(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波・測定装置を備えたねじ装置（１０，１００）であって、ねじ装置がねじ工具（１３，１１３）へのトルクの伝達のための回転駆動軸（１１，１１１）を有し、かつ評価装置（１８，１１８）からねじ結合部に配置された振動部材（１９，１１９）へ及び逆に振動部材から評価装置への電気的な信号伝達のための接続手段（２０）を備えている形式のものにおいて、ねじ工具（１３，１１３）が回転駆動軸（１１，１１１）に対して周方向で回動不能にかつ軸線方向で制限的に移動可能に該回転駆動軸（１１，１１１）に結合されていて、ねじ結合部に向かって軸線方向にばね（４０，１４０）の力によって負荷されていることを特徴とする、測定装置を備えたねじ装置。
【請求項２】
ねじ工具（１３）がねじ結合部のねじ（１４）の頭部（１４ａ）の受容孔（１６）内へ係合するように構成されている請求項１記載のねじ装置。
【請求項３】
ねじ工具（１３）の端面に、ねじ結合部のねじ（１４）の頭部（１４ａ）の受容孔（１６）の底面（１７）への接触のためのリング突起部（４２）が設けられている請求項２記載のねじ装置。
【請求項４】
回転駆動軸（１１）へのねじ工具（１３）の軸線方向で制限的に移動可能な結合がロックエレメント（３３）によって行われており、ロックエレメント（３３）が半径方向で回転駆動軸（１１）の工具受容部（１２）の縦溝（３６，３７）内に係合している請求項１記載のねじ装置。
【請求項５】
回転駆動軸（１１１）へのねじ工具（１１３）の軸線方向で制限的に移動可能な結合がバヨネットジョイント（１５１）によって行われており、バヨネットジョイント（１５１）が、回転駆動軸（１１）の、外側多角形縁部（１３０）として構成された工具受容部（１１２）の縁部横断面の減少せしめられた領域（１３６）に軸線方向移動可能に差し嵌められたプレート（１５０）及び、ねじ工具（１１３）の、回転駆動軸（１１１）に向いた端部の周囲に分配して設けられた複数のアンダカット（１５２）によって形成されており、前記プレート（１５０）は前記アンダカット（１５２）内に係合している請求項１記載のねじ装置。
【請求項６】
前記プレート（１５０）はねじ工具（１１３）に対して周方向の回動を、少なくとも１つのロック薄板（１５７）によって防止されており、ロック薄板（１５７）はねじ工具（１１３）の外周に形成された係止凹所（１５８）内に係止されている請求項５記載のねじ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波・測定装置を備えたねじ装置であって、ねじ装置がねじ工具へのトルクの伝達のための回転駆動軸を有し、かつ評価装置からねじ結合部に配置された振動部材へ及び逆に振動部材から評価装置への電気的な信号伝達のための接続手段を備えている形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
前記形式の公知のねじ装置（ヨーロッパ特許出願第４６７２６２Ａ１号明細書）においては、ねじ工具が周方向及び軸線方向でねじ装置の回転駆動軸に堅く結合されている。超音波・走行時間法(Ultraschllwellen-Laufzeitverfahren)に基づくねじ結合部の予張力の測定は、前記ねじ装置においてはねじ工具をねじ結合部に正確に装着した場合にしか不可能であり、それというのはねじ結合部の確実な接続が接続手段を介してしか行われないからである。従って、測定過程の前にねじ工具が常に完全にねじ結合部に装着されねばならず、このことは著しく面倒である。接続手段が軸線方向で弾性的にねじ工具を越えて突出するように構成されている場合には、感応度の高い接続手段を損傷せしめるおそれがある。
【０００３】
【発明の効果】
公知のねじ装置に対して、本発明に基づくねじ装置においては、ねじ工具が回転駆動軸に対して周方向で回動不能にかつ軸線方向で制限的に移動可能に該回転駆動軸に結合されていて、ねじ結合部に向かって軸線方向にばねの力によって負荷されている。このような構成により効果として、予張力の測定が、ねじ工具とねじ結合部との縁部を互いに正確に合致させてなく、従ってねじ工具をねじ結合部に完全に装着していない場合にも保証されている。この場合、ねじ工具を内側係合（例えば、スパナ[Imbus]）のために構成してあるか、若しくは外側係合（例えば、外側六角縁部[Aussenseckskant])のために構成してあるかは問題にならない。測定装置の確実な接続がいずれの場合にも保証されている。測定装置への接続手段が損傷に対して保護されている。
【０００４】
請求項２以下に記載の構成により、本発明の有利な実施態様が可能である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
図面に基づき本発明の２つの実施例を詳細に説明する。図１にはねじ装置１０の前方のねじ工具側の部分が示してある。ねじ装置１０は回転駆動軸１１を有しており、回転駆動軸が駆動モータ（図示せず）によって回転駆動される。回転駆動軸１１の図１に示す端部にねじ工具１３のための工具受容部１２が設けられており、ねじ工具がねじ結合部の締め付けのために用いられる。ねじ結合部のうちのねじ１４だけが図示してある。ねじ装置１０はねじ結合部のナットに装着されるようになっていてよい。ねじ工具１３は、ねじ１４に向いた端部を段付けされていて、かつ外側六角縁部(Aussensechskant)を備えており、外側六角縁部はねじ１４の頭部１４ａの対応する六角形の受容孔１６内に内側係合(Inneneingriff)するように構成されている。
【０００６】
ねじ１４は頭部１４ａに振動部材(Schwingkoerper)１９、例えばピエゾクリスタル(Piezokristall)を備えており、振動部材が電気的な励起に際して音響的な高周波の振動を生ぜしめて、ねじ結合部内に導入する。逆に、振動部材１９はねじ結合部からのエコー振動を受け取って、それを所属のエコー信号に変換する。概略的に示した評価装置１８内での励起信号とエコー信号との比較によって、公知の形式でねじ結合部内の締め付け状態、ひいては当該予張力(Vorspannkraft)が推測される。振動部材１９は実施例では受容孔１６内の底面１７の中央に配置されている。
【０００７】
評価装置１８から振動部材１９へ、及びその逆の方向への電気的な信号伝達のために、ねじ装置１０が接続手段２０を有している。接続手段２０は伝達エレメント２１を備えており、伝達エレメントがほぼ回転駆動軸１１の軸線方向孔２２内を延びている。伝達エレメント２１の、ねじ工具側の端部が、ばね力でねじ１４の方向に負荷されかつ軸線方向にテレスコープ式に移動可能な接触ピン２３によって二部構造に構成されている。伝達エレメント２１は接触ピン２３の受容のために相応に中空円筒に形成されている。図１には示してないストッパが伝達エレメント２１からのばね力による接触ピン２３の押出を防止している。図１では、接触ピン２３はねじ工具側のストッパ位置にある。接触ピン２３の自由な先端に接触面２４を設けてあり、接触面が振動部材１９の接続のために用いられる。伝達エレメント２１及び接触ピン２３は回転駆動軸１１若しくはねじ工具１３に対して絶縁手段２６，２７によって電気絶縁されている。
【０００８】
評価装置１８から振動部材１９への電流回路がアース接続(Masseanschluss)２５を介して閉じられている。この場合、アース接続は、それぞれ導電性の回転駆動軸１１、ねじ工具１３、及び振動部材１９のためのねじ１４を介して行われる。原理的には、絶縁された別個の導体がアース接続として設けられていてよい。回転駆動軸１１とねじ工具１３とは多角形成形部(Mehrkantprofil)２９を介して互いに相対回動不能に結合されている。図２から明らかなように、多角形成形部２９は実施例では四角形成形部として構成されている。従って、工具受容部１２が外側四角形縁部(Aussenvierkant)３０として形成されており、外側四角形縁部がねじ工具１３の相応に内側四角形縁部(Innenvierkant)３１として構成された開口３２内に係合している。ねじ工具１３は工具受容部１２上に２つのロックエレメント３３を介して軸線方向で制限的に移動可能に結合（ロック）されており、このためにロックエレメントはピン状の１つの端部で半径方向にねじ工具１３の孔３４，３５を貫通して工具受容部１２の縦溝３６，３７内に係合している。ロックエレメント３３は締め付け湾曲部３８，３９を備えており、締め付け湾曲部がリング状に四分の一円弧よりも長くかつ二分の一円弧よりも短く延びていて、弾性的にたわみ可能な材料から製造されている。締め付け湾曲部３８，３９はねじ工具１３の外周に接触している。締め付け湾曲部３８，３９を半径方向外側へ拡開させた後に、ロックエレメント３３がねじ工具１３から引き抜き可能である。
【０００９】
ねじ工具１３はばね４０の力によってねじ１４の方向に負荷されている。ばね４０は一方で回転駆動軸１１のつば４１に支えられ、かつ他方でねじ工具１３の端面に支えられており。ねじ工具１３の、ねじ１４に向いた端部の端面にリング突起部４２を設けてあり、リング突起部がねじ工具１３とねじ１４の底面１７との間の支障のない接触を可能にしている。
【００１０】
ねじ工具１３を装着する際の振動部材１９の接続が次のように行われる：予張力の測定だけを意図している場合には、回転駆動軸１１が図１に示す位置からねじ１４に対して同心的に該ねじに接近せしめられて、ねじ工具１３の端面４３がねじ１４に接触する。この場合、ねじ工具１３と受容孔１６の縁部の相対的な位置は問題にならない。縁部が軸線方向で互いに合致していない場合には、ねじ工具１３は端面４３で以てねじ１４の頭部面４４に接触して、ねじ工具１３とねじ１４との間の電気的なアース接続(Massekontakt)が閉じられる。縦溝３６，３７に基づきねじ工具１３が回転駆動軸１１に沿ってばね４０の力に抗して軸線方向に移動可能であり、従って回転駆動軸１１がさらにねじ１４に向けて移動させられて、接触ピン２３が振動部材１９と接触する。この場合、回転駆動軸１１は少なくとも接触ピン２３が伝達エレメント２１内に弾性的に押し込まれる限り移動させられる。この位置では振動部材１９が完全に電気的に接触しており、従って予張力の測定が超音波・測定装置を用いて行われ得る。ねじ結合部１４をねじ装置１０によって締め付け若しくはゆるめる場合には、ねじ工具１３と受容孔１６の縁部が互いに合致させられる。次いで、ねじ工具１３が受容孔１６内に係合させられ、リング突起部４２が底面１７に接触する。従って予張力がねじ結合部の締め付け中に若しくはゆるめ中に測定可能である。
【００１１】
図３乃至図７に示す第２の実施例においては、第１の実施例に対して同じ部材若しくは同じ作用を生ぜしめる部材が、第１の実施例の部材の符号に１００を加えた符号を付けられている。第１の実施例と第２の実施例との間の主なる相違は、工具受容部１２，１１２に対するねじ工具１３，１１３の軸線方向のロックの形式、並びにねじ工具１３，１１３の構成にある。第１の実施例と同様に、回転駆動軸１１１は軸線方向に伝達エレメント１２１によって貫通されており、伝達エレメントの端部に、テレスコープ式に弾性的に押し込み可能な接触ピン１２３が設けられている。伝達エレメント１２１及び接触ピン１２３は回転駆動軸１１１若しくはねじ工具１１３に対して絶縁手段１２６，１２７によって電気的に絶縁されている。ねじ１１４の頭部１１４ａの振動部材１１９が接触ピン１２３の接触面１２４を介して評価装置１１８に導電接続されている。電流回路は第１の実施例に相応してアース接続１２５を介して閉じられている。
【００１２】
工具受容部１１２は同じく外側四角形縁部１３０として構成されており、外側四角形縁部がねじ工具１１３を装着した際に該ねじ工具１１３の対応する内側四角形受容部１３１内に係合する。回転駆動軸１１１に対するねじ工具１１３の軸線方向で制限的に移動可能な結合のために、第２の実施例ではバヨネットジョイント１５１を用いてある。バヨネットジョイント１５１は、外側四角形縁部１３０の、工具受容部１１２に対して横断面の減少せしめられた部分（横断面縮小部）１３６に軸線方向移動可能に配置されたプレート１５０、及びねじ工具１１３の、回転駆動軸１１１に向いた端部の周囲に分配して設けられた複数のアンダカット１５２によって形成されており、この場合にプレート１５０はアンダカット１５２内に係合される。
【００１３】
図４にはプレート１５０の平面が示されているのに対して、図５はねじ工具１１３の回転駆動側の端面を示している。プレート１５０の周囲には４つの舌状部１５３を分配して設けてあり、舌状部はプレート１５０及びねじ工具１１３の図示の回動位置で軸線方向に所属の切欠１５４内へ押し込み可能である。次いでプレート１５０をねじ工具１１３に対して逆時計回り方向に回動させることによって、係止突出部１５２が舌状部１５３のオーバーラップ部分１５５の後ろ側に係合し、従ってねじ工具１１３が軸線方向で部分１３６の範囲内で工具受容部１１２にロックされている。プレート１５０は貫通孔１５６を有しており、貫通孔はプレートを回転駆動軸１１１の外側四角形縁部１３０上に差し嵌めて、横断面の減少された部分１３６で回転駆動軸１１１に対して回動できるように形成されている。図７にプレート１５０の貫通孔１５６が示してある。部分１３６では外側四角形縁部１３０の角１３７が丸くされている。プレート１５０の図示の回動位置ではねじ工具１１３が多角形成形部の角１３７によって軸線方向で制限されている。
【００１４】
周方向での回動に対してプレート１５０はロック薄板１５７（図６、参照）によってロックされており、ロック薄板がロック位置でねじ工具１１３の外周の係止凹所１５８内に弾性的に係合している。
【００１５】
ねじ工具１１３は第２の実施例でもばね１４０によってねじ１１４の方向に張設されている。ばね１４０は回転駆動軸１１１の端部の袋穴１６０ａ内に収容されかつ回転駆動軸１１１に支えられている。
【００１６】
回転駆動軸１１１を軸線方向でねじ１１４に向けて運動させると、ねじ工具１１３がまずねじ頭部１１４ａに当接される。いかなる場合にも確実なアース接続を保証するために、ねじ工具１１３の端面にリング切欠１６０が配置されており、リング切欠の直径がねじ１１４の縁部寸法を上回っている。ねじ工具１１３とねじ頭部１１４ａとの縁部１６１，１６２が互いに合致させられていない場合には、回転駆動軸１１１の引き続く運動に際してねじ工具１１３が回転駆動軸に対して相対的に軸線方向にばね１４０の力に抗して移動させられ、接触ピン１２３の接触面１２４が振動部材１１９と接触する。これに対して縁部１６１，１６２が互いに合致している場合には、ねじ工具１１３がねじ頭部１１４ａにかぶさっている。受容孔内にはリング突起部１４２を設けてあってよく、リング突起部がねじ工具１１３をねじ頭部１１４ａ上に完全に装着した場合のアース接続をさらに良好にしている。ねじ工具１１３の軸線方向の移動運動に基づき、ねじ結合部の予張力の測定が、ねじ工具１１３をあらかじめ正確な位置でねじ頭部１１４ａに装着することを必要とすることなしに可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施例のねじ装置の縦断面図
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った横断面図
【図３】第２の実施例のねじ装置の縦断面図
【図４】保持プレートの平面図
【図５】ねじ工具の平面図
【図６】図３の矢印ＶＩの箇所の部分側面図
【図７】図３のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿った横断面図
【符号の説明】
１０  ねじ装置、    １１  回転駆動軸、    １２  工具受容部、    １３  ねじ工具、    １４  ねじ、    １４ａ  頭部、    １６  受容孔、    １７  底面、    １８  評価装置、    １９  振動部材、    ２０  接続手段、    ２１  伝達エレメント、    ２２  軸線方向孔、    ２３  接触ピン、    ２４  接触面、    ２５  アース接続、    ２６，２７  絶縁手段、    ２９  多角形成形部、    ３０  外側四角形縁部、    ３１  内側四角形縁部、    ３２  開口、    ３３  ロックエレメント、    ３４，３５  孔、    ３６，３７  縦溝、    ３８，３９  締め付け湾曲部、    ４０  ばね、    ４１  つば、    ４２  リング突起部、    ４３  端面、    ４４  頭部面、    １３６  部分、  １５０  プレート、    １５２  アンダカット、    １５３  舌状部、    １５４  切欠、    １５６  貫通孔、    １５７  ロック薄板、    １５８  係止凹所、    １６０  リング切欠、    １６０ａ  袋穴、    １６１，１６２  縁部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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