselements 5 ermöglicht wird, die oben beschriebene Bezugsstabkonfiguration nachzubilden. Der Bezugsstab 30 oder die konfigurierte Bohrung 9 des Befestigungselements 5 kann jede geeignete Konfiguration sein; die eine präzise Verschiebung der Längung des Befestigungselements 5 liefert und eine Drehnung des nicht deformierbaren Bauteils 15 ermöglicht. Tatsächlich wird für viele alternative Ausführungsformen, insbesondere in den beispielhaften Fig. 2, 3, 4, 8 und 9, ein Bezugsstab oder ein vertiefter Abschnitt am Boden der Bohrung 9 nicht einmal benötigt. Ein Einlaß 25 ermöglicht es auch, daß der zweite Vorsprung 23 horizontal zu dem Angelpunkt an der Öffnung 28 angeordnet wird, wodurch eine seitliche Bewegung des Bauteils 15 verringert wird und demzufolge die Abnutzung am Bauteil 15 verringert wird.
Weiterhin Bezug nehmend auf Fig. 7 umfaßt eine beispielhafte Feder 40 geeigneterweise irgendeine Vorrichtung, welche in der Lage ist, eine Spannung gegen das nicht deformierbare Bauteil 15 zu liefern. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die Feder 40 rostfreien Stahl in einem gehärteten Zustand. Die Feder 40 besitzt ein erstes Ende 42 und ein zweites Ende 44. Das erste Ende 42 ist an der Kartusche 11 befestigt oder alternativ direkt an dem Befestigungselement 5. Das zweite Ende 44 ruht auf dem nicht deformierbaren Bauteil 15 und übt eine Kraft auf dieses aus. Diese Kraft hält einen Kontakt zwischen dem zweiten Vorsprung 23 des nicht deformierbaren Bauteils 15 aufrecht, um einen geeigneten Druck auf den oberen Rand 38 des Bezugsstabs 30 auszuüben oder alternativ, um Druck auf den Boden der Bohrung 9 des Befestigungselements 5 auszuüben. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Feder 40 nur eine Rückholfeder und wird für irgendeine Art von Kalibrierung nicht benötigt.
Mit Bezug auf Fig. 6 umfaßt die beispielhafte Kartusche 11 geeigneterweise irgendeine Vorrichtung, die in der Lage ist, einen Paßstift 27 zu tragen, eine Drehung des nicht deformierbaren Bauteils 15 zu ermöglichen und die dafür eingerichtet ist, in einem Kopf 7 eines Befestigungselements installiert zu werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt die Kartusche 11 Blechteile aus rostfreiem Stahl. Die Kartusche 11 enthält ein mit Gewinde versehenes rundes erstes Ende 50 mit zwei parallelen rechteckigen Blechstücken, die daran befestigt sind und das nicht deformierbare Bauteil 15 umgeben. In einer alternativen Ausführungsform umfaßt das erste Ende 50 geeigneterweise einen Bajonettverschluß (rod-and-slot arrangement) oder eine federbelastete Verbindung anstelle eines Gewindeeingriffs. Das erste Ende 17 des nicht deformierbaren Bauteils 15 erstreckt sich über das erste Ende 50 der Kartusche 11 hinaus, während der zweite Vorsprung 23 sich über das zweite Ende 52 der Kartusche 11 hinaus erstreckt. Das zweite Ende 52 der Kartusche 11 enthält bevorzugt ein rechteckiges Blechstück, welches um den ersten Vorsprung 21 des nicht deformierbaren Bauteils 15 gebogen ist. In einer alternativen Ausführungsform kann die Kartusche 11 irgendeine Konfiguration annehmen, so daß die Kartusche 11 das nicht deformierbare Bauteil 15 aufnimmt und die Kartusche 11 schnell und einfach entfernbar in dem Kopf 7 des Befestigungselements installiert werden kann.
Bezug nehmend auf die Fig. 10 und 11 ist in einer bevorzugten Ausführungsform die visuelle Anzeige 60 im Inneren des abgerundeten ersten Endes 50 der Kartusche 11 so angebracht, daß die Anzeige 60 von der Oberseite des Befestigungselements 5 gesehen werden kann. Bezug nehmend auf die Fig. 11 liegt vorzugsweise ein O-Ring 80 an der Außenseite des ersten Endes 50 der Kartusche 11 an. Ein O-Ring 82 liegt vorzugsweise an der Innenseite des ersten Endes 50 der Kartusche 11 an und trägt dabei eine transparente Abdeckung 84. Die transparente Abdeckung 84 stellt einen geeigneten Schutz für die visuelle Anzeige 60 zur Verfügung. Vorzugsweise liegt ein Sprengring 86 an der Innenseite des ersten Endes 50 der Kartusche 11 über der transparenten Abdeckung 84 an, um die Befestigung der transparenten Abdeckung 84 innerhalb des ersten Endes 50 geeignet zu sichern.
Bezug nehmend auf Fig. 10 sind die prozentualen Markierungen auf der Anzeige 60 beispielhafte Markierungen, die eine Prüflast unterhalb der maximalen Prüflast anzeigen. Jeder Bruchteil dieses Prozentsatzes kann benutzt werden, um einen Bruchteil der Prüflast anzuzeigen. Eine beispielhafte "0%"-Markierung 67 zeigt eine minimale Last an dem Befestigungselement 5 an. Auf jede substantiell vorbestimmte Prüflast (Nennlast) unterhalb der maximalen Prüflast wird eine bestimmte Länge der beispielhaften Kartusche 11 reagieren. Somit wird die Nennlast den Ort einer "100%"-Kennzeichnung 66 bestimmen. Die Markierungen auf der Anzeige 60 können irgendeine Anzeige für Prüflastniveaus sein, wie Farben, Buchstaben, Symbole und dergleichen.
Vor dem Einsetzen der Kartusche 11 in das Befestigungselement 5 zwingt, wie am besten in Fig. 6, 7 und 10 zu sehen ist, eine Feder 40 in geeigneter Weise das erste Ende 17 des nicht deformierbaren Bauteils 15 dazu, auf einen Meßwert zu deuten, der die "100%"- Kennzeichnung 66 auf der Anzeige 60 überschreitet. Die Kalibrierung der Kartusche 11 geschieht durch Einsetzen der Kartusche 11 in den Kopf 7 des Befestigungselements und ermöglicht dabei die Genauigkeit und Vereinfachung der Herstellung. Mit Bezug auf Fig. 7, drückt der zweite Vorsprung 23 des nicht deformierbaren Bauteils 50, nachdem die Kartusche 11 in die mit Innengewinde versehenden Buchsen 54 des Kopfs 55 des Befestigungselements eingedreht wurde, in geeigneter Weise gegen den oberen Rand 38 des Bezugsstabs 30, wodurch sich das erste Ende 17 zur "0%"-Kennzeichnung 67 auf der Anzeige 60 bewegt. Die Kartusche 11 ist optimal kalibriert, wenn das erste Ende 17 ungefähr auf die "0%"- Bezeichnung 67 zeigt, wodurch angezeigt wird, daß keine Klemmlastkräfte in dem unbelasteten Befestigungselement 5 existieren. Mit anderen Worten, um die Kartusche 11 zu kalibrieren, wird die Kartusche 11 einfach in den mit Gewinde versehenen Kopf 7 gedreht, bis eine "0%"-Kennzeichnung durch das erste Ende 17 auf der Anzeige 60 angezeigt wird. Mit Bezug auf Fig. 12 wird die Drehung der Kartusche 11 weiterhin durch einen Befestigungsschlüssel 70 mit einer geeigneten Konstruktion unterstützt. Der Befestigungsschlüssel 70 greift vorzugsweise an der oberen Oberfläche der Kartüsche 11 an und ermöglicht dabei eine hebelkraftunterstütze Drehung des Klemmeinsatzes 11.
Bezug nehmend auf Fig. 10 ermöglichen abgestufte Markierungen auf der Anzeige 60 in geeigneter Weise eine Anzeige von Zwischenkalibrierungen der Kartusche 11. Ein geeignetes Einsetzen der Kartusche 11 in verschiedenen abgesenkten Positionen in dem Befestigungselement 5 ermöglicht die Prüfung der Position des nicht deformierbaren Bauteils 15 in Bezug zur Anzeige 60. Beispielsweise werden Spannungszustände (Vorbelastung) mit einer 25%- Kennzeichnung 68a, einer 50%-Kennzeichnung 68b, einer 75%-Kennzeichnung 68c oder irgendeiner gewünschten Last angezeigt. Das einfache Einsetzen der Kartusche 11 in das Befestigungselement 5 erhöht die Tauglichkeit für eine Massenproduktion des Befestigungselements 5, da die Produktionskosten verringert werden. Weiterhin liegt vorzugsweise die ganze Kartusche 11, nachdem sie in den Kopf 7 des Befestigungselements 5 gedreht ist, in einer Ebene mit dem Kopf 7 des Befestigungselements 5. Die innen montierte Kartusche 11 ist weniger anfällig für Beschädigungen durch äußere Kräfte, die auf das Befestigungselement 5 einwirken, und ermöglicht die Verwendung einer Vorrichtung, wo strenge Platzbeschränkungen die Benutzung eines extern montierten Systems verhindern.
Einige der Komponenten der Kartusche 11 können Abnutzungen oder Deformationen bei extremen Bedingungen, wie bei Vibration oder einem Stoß, ausgesetzt sein. Bezug nehmend auf Fig. 6 erlaubt die Möglichkeit, die Kartusche 11 leicht in das Befestigungselement 5 zu drehen, außerdem, daß die Kartusche durch teilweises Drehen der Kartusche 11 entgegen dem Uhrzeigersinn in geeigneter Weise gelöst wird. Durch Lösen der Kartusche 11 wird vorzugsweise jede Berührung zwischen dem zweiten Vorsprung 23 und dem oberen Rand 38 des Bezugsstabs 30 vermieden, wodurch eine übermäßige Abnutzung am zweiten Vorsprung 23 bei extremen Bedingungen vermieden wird, und es wird vermieden, daß der zweite Vorsprung 23 (die sensitive Komponente) direkt einem Stoß ausgesetzt wird. Bezug nehmend auf Fig. 10 bestimmt die Anzeige 60 auf der Oberfläche der Kartusche 11 geeignet den genauen Drehgrad, der benötigt wird, um die Kartusche 11 zu lösen. Die "ON"-Kennzeichnung 62 zeigt vorzugsweise an, daß das nicht deformierbare Bauteil 15 den Bezugsstab 30 oder alternativ die Bodenfläche der Bohrung 9 berührt und sich in der Stellung befindet, um die Längung des Befestigungselements 15 zu messen, während die "OFF"-Kennzeichnung 64 vorzugsweise anzeigt, daß das nicht deformierbare Bauteil 15 den Bezugsstab 30 oder alternativ die Bodenfläche der Bohrung 9 nicht berührt. Beispielsweise können die Merkmale betreffend die Kalibrierung, die Stoßbeständigkeit und die Abnutzungsbeständigkeit bei der oben erwähnten Ceney-Vorrichtung (UK-Patent Nr. GB 2 265 954 B, veröffentlicht am 31. Mai 1995) oder bei jeder anderen ähnlichen lasterfassenden Vorrichtung verwendet werden.
Weiterhin mit Bezug auf Fig. 10 steht vorzugsweise ein Anschlag 72 nahe der "ON"- Kennzeichnung 62 auf der Anzeige 60 vor. Der Anschlag 72 schützt davor, mit dem Befestigungsschlüssel 70, wie in Fig. 12 zu sehen, eine Überdrehung der Kartusche 11 über die Position der "ON"-Kennzeichnung 62 hinaus zu erzeugen, wodurch das nicht deformierbare Bauteil 15 beschädigt werden könnte. In dem Fall, daß der obere Rand 38 des Bezugsstabs 30 oder der zweite Vorsprung 23 abgenutzt wurde, ändert sich außerdem die Genauigkeit der Kalibrierung der Kartusche 11 nicht wesentlich. Lediglich die relativen Positionen der "ON"- Kennzeichnung 62 und der "OFF"-Kennzeichnung 64 können sich leicht ändern.
Als eine alternative Ausführungsform zum Lösen des Bauteils 15 kann, mit Bezug auf Fig. 13, ein Haltemechanismus 125 das Bauteil 15 in einer solchen Weise eingrenzen, daß das Bauteil 15 nicht in erheblichem Kontakt mit dem Grund der Bohrung 9 steht (oder alternativ den Kontakt mit dem Rand des Bezugsstabs im wesentlichen vermeidet). Diese stoßresistenten und abnutzungsresistenten Eigenschaften können beispielsweise bei der oben erwähnten Ceney-Vorrichtung (UK-Patent Nr. GB 2 265 954 B, veröffentlicht am 31. Mai 1995) oder bei jeder anderen ähnlichen lasterfassenden Vorrichtung benutzt werden.
Die Kartusche 11 kann auch über die "OFF"-Kennzeichnung 64 geeignet gedreht werden und zeitweise vollständig aus dem Befestigungselement 5 entfernt werden, bevor das Befestigungselement 5 extremen Temperaturen oder Bedingungen (d. h. thermische Strahlung, die mit Energieerzeugung und Explosionen verknüpft ist, Betriebstemperaturen von Maschinen, Feuer etc.) ausgesetzt ist. Nach Beendigung der extremen Bedingungen kann die Kartusche 11 einfach zurück in das Befestigungselement 5 geschraubt werden und rekalibriert werden. Bezug nehmend auf Fig. 6 kann die Kartusche 11 in allen Befestigungselementen geläufiger Qualitätsklassen, einschließlich rostfreiem Stahl und Speziallegierungen, installiert werden.
Solange wie der gebohrte Bohrungsquerschnitt der Bohrung 9 größer ist als der kleinste Belastungsbereich (welcher in Schrauben typischerweise im Fuß der Schraubgewinde liegt), wird die Kartusche 11 die Prüflastkapazitäten des Befestigungselements 5 nicht verringern. Das Befestigungselement 10 ist an dem Punkt des minimalen Querschnittbereichs am schwächsten, so daß, obgleich das Befestigungselement 10 eine Bohrung 9 enthält, die Bohrung 9 das Befestigungselement 10 nicht schwächt. Zusätzlich sorgt die Struktur und Anordnung des nicht deformierbaren Bauteils 15 und der Feder 40 für eine Versteifung der Bohrung 9. Durch Vorsehen einer steifen Kartusche 11 werden die aus dem Stand der Technik bekannten Probleme eines Biegens des Anzeigers und eines nachfolgenden Verlusts der Kalibrierung vermieden.
Wie man am besten in Fig. 1 und 7 sieht, erfährt, wie vorhergehend diskutiert, das Befestigungselement 5 durch Festziehen des Befestigungselements 5, welches eine Kartusche 11 enthält, eine Spannung durch eine Klemmlast und dehnt sich gemäß dem Hook'schen Gesetz aus. Die Längung des Befestigungselements 5 führt zu einem Druck gegen den Bezugsstab 30. Der obere Rand 38 des Bezugsstabs 30 übt folglich einen reduzierten Druck gegen den zweiten Vorsprung 23 des nicht deformierbaren Bauteils 15 aus, wodurch sich das erste Ende 17 zur "100%"-Kennzeichnung 66 auf der Anzeige 60 bewegt. Durch Lösen des Befestigungselements 5 erfährt das Befestigungselement S eine Verringerung der Spannung durch die Klemmlast und verkürzt sich in der Länge. Die Verkürzung des Befestigungselements 5 erhöht den Druck gegen den Bezugsstab 30. Der obere Rand 38 des Bezugsstabs 30 erhöht somit den Druck gegen den zweiten Vorsprung 23 des nicht deformierbaren Bauteils 15, wodurch sich das erste Ende 17 in Richtung der "0%"-Kennzeichnung 67 auf der Anzeige 60 bewegt.
Als eine alternative Ausführungsform kann die Kartusche 11 an einem pneumatischen Festspannwerkzeug befestigt sein, wodurch eine automatische Abschaltung vor einem Überdrehen ermöglicht wird. Die Kartusche 11 kann auch elektronisch an einem Fernsensor zur automatischen Überwachung des Zustands der Klemmlast einer großen Anzahl von Befestigungselementen 5 angeschlossen werden.
Ein Befestigungssystem 90 mit einem internen Drehpunkt 96 wird gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug zur Fig. 8 gezeigt. Gemäß dieser Ausführungsform wird ein Hebel 92 in einer Aushöhlung 94 geeignet angeordnet, die sich in dem Befestigungselement 100 befindet. Bei Längung des Befestigungselements 100 verursacht, wie gezeigt, ein Verriegelungseinlaß 98 den Hebel 92, sich um einen Punkt 96 zu drehen.
Ein Befestigungssystem 104 mit einem inneren Angelpunkt 108 wird gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug zu Fig. 9 gezeigt. Gemäß dieser Ausführungsform wird ein Hebel 110 in einer Aushöhlung 112 geeignet angeordnet, die sich in dem Befestigungselement 106 befindet. Der Hebel 110 wird durch Federn 114, 116 in einer fixierten Position gehalten. Wie gezeigt, dreht sich der Hebel 110 bei einer Längung des Befestigungselements 106 um einen Punkt 108.
Es soll für die Fachleute deutlich sein, daß die vorhergehende detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beispielhaft ist für eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Anzeigen einer Klemmlast in dem Umfang der vorliegenden Erfindung, wie durch die Ansprüche festgelegt. Weiterhin werden Fachleute erkennen, daß verschiedene Änderungen und Modifikationen durchgeführt werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Zum Beispiel kann die Feder 40 geeignet durch jede Konstruktion ersetzt werden, die in der Lage ist, eine Rückstellkraft gegen das nicht deformierbare Bauteil 15 zur Verfügung zu stellen. Die Fachleute sollen erkennen, daß die Erfndung nicht auf die hier gezeigten Einzelheiten beschränkt ist, sondern in jeder Form oder Modifikation beansprucht wird, die in den Umfang der beigefügten Patentansprüche fällt. Aus diesem Grund wird der Umfang der vorliegenden Erfindung in den folgenden Patentansprüchen dargelegt.

Claims

1. Vorrichtung zum Zeigen einer optischen Darstellung einer fortlaufenden Klemmlast oder Zugbelastung in einem Befestigungselementsystem mit einem Lasterfassungsbauteil, das an dem Befestigungselement angebracht ist und dazu ausgelegt ist, unter Last oder Belastung mit einer Anschlagfläche am Befestigungselement zusammenzuwirken, wobei das Befestigungselement (5) eine Innenbohrung (4) aufweist, das Lasterfassungsbauteil im wesentlichen in der Innenbohrung (4) positioniert ist und ein Ende des Lasterfassungsbauteils eine optische Anzeigeeinrichtung vorsieht, dadurch gekennzeichnet, daß das Lasterfassungsbauteil einen nicht deformierbaren Hebel (15) aufweist, der mit dem Befestigungselement um ein Gelenk (8, 27, 96, 108) schwenkbar verbunden ist, das in der Bohrung positioniert ist, so daß er auf eine Längung des Befestigungselements hin bei aufgebrachter Last oder Belastung zu einer Rotation gedrängt wird, wobei ein Ende des Hebels an der Anschlagfläche verbleibt und das andere Ende die Klemmlast in dem Befestigungselement (5) optisch anzeigt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, welche Werkstoffe mit einem gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 mit einer Kartusche (11) zum Halten des Innengelenks, wodurch eine Drehung des nicht deformierbaren Hebels (15) ermöglicht ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei welcher die Kartusche (11) einen Mechanismus zum in Eingriff Bringen, zum in teilweisen Eingriff Bringen, zum Lösen oder zum teilweisen Lösen des nicht deformierbaren Hebels (15) in das bzw. aus dem Befestigungselement (5) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, bei der eine Anzeige (60) einen zur Beseitigung eines Kontakts zwischen dem nicht deformierbaren Hebel (15) und dem Befestigungselement (5) erforderlichen Grad der Drehung der Kartusche (11) angibt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis S. die vollständig in dem Befestigungselement eingeschlossen ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, die mit einem pneumatischen Werkzeug oder mit einem entfernten Sensor in Verbindung steht.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welcher der nicht deformierbare Hebel (15) zum Bewegen um sein Gelenk mittels einer Feder (116, 125) gedrängt wird.

9. Verfahren zum Zeigen einer optischen Darstellung einer fortlaufenden Klemmlast oder Zugbelastung in einem Befestigungselementsystem, wobei:

ein Befestigungselement (5) mit einer Innenbohrung (4) vorgesehen wird, ein nicht deformierbarer Hebel (15) vorgesehen wird, der ein Gelenk (8, 27, 96, 108) aufweist und bezüglich eines Befestigungselements verschwenkbar ist;

der nicht deformierbare Hebel (11 S) mit seinem Gelenk im wesentlichen innerhalb der Befestigungselementbohrung positioniert wird, wobei ein Ende des Hebels an einer Anschlagfläche verbleibt und das andere Ende dazu ausgelegt ist, eine optische Anzeige für die Klemmlast zu liefern, so daß sich der nicht deformierbare Hebel auf die Längung des Befestigungselements hin bewegen kann, wobei die Bewegung des nicht deformierbaren Hebels eine Anzeige in dem Befestigungselement bewirkt, der dadurch als Last- oder Belastungsanzeigeeinrichtung wirkt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem mit dem Vorsehen eines Innengelenks eine Kartusche (11) zum Halten des Innengelenks vorgesehen wird, wobei die Hülse vollständig in dem Befestigungselement eingeschlossen werden kann.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, bei dem der nicht deformierbare Hebel (15) mit einem pneumatischen Werkzeug oder einem entfernten Sensor in Verbindung gebracht wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10, bei welchem die Kartusche (11) den nicht deformierbaren Hebel (15) in das Befestigungselement (S) bzw. aus dem Befestigungselement (S) in Eingriff bringt, in teilweisen Eingriff bringt, löst oder teilweise löst.

13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem beim in Eingriff Bringen des nicht deformierbaren Hebels in das Befestigungselement die Lastanzeigeeinrichtung kalibriert wird, wobei beim Kalibrieren der Hebel in verschiedenen Senkpositionen in Eingriff gebracht wird, wodurch die Position des Hebels relativ zur Anzeige verifiziert wird.