DE2022079A1

DE2022079A1 - Befestigungselement mit Spannungsanzeigeeinrichtung sowie Verfahren und Vorrichtung zu deren Messung

Info

Publication number: DE2022079A1
Application number: DE19702022079
Authority: DE
Inventors: Reynolds Harold C
Original assignee: Cooper Industries LLC
Current assignee: Cooper Industries LLC
Priority date: 1969-05-06
Filing date: 1970-05-05
Publication date: 1970-12-17
Also published as: US3561260A; NL7006573A; CA933770A; BE749899A; FR2047304A5; JPS5017145B1; AU1367970A

Description

Herne, ¹W⁰¹' München 23,

Freiligrathstraße19 _. , , r, LJ B U- E.senacher Straße 17

Postfach 140 Dlpl.-lng. R. Π. banr Pat.-Anw. Betzier

Dipl.-Phys. Eduard Betaler ^DiP'-^ln9· ^w· Herrmann-Trentepoh.

Bahrpatente Herne PATENTANWÄLTE Babetzpat München

Telex 08229853 ■ Telex0524562

|— ~1 Bankkonten:

λ r\ τι η Bayrische Vereinsbank München 952

Ο Q Ο / Π / y Dresdner Bank AG Herne 202 436

C_- KJ c c~ Postscheckkonto Dortmund 558 68

Ref.: M 02 205 In der Antwort bitte angeben

Zuschrift bitte nach:

Cooper Industries, Inc., Houston, 'üexas, USA

Befestigungselement mit Spannungsanzeigeeinrichtung sowie Verfahren und Vorrichtung zu deren Messung

Die Erfindung betrifft eine Spannungsmeßeinrichtung zum Messen der Spannung in einem Befestigungselement, welches aus Kopf und Schaft besteht und erste und zweite Bezugsflächen aufweist, wobei die Flächen bestimmte Lagen bezüglich einander vor dem Spannen des Befestigungselementes aufweisen und wobei die Flächen ihre Position bezüglich einander erst nach dem Spannen dieser Vorrichtung ändern·

Die Aufbringung der richtigen Kraft auf zwei durch ein Befestigungselement verbundene Elemente hat auf dem Gebiet der Befestigungsindustrie ein Problem dargestellt. Reicht das

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Xraftniveau nicht aus, so führen Schwankungen in der Belastung zu einem Versagen der Verbindung, Bisherige Versuche, dieses Kraftniveau zu regeln, bezogen sich auf die Messung des an das Befestigungselement gelegten Momentes. Das Verfahren ist aber nicht zuverlässig, da die tatsächliche Spannung zwischen den befestigten Elementen nicht notwendigerweise in bezug auf dan an das Befestigungselement gelegte Moment variiert. Faktoren, die das Moment stark beeinflussen, sind die Reibung zwischen den positiven und negativen Gewinden und die Reibung an der Lagerfläche.

Andere Kraftmessungseinrichtungen nach dem Stand der Technik umfassen formbare Unterlegscheiben, die bei bestimmten Kraftbelastungen nachgeben und umfassen KunststoffmaterLaI enthaltende Befestigungselemente, wobei dieses Material aus dem element bei bestimmten Kraftbelastungb.. axtrudierbar ist. andere spannungsmessende Einrichtung umfaßt einen Stift, der sich axial in ein Befestigungselement durch eine Öffnung erstreckt und am Bolzen nur an der Basis der Öffnung befestigt ist. Das andere Ende des Stiftes nimmt ein gewisses Verhältnis zum Kopf des Bolzens im nicht belasteten Zustand ein. Während der Bolzen axial belastet ist, dehnt er sich; dies tut jedoch der Stift nicht, da er keine Last trägt, und das Ergebnis ist, daß das andere Ende des Stiftes ein verschiedenes Verhältnis zum Kopf des Bolzens im belasteten Zustand einnimmt. Das unterschiedliche Verhältnis ist eine Messung zur Dehnung des Bolzens, die eine Funktion der Spannung ist. Diese Einrichtungen sind vergleichsweise kompliziert und teuer in der Herstellung.

Erfindungsgemäß soll ein preiswertes Verfahren vorgeschlagen werden, um genau die Größe der Beanspruchung, die auf zwei durch ein Befestigungselement verbundene Elemente aufgebracht wird, zu bestimmen, indem der Draht der Deformation unter Last am Lagerelement des Befestigungselementes gemessen wird.

Erreicht wird dies erfindungsgemäß dadurch, daß der Kopf des

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Befestigungselementes eine Hinterschneidung auf der dem Schaft des Befestigungselementes benachbarten Fläche aufweist. Die Kopffläche des Kopfes besitzt eine zentrale Bezugsfläche und eine Außenumfangsflache. Der Kopf ist hinsichtlich Durchmesser, Dicke und Material etc. so ausgelegt, daß, wird das Befestigungselement gespannt, die zentrale Bezugsfläche sich relativ zur Umfangsbezugsflache abbiegt, wobei die Abbiegung durch pneumatische, elektrische und mechanische Verfahren und Vorrichtungen zum Berechnen der Spannung im Befestigungselement als Funktion der Bewegung der zentralen Bezugsfläche relativ zur Umfangsbezugsfläche gemessen werden kann.

Hit Vorteil wird also erfindungsgemäß eine Vorrichtung zum Hessen der Kraftgröße vorgeschlagen, die an die durch ein Befestigungselement vereinigten Elemente sowohl während der Installation dieses Befestigungselementes und zu einem beliebigen Zeitpunkt hernach gemessen werden kann, wenn eine solche Messung der angelegten Kraft wünschenswert ist.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden, in denen

Fig. 1 eine geschnittene Seitenansicht durch einen erfindungsgemäß konstruierten Bolzen zeigt, der zwei Metallelemente im nicht verspannten Sustand zusammenhält}

Fig. 2 zeigt den Schnitt durch einen Bolzen im gespannten Zustand, wobei die Abbiegung des Kopfes übertrieben dargestellt ist;

Fig. 5 ist eine Aufsicht längs der Linie 3-3 in Fig. 1₅

Fig. M- ist ein Schnitt durch ein Befestigungselement

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nach einer modifizierten Ausfühningsform der Erfindung}

Fig. 5 ist eine Querschnittsdarstellung eines Befestigungselement es nach einer weiter modifizierten Ausführungsform}

Fig. 6 ist eine schematieche Darstellung einer pneumatischen Meßeinrichtung zum Messen der Spannung in dem in Fig. 1 gezeigten Bolzen;

Fig. 7 ist eine Darstellung ähnlich Fig. 6, zeigt jedoch die pneumatische Meßeinrichtung, während die Spannung im Bolzen nach Fig. gemessen wird, wenn der Bolzen sich unter Spannung befindet}

Fig. θ ist ein Schnitt längs der Linie 8-8 in Fig. 71

Fig. 9 ist ein Schnitt im wesentlichen längs der Linie 9-9 in Fig. 7}

Fig. 10 ist eine teilgeschnittene Ansicht eines

handbetätigten Werkzeuges zum Anziehen eines Bolzens}

Fig. 11 ist ein vergrößerter Teil entsprechend Fig. 10}

Fig. 12 ist ein Schnitt im wesentlichen länge der Linie 12-12 in Fig. 11$ .

Fig. 13 ist eine Darstellung im wesentlichen länge der Linie 13-13 in Fig. 11}

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Fig. 14 ist ein Schnitt im wesentlichen längs der Linie 14-14 in Fig. 10}

Pig. 15» 16 und 17 sind graphische Darstellungen, die

dazu beitragen, die Einrichtung zum Messen der Spannung im Bolzen nach den S¹Xg. 6 und zu beschreiben} die Kurve nach Fig. 15 ist ein Diagramm, welches die Auslenkung (S) des Kopfes und den Druck in Zollguecksilbersäule hinter der festen öffnung angibt. Fig. 16 ist ein Diagramm und zeigt das Verhältnis der Auslenkung (S) im Kopf des mit Schraubgewinde versehenen Elementes, aufgetragen über der darin herrschenden Spannung (2?)· Fig. 17 ist eine Kurve und zeigt das Verhältnis zwischen der Spannung (S) im mit Gewinde versehenen Eleme&t, verglichen mit dem Druck hinter der festen öffnung, gemessen in Zollquecksilbersäule}

Fig. 18 zeigt einen zwei metallische Elemente mittels einer Mutter zusammenhaltenden Bolzen, wobei die Mutter gegen das mit Gewinde versehene Ende unter Spannung befestigt wird, die in den Bolzen eingeleitet wurde, wobei auch die pneumatische Einrichtung, die in der Lage ist, die Spannung im Bolzen unabhängig davon, wie die Spannung aufgebracht wurde, zumessen, gezeigt ist}

Fig. 19 und 20 zeigen eine modifiziert© Ausführungsform dee in den Fig. 1 und 2 gezeigten Bolzens, der entsprechend den Lehren nach der Erfindung aufgebaut ist}

Fig. 21 ist tine Darstellung tints Bolzens nach dem

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BAD ii&€

Stand der Technik im nicht gespannten Zustand, kombiniert mit einer pneumatischen Meßeinrichtung nach der Erfindung, wie sie in den Fig. und 7 gezeigt ist}

Fig. 22 ist eine Darstellung ähnlich Fig. 21, zeigt jedoch den Bolzen in nicht verspanntem Zustand mit den Meßeinrichtungen nach den Fig. 6 und 7>

Fig. 23 und 24 zeigen elektro-magnetische Einrichtungen zum Messen der Spannung im Bolzen, wobei Fig. 23 den Bolzen im nicht verspannten Zustand und Fig. 24 den Bolzen im verspannten Zustand zeigt $

Fig. 25 und 26 zeigen eine mechanische Einrichtung zum Messen der Spannung im Gewindeelement, wobei Fig. 25 den Bolzen im nicht verspannten Zustand, Fig. 26 den Bolzen im verspannten Zustand zeigtj

Fig. 27 ist eine Darstellung eines Bolzens, kombiniert mit einem Meßkopf unterschiedlicher Konstruktion, der wirksam mit einem Wandler (Transduktor) verbunden ist j

Fig. 28 erläutert die Ausbiegung des Kopfes eines Bolzens, wobei ein Fluidventil nach Spannen des Bolzens geöffnet wirdf

Fig. 29 ist eine Darstellung ähnlich Fig. 28 und zeigt die Abbiegung des Kopfes eines Bolzens, der ein Fluidventil nach Spannen des Bolzens schließt ι

Fig. 30 zeigt schematisch eine Meßeinrichtung ähnlich

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Fig. 6 und 7 in Kombination mit einem Regelkreis zum Absperren eines luftbetätigten Werkzeuges, wenn ein bestimmter Betrag der Spannung an das Gewindeelement gelegt wurde;

Fig. 3Ί ist eine Darstellung eines .luftbetätigten Werkzeuges im Schnitt, welches mit einem Kreis nach Fig. 30 zum Spannen eines Gewindeelementes verwendet werden kann;

Fig. 32 ist ein Schnitt längs der Linie 32-32 in Fig. 31$

Fig. 33 ist eine vergrößerte Darstellung der in Fig. 31 gezeigten Buchse;

Fig. 34 ist ein Schnitt längs der Linie 34-34 in Fig. 33;

Fig. 35 ist eine Darstellung des rechten Ventils nach •Pig· 33 im wesentlichen unter 90° zur Darstellung der Fig. 31·

Nach den Fig. 1,2 und 3 besteht ein Bolzen 30 aus einem Kopf mit einer Kopffläche 36, die eine Außenumfangsflache 38 und eine zentrale Fläche 39 aufweist, wobei der Kopf integral mit einem Schaft 3^ verbunden ist, welcher Gewinde 35trägt. Erfindungsgemäß nehmen diese Außenfläche 38 und diese zentrale Fläche 39 jeweils eine bestimmte Lage bezüglich einander ein; bei dieser Ausführungsform liegen beide in der gleichen Ebene im nicht verspannten Zustand des Befestigungselementes. Der in Fig. 1 gezeigte Bolzen ist nicht verspannt. Der Kopf 32 ist auch mit einer Lagerfläche 41 mit einer Nut 42 versehen, die in der Nähe des Umfangs des Schaftes 3¹^ liegt.

Wie in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellt, wurde der Bolzen 30

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benutzt, um eine Platte 45 an einem mit Gewinde versehenen Körper 44 zu halten. Der Bolzen erstreckt sich durch eine öffnung in der Platte 45 und in eine ßchrauböffnung im Körper 44. Wie E"ig. 3 erkennen läßt, ist der Bolzen mit den üblichen Abflachungen 47 versehen, die zum Eingriff mit einem Schlüssel oder einer geeigneten Steckvorrichtung ausgebildet sind, um den Bolzen 30 anzuziehen oder zu lösen.

Nach Fig. 1 ist ein freier Raum zwischen dem Kopf der Platte und der Innenfläche der Nut 42 des Kopfes 32 vorgesehen. Nach der bevorzugten hier beschriebenen Ausführungsform liegt das Verhältnis des Durchmessers der Nut 42 über die axiale Entfernung vom Boden der Nut zur Kopffläche 36 vorzugsweise im Bereich von 2,5 zu 1 bis 5*5 zu 1.

Nach Pig. 2 ist der Bolzen 30 eingedreht, wobei die Schraubgewinde auf dem Schaft in die Gewinde des Körpers eingreifen und ein Spannung im Bolzen erzeugen. Fig. 2 ist übertrieben dargestellt, um die Wirkung zu verdeutlichen, die eintritt, wenn der Bolzen gespannt ist. Wird der Bolzen gelöst, so läßt man die zentrale Fläche 39 axial bezüglich der Außenumfangsfläche 38 abbiegen. Die .Änderung in der Lage der zentralen Fläche 39 bezüglich der Außenumfangsfläche 38 ist proportional der Formänderungsarbeit am Bolzen 3*1» wobei diese Formänderungsarbeit oder Beanspruchung proportional zur tatsächlichen Kraft auf den Körper 44 und die Platte 45 ist. Fig. 16 gibt eine graphiiche Darstellung der Ausbiegung der Zentralfläche bezüglich der Außenumfangsfläche 38 (X-Achse) aur Größe der Spannung am Bolzen 31 (X-Achse).

Erfindungsgemäß ist es notwendig, daß die zentrale Fläche 39 eine genaue axiale Ausrichtung bezüglich der Außenumfangsfläche 38 einnimmt, wenn der Bolzen sich in seiner ursprünglichen, nicht verspannten Lage befindet. Nach der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform sind diese beiden Flächen in der gleichen Ebene vorgesehen. Es ist wünschenswert, eine Spannung

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nahe der Bruchfestigkeit des Befestigungselementes zu erreichen, um das Befestigungselemente maximal ausnützen zu können. Hierbei ist es erfindungsgemäß wichtig, daß die "beiden Bezugsflächen (vor dem Spannen) bezüglich einander genau positioniert sind, so daß eine genaue Bestimmung des Ausmaßes der Abbiegung (nach dem Spannen) vorgenommen werden kann, um so eine genaue Messung der Spannung zu erreichen.

Es ist allgemein erfindungsgemäß wünschenswert, daß zwei Bezugsflächen genau etwa innerhalb wenigstens einer Schwankungsbreite von 0,00025 cm voneinander angeordnet sind (0,0001 Zoll).

Es ist Jedoch nicht wesentlich, daß die zentrale Fläche 39 in der gleichen Ebene wie die Umfangsflache 58 zu liegen kommt, wenn der Bolzen sich im nicht verspannten Zustand befindet. Wesentlich ist nur, daß jede dieser Flächen in eine vorbestimmte Zuordnung in einem nicht verspannten Zustand gebracht wird, der mit dem abgebogenen Verhältnis dieser Flächen im nicht verspannten Zustand verglichen werden kann.

Die Fig. 4 und 5 zeigen Konstruktionen als Variante zu den in Fig. 1 und 2 gezeigten. Nach Fig. 4 ist die Nut 42 fortgefallen und die Funktion der Nut wurde durch eine Gegenbohrung 46 in der Platte 45 ersetzt. Der Außenumfangsteil der Lagerfläche greift gegen die Kopf fläche der Platte 45 und der Innenteil der Lagerfläche ist tatsächlich eine "nicht abgestützte Fläche", die eine Ausbiegung des Kopfes ermöglicht, wenn Spannung auf den Bolzen 31 ausgeübt wird.

Die in Fig. 5 gezeigte Ausführungsform läßt ebenfalls die Nut 42 in der Lagerfläche des Bolzenkopfes fortfallen, genauso wie die Gegenbohrung 46 in der Platte 45. Hier ist eine gesonderte Unterlegscheibe 48 gezeigt, die flach gegen die Kopffläche der Platte 45 greift und hierin eine vergrößerte öffnung aufweist, um den Außenumfang der Lagerfläche des Befeetigungskopfes zu tragen und desatn Innenumfang "nicht abgeatütz" zu beiaasen.

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Der "nicht abgestützte" Innenumfang der Lagerflache 41 ermöglicht so eine Abbiegung des Kopfes, wenn Spannung an den Bolzen 31 gelegt wird.

Gasdruck-Meßeinrichtungen sind in Fig. 6 und 7 gezeigt, die eine Luftdruckquelle 4-9 und eine von der Druckquelle 49 zu einem Filter 50 führende Leitung aufweisen. Die gefilterte Luft führt aus dem Filter 50 durch einen ersten Regler 51> äer dazu dient, den Luftdruck aus der Quelle 49 bis zu einem vorbestimmten Druck herabzudrosseln, beispielsweise bis auf 0,35 kg/cm " (5 lbs/in ). Die Luft wird dann durch einen zweiten Druckregler 52 gegeben, wo er auf einen. Druck im allgemeinen Bereich zwischen 0,0176 bis 0,21 kg/cm vermindert wird (1/4

bis 3/8 lbs/in ); bei diesem besonderen Beispiel wird er auf

p " ρ

0,105 kg/cm (1 1/2 lbs/in ) vermindert. Die Luft wird dann weiter durch eine feste öffnung 56 geleitet und wird von dort auf einen. Meßkopf 53 übertragen. Der Meßkopf umfaßt eine Ringwandung 57 lind eine zentrale Wandung 60, die beide dazu dienen, eine Ringkammer 62 zu bilden. Sowohl die Ringkammer 57 wie die zentrale Wand 56 haben zusammenwirkende flache Endflächen 64 bzw. 65, die im nicht verspannten Zustand des Bolzens 30 bündig gegen die Außenumfangsflache 38 und die zentrale Fläche 39 greifen. Man sieht, daß die Grenzflache zwischen der zentralen Fläche 39 imcL der Endfläche 65 der zentralen Wandung 60 tatsächlich als Ventil wirkt, während das Schraubelement aus einem nicht verspannten Zustand, in dem es in Fig. 6 dargestellt ist, in einen verspannten, in Fig. 7 gezeigten Zustand übergeht. Während dieses Ventil geöffnet wird, wird Luft unter Druck veranlaßt, in die Kammer 62 zu strömen und tritt aus der Kammer in die Atmosphäre über eine Vielzahl von öffnungen 61, die in der Ringwandung 57 vorgesehen sind. Druckmeßeinrichtungen 54 und 55 sind in der Leitung auf den strömungsaufwärts gelegenen und strömungsabwärts gelegenen Seiten der festen öffnung 56 vorgesehen und dienen dazu, den Druck an diesen beiden Stellen unter Strömungebedingungen su überwachen, wenn da» Ventil 39» 65 sich im offenen Zustand befindet, so dafi ein« Luftströmung

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unter Druck hervorgerufen wird.

Nach Pig. 16 ist das Verhältnis der Spannung im Schaft 3^ des Bolzens 31 und die Ausbiegung (S) der zentralen Fläche 39 dargestellt. S ist proportional der zwischen der zentralen Flache 39 und der Endfläche 65 gebildeten öffnung der zentralen Wandung 60, wenn der Bolzen 31 gespannt ist. In Fig. 15 ist das Verhältnis der Ausbiegung (S) und des Druckes auf der Abströmseite der festen öffnung in der Gasdruckmeßeinrichtung gezeigt. Dieser Druck wird ausgedrückt in Millimeterquecksilbersäule (Zoll) am Druckmanometer 55· Nach dem Diagramm ist sowohl die berechnete oder theoretische Kurve und die gemessene oder tatsächliche Kurve aufgezeichnet. Im Ventil 39, 65 ist die Fläche proportional dem Spalt zwischen der Fläche 39 und der Fläche 65· Der Spalt oder die Ausbiegung des Kopfes S ist theoretisch proportional der Spannung im Bolzen (Fig. 16).

Fig. 17 ist ein Diagramm und zeigt das Verhältnis der Spannung im Schaft 34- und dem Druck (h) auf der strömungsabwärts befindlichen Seite der festen öffnung 56, gemessen durch das Manometer 55 und ausgedrückt in Millimeterquecksilbersäule. Die Luftströmung durch die öffnungen 56 und 65 folgt einer Formel, die ausgedrück wird als:

, H

^h ■

Hierin bedeutet h den Druck auf der Äbströmseite der festen öffnung 56, gemessen durch das Manometer 55 und ausgedrückt in Millimeterquecksilbersäule (Zoll). H ist der Druck an der Anströmseite der festen öffnung 56, gemessen durch das Manometer 54- und auch ausgedrückt in Millimeterquecksilbersäule (Zoll). S ist die Größe (cm - in ) des Ventils 39, 65, wobei G die

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Größe der festen öffnung 56 (cm - in ) ist. Da S proportional dem Spalt zwischen 39 und 65 ist, kann es als eine Messung für eine einzige Abmessung angesehen werden. Es zeigt sich also,

ist der Druck auf der Anströmseite der festen öffnung bekannt, genauso wie die Größe der festen öffnung G, dann kann

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für einen beliebigen gegebenen Wert von h der Wert von S bestimmt werden. Diese Verhältnisse sind in den Kurven der Fig. 15, Ί6 und 17 angegeben.

Aus Vorstellendem geht klar hervor, daß, nachdem einmal die Kalibrierungen und Verhältnisse nach den Fig. 15? 16 und I7 be stimmt wurden, eine Ablesung des Druckes unter Spannungsbedingungen des Bolzens, wie am Manometer 55 gemessen, direkt an eine gegebene Spannung im Gewindeelement übertragen werden kann. Dies kann einfach dadurch geschehen, daß die Anzeigen am Manometer 55 in Ausdrücken für die Spannung im Gewindeelement

' aufgetragen werden.

Eine in den Fig. 6 und 7 dargestellte Aufzeichnungseinrichtung 66 ermöglicht die Aufzeichnung der Spannung in einem beliebigen gegebenen Befestigungselement für eine spätere Bezugnahme, beispielsweise für eine Überprüfung zu einem späteren Datum. Die Vorrichtung 66 kann auch mit geeigneten Modifikationen verwendet werden, die für die Fachleute klar sind, beispielsweise einer Hör- oder Sichtalarmeinrichtung, um das Erreichen einer gewünschten Spannung anzuzeigen.

Die Fig. 10 bis 14 zeigen die Kombination eines Meßkopfes 63 von einer Form, die sich geringfügig von der Form des Kopfes nach den Fig. 6 und 7 in. Kombination mit einem Handschlüssel mit einer'Büchse 67 unterscheidet, die über einen Handgriff mittels eines in Fig. 14· gezeigten üblichen Zahnradmechanismus nach Fig. 14 drehbar ist. Der Kopf 65 hat fünf in Fig. 15 gezeigte Bereiche 77« die in Eingriff mit der Umfangsflache des Kopfes des Befestigungselementes kommen, sowie eine zentrale Wand 46 mit einer Luftöffnung, die in der Nähe der zentralen Fläche des Befeatigungskopfes angeordnet ist. Der Kopf 65 ist mit der Luftleitung 87» wie in Fig. 11 dargestellt, verbunden. Die Büchse 67 wird mittels eines im wesentlichen rechteckigen Schaftes 65 getrieben, der in eine %im» entsprechende öffnung in der Büchse, wie in Fig. 12 dargestellt, greift. Die Luft-

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leitung wird durch eine Feder 96 im ausgefahrenen Zustand gehalten. Eine Kugelarretierung 94· hält die Büchse 67 auf dem Schaft; ein Zurückziehen der Leitung 87 gegen die Beaufschlagung durch die Feder 96 bringt einen reduzierten Teil 99 der Leitung 87 in Ausrichtung mit der Arretierung 9²K die es der Arretierung ermöglicht, gegen die Mitte der Büchse sich zu bewegen und eine Entfernung der Büchse zu ermöglichen. Die Luftleitung 87 ist so ausgebildet, daß sie sich mit einem in den Fig. 6 und 7 dargestellten System verbinden läßt, so daß die Spannung im Befestigungselement abgelesen oder aufgezeichnet werden kann. ·

Fig. 18 zeigt einen Bolzen 68, der erfindungsgemäß konstruiert ist, in Kombination mit einer Mutter 69, die über Gewinde an das mit Gewinde versehene Ende des Bolzens befestigt ist, um zwei Platten 70 und 7*1 zusammenzuhalten. Die Einrichtungen, durch welche der Bolzen 68 gespannt wird, sind nicht besonders wichtig, da die Spannung hierin genau wie oben mit Bezug auf Fig. 6 und 7 beschrieben gemessen werden kann. Fig. 18 zeigt den Bolzen 68 im nicht verspannten Zustand und der Meßkopf 53 nach den Fig. 6 und 7 ist in der Position auf dem Kopf des Bolzens 68 gezeigt, so daß die Spannung im Bolzen in vorher beschriebener Weise gemessen wird. Die gleiche Grundtheorie kann angewendet werden, um die Spannung in Einrichtungen wie Nieten zu bestimmen, wo die Spannung nicht in der gleichen Weise wie bei Bolzen aufgebracht wird.

Die Fig. 19 und 20 zeigen die erfindungsgemäßen Lehren in Anwendung auf Bolzen 74· und 84- geringfügig unterschiedlicher Konfigurationen! in diesen Fällen zeigen sich Unterschiede nur im Kopfteil. Der Bolzen 19 umfaßt einen Kopf 75, der integral mit einem Gewindeschaft 76 nach Art des Bolzens 30 verbunden iet. Der Kopf des Bolzens 74 umfaßt einen Außenumfangsteil 78 und einen zentralen Teil 79» die voneinander beide durch eine Ringnut 82 getrennt «Ind. Der Außenumfangeteil 78 ist mit einer Hingfläche 80 und der zentrale Teil mit einer Fläche 81 ver-

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sehen. Auch auf der Lagerfläche des Kopfes 75 vorgesehen ist eine Nut 83, die hinsichtlich Konstruktion und Funktion im wesentlichen gleich der Nut 42 im Bolzen 30 ist. Die Flächen und 81 liegen in der gleichen Ebene wie die Flächen 38 und 39 am Kopf 32 des Bolzens und zeigen, daß die Fläche, auf der die Bezugsflächen liegen, nicht eine kontinuierliche Fläche zu sein braucht. Der in Fig. 19 dargestellte Bolzen ist im nicht verspannten Zustand gezeigt. Im verspannten Zustand würde er im wesentlichen die abgebogene Form nach Fig. 2 der Zeichnungen einnehmen. Die Spannung im Bolzen wird genauso wie mit Bezug, auf Fig. 6 und 7 beschrieben gemessen.

Fig. 20 zeigt den Bolzen 84, der einen Kopf 85 umfaßt, der integral mit einem Schraubschaft 86 verbunden istj der Kopf 85 umfaßt einen Außenumfang steil 88 sowie einen zentralen !'eil 89· Diese beiden !Teile sind jeweils mit Flächen 90 und 91 versehen. Die Lagerflache des Kopfes 85 ist mit einer Nut 93 versehen, die hinsichtlich Konstruktion und Funktion ähnlich der Nut 83 im Bolzen 7^ der Fig. 19 ist. Der wesentliche Unterschied nach dieser Sonderkonstruktion ist im Verhältnis der Flächen 90 und 91 zueinander, insbesondere im nicht verspannten Zustand des Bolzens zu sehen, d. h. dem in Fig. 20 gezeigten Zustand. Es zeigt sich, daß die Fläche 91 auf dem zentralen £eil 89 unter Axialabstand in Richtung des Schraubschaftes von der Fläche auf dem Außenumfangsteil 88 entfernt angeordnet ist. Wichtig ist es, daß diese beiden Flächen nicht in der gleichen Ebene liegen müssen, damit die Spannung genau nach den Lehren der Erfindung gemessen werden kann. Es ist nur wichtig, daß sie eine bestimmte bekannte Position bezüglich einander einnehmen. Es soll darauf hingewiesen werden, daß der Meßkopf, wie beispielsweise in den Fig. 6 und 7 der Zeichnungen dargestellt, in geringfügig unterschiedlicher Weise konstruiert sein muß, um die Differenz in der Gestalt im Bolzen 84 zu kompensieren, dieser Meßkopf ermittelt aber trotzdem noch die Ablenkung, während die Flächen sich bezüglich einander bewegen, so daß die Gasströmung unter Druck durch das Ventil gesteuert wird.

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Ein Heßkopf 92 ist dargestellt, der eine Ringwandung 96 aufweist, die gegen eine Fläche 90 greift| auch, weist er eine gegen die Fläche 91 greifende zentrale Wandung 97 auf. Der einzige Unterschied gegenüber dem Kopf 53 besteht darin, daß die zentrale Wandung langer ausgebildet ist, die Funktionen der Meßeinrichtungen sind jedoch die selben.

Die Fig. 21 und 22 zeigen einen nach dem Stand der Technik hergestellten Bolzen mit einem spannungsmessenden Kopf 53· Dieser Bolzen 98 umfaßt einen mit einem Schaft 101 verbundenen Kopf 100. Eine axiale öffnung 103 ist vorgesehen, die durch den Kopf 100 in den Schaft 101 sich erstreckt. Ein Stift 104, der erste und zweite Endteile 106 bzw. 107 aufweist, ist in der axialen Bohrung 103 gelagert. Der erste Endteil 106 des Stiftes 106 ist im Boden der axialen öffnung 103 beispielsweise durch Preßsitz oder andere geeignete Einrichtungen befestigt und die Oberfläche des zweiten Endiieiles 107 liegt bündig mit der Oberfläche des Kopf es 100 im nicht verspannten Zustand des Bolzens nach Fig. 21.

Während Spannung auf den Bolzen 98 nach Fig. 22 durch geeignete Einrichtungen aufgebracht wird, neigt der Schaft 101 des Bolzens zur Längung; der Stift 104, der unbelastet ist, längt sich jedoch nicht, wandert vielmehr mit dem Schaft und sorgt dadurch dafür, daß die Endfläche des zweiten Endteiles 107 nach unten in die öffnung wenigstens bezüglich der Oberseite des Kopfes 100 sich bewegt. Es ist die unterschiedliche Position dieser beiden Flächen, welche nun durch die pneumatischen Meßeinrichtungen gemessen wird, welche den Kopf 53 umfassen, bei dem es sich um den einzigen Teil der pneumatischen Meßeinrichtung, der in den Fig. 21 und 22 gezeigt,ist, handelt. Hierdurch soll die Vielseitigkeit der pneumatischen Meßeinrichtung gezeigt und demonstriert werden, die hier zum Messen der Spannung bei einem bekannten Bolzen, verglichen mit dem Bolzen nach der Erfindung, der insbesondere in den Fig. 1 und 2 dargestellt wurde, sich unterscheidet.

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Die Pig. 23 und 24- zeigen eine elektro-magnetische Vorrichtung zum Messen der Spannung in dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Bolzen. Diese Vorrichtung umfaßt eine Wechselstromquelle 109, die an eine Wheatstonesche Brücke angeschlossen ist. Die Vorrichtung "besteht aus einem magnetischen Kern 111, der erste und zweite äußere Schenkelteile 119 bzw. 120 und einen Zwischenschenkel oder zentralen Schenkel 121 aufweist. Die ersten und zweiten Schenkelteile sind so ausgebildet, daß sie gegen die Kopffläche 36 des Kopfes an der Außenumfangsflache 38 greifen und der Zwischenschenkel 121 ist so ausgebildet, daß er gegen die zentrale Fläche 39 greift. Im nicht verspannten Zustand des Bolzens - Pig. 23 - greifen die ersten und zweiten Schenkelteile und der Zwischenschenkel sämtlich gegen die Kopffläche des Bolzens. Drei Schenkel der Wheatstoneschen Brücke umfassen Induktanzen II3, 114- und 115» wogegen der vierte Schenkel des Kreises eine Wicklung 116 aufweist, die um den zentralen Schenkel 121 gewickelt ist; diese Wicklung induziert ein magnetisches PeId im magnetischen Kern 111; der magnetische Pluß bietet einen Widerstand gegen Stromdurchfluß durch den vierten Schenkel des Kreises und der Widerstand gegen den elektrischen Pluß ist am größen, wenn der magnetische Pluß im magnetischen Kreis seinen höchsten Wert aufweist. Es zeigt sich daher - Pig. 24 -, daß beim Spannen des Bolzens und bei Auftreten einer Abbiegung die zentrale Fläche 39 vom zentralen Schenkel 121 fortbewegt wird, wodurch sich ein Luftspalt bildet (die Reluktanz des magnetischen Kreises wird erhöht), die magnetische Intensität im Kern nimmt ab und nachher wird die G-egen-EMK oder der Widerstand gegen Stromdurchfluß vermindert, was wiederum die Induktanz des vierten Schenkels herabsetzt. •Ein Spannungsmeßgerät II7 ist parallel «tt den Schenkeln der Wheatstoneschen Brücke gelegt und dieses Spannungsmeßgerat ist kalibriert, um Änderungen in der Spannung zwischen den Stellen 110 und 112 aufzuzeichnen, wobei die Änderungen in der Spannung eine Punktion des zwischen dem zentralen Schenkel 121 und der zentralen Fläche 39 erzeugten Luftspaltes nach Spannen des Bolzens sind. Da der Luftspalt S oder die Ausbiegung in bezug

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zur Spannung im Schraubelement (siehe 3?ig. 16) steht, besitzt aufgrund der gleichen Maßnahme die Spannung im Schraub element ein Verhältnis zu der auf dem Spannungsmeßgerät 117 angezeigten Spannung j es kann eine Kurve erstellt werden, die den Luftspalt S auf der einen Achse und die Spannung auf der anderen Achse angibt, so daß die Spannung bestimmt werden kann. Es wird daher möglich, das Spannungsmeßgerät 117 so zu kalibrieren, daß direkt die Spannung im Gewindeelement abgelesen werden kann, so daß dieser Wert direkt vom Meßgerät 117 gegeben wird.

Die Pig. 25 und 26 zeigen eine mechanische Einrichtung zum Messen der Ausbiegung des in den S¹Xg. 1 und 2 gezeigten Bolzens. Dieser Mechanismus umfaßt einen Kopf 128 mit einer Ringwandung 129 und einem zentralen Schenkel 130» cLer so ausgebildet ist, daß er gegen die Kopffläche des Kopfes des Bolzens greift. Der zentrale Schenkel 1JO erstreckt sich durch eine öffnung im Kopf und besitzt Zahnstangengetriebezähne 131 an einem Ende. Die Ringwandung greift gegen die ümfangsflache des Kopfes des Befestigungselementes. Eine Welle 132 mit Ritzelzähnen ist vorgesehen, die mit den Zähnen 131 kämmen, wodurch die Welle nach eine Längsbewegung des Schenkels 130 gedreht wird. Die Welle 132 zeigt einen Zeiger 133> welcher mit Markierungen 13²I- auf einer Skala 135 zusammenwirkt. Die Markierung ist als Spannung im Befestigungselement kalibriert. Fig. 25 zeigt das Befestigungselement im nicht verspannten Zustand, wo^- bei der Zeiger 133 keinerlei Spannung anzeigt. Fig. 26 zeigt das Befestigungselement, welches bei abgebogenem Kopf gespannt ist} der zentrale Schenkel 130 folgt der Ausbiegung bei Drehung der Welle 132 und gibt eine Anzeige der Spannung durch den Zeiger 133* Diese Einrichtung sowie die anderen Meßeinrichtungen können ausgenutzt werden, um die Spannung in den Befestigungselementen in irgendeiner Stufe der Benutzung zu überprüfen! auch läßt eich der ursprüngliche Setzzustand nachmessen.

Die Pig. 27, 28 und 29 zeigen, daß die Auebiegung des Kopfes

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des Befestigungselementes über andereMechanismen auf verschiedene Art und Weise zur Erreichung der beabsichtigten Ergebnisse ermittelt werden kann. Fig. 27 zeigt das Befestigungselement im verspannten Zustand der Fig. 2 mit einer geringfügig unterschiedlichen Einrichtung zur Wiedergabe der Ablenkung. In dieser Hinsicht ist ein Meßkopf 187 dargestellt worden, der ein Stiftelement 188 in der dargestellten Weise trägt; es zeigt sich, daß ein Ende des Stiftelementes dem zentralen !Teil der Kopffläche des Kopfes folgt, während dieser abgebogen wird, das andere oder obere Ende des Stiftelementes ist wirksam mit . einem Wandler 189 über eine strichpunktierte Verbindung 190 ' verbunden. Der Wandler kann von beliebiger, an sich bekannter Bauart sein und fluid-elektrisch-optisch oder akustisch betätigt werden. Der Wandler (^Transduktor) übernimmt die Funktion, die Größe der Abbiegung im Befestigungselement zu ermitteln und diese durch eine der genannten Einrichtungen zu messen.

Die Fig. 28 und 29 sind Beispiele für Einrichtungen ähnlich den besonders in den Fig. 6 und 7 dargestellten; in diesen Vorrichtungen jedoch erfolgt die Ventilwirkung an einer Stelle unter Abstand von der Kopffläche oder dem Kopf des Befestigungselementes. Fig. 28 zeigt die öffnung eines Fluidventils nach \ dem Spannen des Elementes auf eine Art und Weise ähnlich der in den Fig. 6 und 7 gezeigten, und Fig. 29 zeigt das Schließen eines Fluidventils nach Spannen des Befestigungselementes.

Fig. 28 zeigt einen Meßkopf 192, der so ausgebildet ist, daß er mit einem Befestigungselement 30 zusammenwirkt und dieser Kopf 192 dient dazu, ein Stiftelement 193 zu tragen, dessen unteres Ende der Ablenkfläche des Kopfes des Befestigungselementes folgt, und das obere Ende des Stiftelementes wirkt als Ventil, welches normalerweise geschlossen ist, wenn keinerlei Spannung im Befestigungselement vorgesehen ist und öffnet, wenn das Befestigungselement gespannt wird, um so eine Fluidströmung durch den Kanal 19^·' zu ermöglichen. Eine Feder 195 hält das

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Stiftelement in Kontakt mit dem Befestigungselement. Nach Pig. 29 ist der Meßkopf mit dem Bezugszeichen 196 bezeichnet worden und dient dazu, ein Stiftelement wie gezeigt zu lagern, dessen unteres Ende mittels einer Feder 198 in konstantem Eingriff mit der Kopffläche des Kopfes des Befestigungselementes JO vorgespannt ist. Es soll bei dieser Konstruktion darauf hingewiesen werden, daß im nicht verspannten Zustand des Befestigungselementes das Ventil (oberes Ende des Stiftelementes 197) sich in Offenstellung befindet und den Durchgang von Fluid durch den Kanal 199 ermöglicht und,, während das Befestigungselement gespannt wird, dient das Ventil dazu, die Fluidströmung durch den Kanal 199 abzusperren. Die Strömung durch die Einrichtungen nach den Fig. 28 und 29 kann geeigneterweise gemessen und als Ablenkung im Kopf des Gewindeelementes kalibriert werden, wobei es sich um eine Funktion der Spannung im Gewindeelement handelt.

Fig. 30 ist eine schematische Darstellung und zeigt einen Regelkreis, über den die Drehung eines Luftmotors 140 als Funktion der Spannung in einem Bolzen, der durch den Luftmotor 140 eingesehraubt wird, geregelt wird. Hach diesem Schaltkreis ist eine Luftdruckquelle 14-3 gezeigt} Luft wird zum Luftmotor von der Quelle 143 über eine Leitung 144 mittels eines Handventils 145 geschickt. Luft unter Druck wird von der Quelle 143 über eine Leitung I5I einem Filter 146 und einem Regler 147 zugefördert, welcher den Druck bis zu einem gewünschten Arbeits-

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druck, beispielsweise 0,35 kg/cm (5 Ibs/in ) reduziert. Hernach tritt Luft durch einen anderen Regler 148 aus, wo eine Reduzierung zu einem noch niedrigeren Druck, beispielsweise 0,105 kg/cm (1,5 lbs/in ) erfolgt} diese Luft unter Druck wird dann durch eine feste öffnung 149 mit einer Stelleinrichtung 152 zu einem Heßkopf 53· Der Teil des pneumatischen Kreises durch die Leitung I5I hat im wesentlichen den gleichen Schaltkreisaufbau wie in den Fig. 6 und 7 oben gezeigt. Ein mit dem Bezugszeichen 153 allgemein bezeichneter Fluidregelmechanismus ist vorgesehen und dient entsprechend einem Signal

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dazu, direkten Luftdruck in einer gewünschten Richtung aufzubringen, um eine gewünschte Funktion zu erreichen. Dieser besondere Regelmechanismus ist auf dem Fachgebiet als Schmitt-Triggerschaltung bekannt geworden. Die Schmitt-Triggerschaltung 153 nach der Darstellung umfaßt, was man als durchgehenden Druckkanal 154, einen Vorspanndruckkanal 155» einen Regeldruckkanal 156 und einen Arbeitsdruckkanal 157 bezeichnen kann. Luft unter Druck auf der Abströmseite des Reglers 147 und auf der Anströmseite des Reglers 148 wird durch die Leitung 159 zum durchgehenden Druckkanal 154 des Fluidregelmechanismus gegeben. Luft unter Druck auf der Abströmseite des Reglers 148 und auf der Anströmseite der festen öffnung 149 wird über die Leitung 158 mittels eines Nadelventils 161 in den Vorspanndruckkanal

155 geleitet. Luft unter Druck von der Abströmseite der festen öffnung 149 wird über eine Leitung 160 in einen Regeldruckkanal

156 gefördert. Der Gegendruck, der in den Vorspann- oder Gregendruckkanal 155 eingeleitet wurde, kann nach Wunsch durch Regeln des Nadelventils 161 geregelt werden. Im Schaltkreis vorgesehen ist ebenfalls eine Membran"163, die über einen Fluidkreis mit dem Arbeitskammerkanal 157 verbunden istj diese Membran dient dazu, ein Ventil 162 zu regeln, welches seinerseits die Luftströmung von der Leitung 144 durch ein Ventil 167 und- zum Motor 140 regelt. Ein Hand- oder Drosselventil 145 wird normalerweise geschlossen und die Leitung zwischen dem Ventil 145 und dem Ventil 167 wird gegen die Atmosphäre über 182 (siehe Fig. 31) und den Auslaß des Luftmotors entlüftet. Das Ventil 167 ist normalerweise offen und ermöglicht die Strömung zum Motor 140, wenn das Handventil 145 geöffnet wird. Das Ventil 162 ist normalerweise geschlossen und, wenn es mittels der Membran 163 geöffnet wird, sorgt diese öffnung für ein Schliessen des Ventile 167, wenn das Ventil 145 offen ist. Aufbau und Betätigung dieser Ventile sollen näher mit Bezug auf Fig. 31 diskutiert werden.

Beim Arbeiten der Vorrichtung und des Systems nach Fig. 30 soll zunächst angenommen werden, daß der Bolzen 30 in dem in Fig. 30

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gezeigten nicht verspannten Zustand sich befindet und im nicht verspannten Zustand ist es aus Vorstehendem klar geworden, daß der Kopf 32 keine Luftströmung durch das Ventil 391 65 ermöglicht, welches zwischen der zentralen Fläche 39 des Kopfes und der Fläche 65 ausgebildet ist. Das Ventil kann natürlich, wie in Fig. 27 gezeigt, ausgebildet sein. Unter diesen Bedingungen kann Luft unter Druck oder, was als Vorspann- oder als Gegendruck bezeichnet werden kann, in den Gegendruckkanal 155 eingeführt werden und in der gleichen Maßnahme wird Luft unter Druck über eine Leitung 160 in den Regeldruckkanal 156 eingeführt. Diese Kanäle sind so gesteuert und ausgelegt, daß im nicht verspannten Zustand des Bolzens bzw., wenn kein ßtrömungszustand vorherrscht, diese beiden Luftströme dazu dienen, die durch den Luftkanal 154· zugeführten Luftströme zu regeln, so daß diese Luft zentral durch den Eegelmechanismus 153 strömt und über die öffnung 166 in die Atmosphäre austritt. Zur gleichen Zeit wird veranlaßt, daß der Luftmotor 140 durch Luft unter Druck von der Quelle 14-3 über die Leitung 144, das Handventil 14-5 im geöffneten Zustand und das normalerweise offene Ventil 167 betätigt wird, wodurch der Bolzen 30 eingeschraubt oder mit Spannung beaufschlagt wird. Die Fig. 31 bis 35 zeigen die spezifischen Einrichtungen, um den Bolzen 30 durch den Luftmotor 140 einzutreiben. Wie oben erwähnt, wird, wenn der Bolzen gespannt wird, die zentrale Fläche 39 auf der Oberseite des Kopfes des Bolzens zum Abbiegen (siehe Fig. 7) veranlaßt oder es wird ein zunehmend größerer Spalt S zugelassen oder es wird eine zunehmend größere Ventilöffnung erzeugt, welche den Luftstrom durch den Kopf 53 verstärkt. Während der Luftstrom zunimmt, fällt der Druck auf der Abströmseite der Öffnung 149, was einen resultierenden Druckabfall in der Regeldruckleitung 156 zur Folge hat. Dies bedeutet, daß der Druck im Druckkanal relativ zum Regeldruckkanal zunimmt, wodurch der zunächst durch den Kanal 154- zur Atmosphäre gehende Luftstrom durch die öffnung 166 durch den Arbeitskauuaerkanal 157 geleitet wird. Hierdurch wird die Membran 163 betätigt. Ist die Membran 163 betätigt, so läßt dies das Ventil 162 öffnen, woraufhin sich das Ventil 167

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schließt, welches die Luft zum Motor 140 absperrt. Es zeigt sich, daß das Ventil 167 entweder auf der Lufteintrittsseite des Luftmotors oder der Luftaustrittsseite des Luftmotors angeordnet sein kann, um die Funktion des Abschaltens des Motors herbeizuführen. Es zeigt sich daher, daß abhängig von der Spannung, die im Bolzen gewünscht wird, geeignete Einstellungen vorgenommen werden können, so daß der Luftmotor 140 abgesperrt wird, wenn gerade die richtige Spannungsgröße erreicht ist. Auch soll für Fachleute darauf hingewiesen werden, daß viele Sekundärvorgänge ausgelöst werden können, bei denen es sich nicht nur um das Abschalten des Motors handeln muß, bei- W spielsweise kann der Motor abgebremst oder umgesteuert werden; Zahnräder können versetzt werden und viele andere !Funktionen, die nicht extra hier aufgeführt werden, sind möglich.

Von dem schematisch in Fig. 30 dargestellten Luftmotor sind Details in den Fig. 31 bis 35 gezeigt und dieser umfaßt ein Gehäuse 168, innerhalb dessen ein Rotor 169 angeordnet ist, der eine Ausgangswelle I70 in üblicher Weise treibt. Die Ausgangswelle I70 treibt durch Zahnräder I7I und I72 eine weitere Welle 173) die gegen das Zahnrad I72 verkeilt ist, welches seinerseits eine Büchse 174 treibt. Ein Fluidregelrohr 176 erstreckt sich axial durch die Welle 173 und ein Ende hiervon steht mit einer Kammer 180 in Verbindung, das andere Ende steht in Pluidverbindung mit einem Meßkopf 184, der im wesentlichen von der gleichen Konstruktion, wie in den Fig. 10 bis 12 dargestellt, ist. Ein Kunststoffrohr 185 verbindet den Kopf 184 mit dem Rohr 176 und dies mit zusammenpassenden Flächen 177 ermöglicht die Universalbewegung des Kopfes 184, wodurch Ungenauigkeiten in der Ausrichtung zwischen dem Kopf eines Bolzens und der Büchse 174 kompensiert werden. Eine Feder I78 hält das Rohr 176 im ausgefahrenen Zustand. Beaufschlagt man den Kopf 184 gegen die Wirkung der Feder 178 > so kann ein Stift 175 in einen mit Ausnehmungen versehenen Teil des Rohres 176 zurückgezogen werden} hierdurch kann die Büchse 174 entfernt werden. Wie mit Bezug auf Fig. 30 diskutiert wird, tritt Luft

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in den Motor aus der Leitung 144 über das Handventil 145, wenn dieses sich im geöffneten Zustand befindet, durch das normalerweise offene Ventil 167 in den Eotor 169 ein. Tritt Luft durch das Ventil 167, so wird diese, durch die öffnung 179 in die Kammer 180 abgeblasen, welche eine Vorspannfeder 181 enthält; auch wird Luft durch eine öffnung 182 zum anderen Ende des Ventils abgeblasen. Der Ausgleich der Drücke und der auf das Ventil 167 wirkenden Federkraft ist derart, daß dieses offengehalten wird. Wenn das Signal vom Regelmechanismus 153 (siehe Fig. JO) durch den Kanal 157 <üe Membran 163 betätigt, so sorgt dieses für ein plötzliches öffnen der Entlüftungskammer 180 gegen die Atmosphäre, wodurch der Luftdruck am anderen Ende des Ventils 167 schnell diese schließt und den Motor stillsetzt. Der Leitungsdruck von 144 bleibt weiter aufrechterhalten, wodurch das Ventil 167 geschlossen gehalten wird, bis das Handventil 145 geschlossen gehalten wird, wobei zu diesem Zeitpunkt die Feder 181 das Ventil 167 öffnet, da der Kanal auf der Abströmseite vom Ventil 145 öffnungsmäßig zur Atmosphäre durch ein offenes Ventil 167 und den Rotor 169 verbunden ist. Das Ventil 162 ist geschlossen, wenn die Membran 163 unbetätigt ist, was der Fall ist, wenn der Kopf'53 auf einen anderen nicht verspannten Bolzen 30 gesetzt wird.

Fig. 31 zeigt viele der Komponenten des in Fig. 30 nur schematisch gezeigten Regelkreises; dies bedeutet jedoch noch nicht, daß es sich hierbei etwa um eine ganz genaue physikalische Konstruktion des gesamten Regelkreises handelt. Der Fachmann kann natürlich als Regelsystem auch ein elektrisches oder ein elektromagnetisches entsprechend den mit Bezug auf Fig. 23 und 24 beschriebenen Lehren im Rahmen der Erfindung geben.

Im Hinblick auf eine knappe Darstellung wurde die Erfindung nur anhand einiger bevorzugter Ausführungsformen beschrieben! Änderungen und Abänderungen sind im Rahmen der Erfindung ohne weiteres möglich.

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Claims

Patentansprüche

χ\·) Spannungsmeßvorrichtung zum Messen der Spannung in einem Befestigungselement, welches aus einem Kopf und einem Schaft mit ersten und zweiten Bezugsflächen besteht, wobei die Flächen bestimmte Lagen bezüglich einander vor dem Spannen des Befestigungselementes einnehmen und wobei die Flächen ihre Position bezüglich einander nach dem Spannen der Vorrichtung ändern, gekennzeichnet durch eine Fluiddruckquelle (49)} einen Meßkopf (60) zum Eingriff gegen einen Kopf (32) des Elementes, mit einem Teil mit einer öffnung zum Eingriff mit der ersten Bezugsfläche mit einem anderen Teil zum Eingriff mit der zweiten Bezugsfläche j Leitungsausbildungen von der Fluiddruckquelle (49) zur öffnung; Einrichtungen zum Reduzieren des Fluiddruckes auf einen konstanten Arbeitsdruck, die in der Leitung abströmseitig zu dieser Fluiddruckquelle angeordnet sind} durch eine feste, in der Leitung vorgesehene öffnung (56) abströmseitig zu diesen Einrichtungen zur Reduzierung des Fluiddruckes; Druckanzeigeeinrichtungen in dieser Leitung hinter dieser festen öffnung (56) und vor dem Meßkopf (60), wobei die öffnung in diesem Teil des Meßkopfes unter einem anderen Abstand von der ersten Bezugsfläche nach dem Spannen des Befestigungselementes und Änderung in der Lage der ersten und zweiten Bezugsflächen sich befindet, wodurch die Fluidströmung durch diese öffnung in diesem Teil des Meßkopfes verändert wird.

2. Vorrichtung zum Messen der Spannung in Befestigungselementen, gekennzeichnet in Kombination durch; eine Druckgasquelle (49), einen Meßkopf (60) mit Wandungen, welche erste Bezugeflachen zum Eingriff mit einer Fläche bilden, derart, daß der Kopf in bestimmter Lage bezüglich dieser Fläche positioniert wird} Kanäle in diesem Kopf,, die aus dem Kopf durch eine erste Öffnung in der zweiten Bezugsfläche austreten, wobei die erste öffnung im wesentlichen zentral bezüglich der ersten Bezugeflache angeordnet iet, wobei die ersten und eweiten Bezugsflächen in genauen Lagen bezüglich einander vorgesehen

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sind lind Leitungen diese Druckgasquelle mit den Kanalausbil- . düngen verbindenj durch eine zweite, in dieser Leitung vorgesehen öffnung zwischen dem Druck-Minderer und dem Meßkopf $ und durch eine Druckanzeige in der Leitung auf der Abströmseite, bezogen auf diese zweite öffnung.

3· Vorrichtung zum Messen der Spannung in Befestigungselementen, gekennzeichnet in Kombination durch eine Druckgasquelle, einen Meßkopf mit einer erste Bezugsfläche bildenden Wandungen zum Eingriff mit einer Fläche, derart, daß dieser Kopf irr bestimmter Lage positioniert wirdj Kanalausbildungen in diesem Kopf, die aus dem Kopf durch eine erste öffnung in der zweiten Bezugsflächenausbildung austreten, wobei die erste Öffnung im wesentlichen zentral bezüglich dieser ersten Bezugsflächenausbildung angeordnet ist und diese ersten und zweiten Bezugsflächenausbildungen in genauen Positionen bezüglich einander vorgesehen sind, wobei Leitungsausbildungen diese Druckgasquelle mit der Kanalausbildung verbindenj und durch GasstrÖ-mungsmeßeinrichtungen in diesen Leitungsausbildungen.

4. Vorrichtung zum Messen der Spannung in Befestigungselementen, gekennzeichnet in Kombination durch einen Meßkopf mit Wandausbildungen, welche erste Bezugsflächen zum Eingriff mit einer Fläche auf dem Kopf eines Befestigungselementes definieren, wodurch dieser Meßkopf in einer vorbestimmten Lage positioniert wird} Kanalausbildungen in diesem Meßkopf, die au« dem Meßkopf durch eine erste öffnung in dieser zweiten Beziigsflächenausbildung austreten, wobei die erste öffnung zwischen der ersten Bezugsflächenausbildung vorgesehen ist und die erste und zweite Bezugsfläche in genauer Lage bezüglich einander angeordnet ist 1 und durch Einrichtungen zum Zuführen von Gas unter Druck an diese Kanalausbildung $ und durch Einrichtungen zum Messen der Gasströmung.

5. Spannungsmeßeinrichtung zum Messen der Spannung in einem Befestigungselement, welches einen Kopf und einen Schaft auf-

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weist, wobei das Befestigungselement erste und zweite Bezugsflächen besitzt, die bestimmte Lagen bezüglich, einander vor dem Spannen des Befestigungselementes aufweisen, und wobei die Qber- » flächen ihre Lage bezüglich einander erst nach dem. Spannen

ändern, gekennzeichnet in Kombination durch einen Meßkopf (111) zum Eingriff mit dem Kopf (32) eines Befestigungselementes und' mit wenigstens Teil eines Magnekreises bildenden Kernausbildungen (121), deren Außenschenkel (119» 120) gegen die erste Bezugsfläche (38) greifen und deren zentraler Schenkel (121) in der Nähe der zweiten Beeugsflache (39) vorgesehen ist, der-. art, daß ein magnetischer Fluß im Kern induziert wird, wobei ™ der Kopf des Befestigungselementes einen Teil des magnetischen Kreises bildet, wobei ein Spannen des Befestigungselementes zu einer Änderung in der Entfernung zwischen dem zentralen Schenkel und der zweiten Bezugsfläche führt und eine Änderung im magnetischen Widerstand hervorruft, und durch Einrichtungen (Ϊ1?) zum Messen der JSbiderung in diesem magnetischen Widerstand.

6. Spannungsmeßvorrichtung zum Messen der Spannung in einem Befestigungselement, gekennzeichnet in Kombination durch einen Meßkopf zum Eingriff mit dem Kopf eines Befestigungselementes und mit Kernausbildungen, die wenigstens einen !Seil eines magnetiechen Kreises bilden und einen zentralen, im wesentlichen zwischen äußeren Schenkeln befindlichen Teil aufweisen, wobei dieser zentrale Schenkel und diese äußeren ßchenkelausbildungen jeweils Endflächen aufweisen, die genau bezüglich einander positioniert sind§ und durch Einrichtungen zum Induzieren eines Flusses in diesen Kernausbildungen.

7„ Spannungsmeßeinrichtung zum Messen der Spannung in einem Befestigungselement, der aus Kopf und Schaft besteht und erste und zweite Bezugsflächen aufweist, wobei die Flächen bestimmte Lagen bezüglich einander vor dem Spannen des Befestigungselemente» aufweisen und wobei die Flächen ihre Lage bezüglich einander nach dem Spannen ändernj gekennzeichnet in Kombination

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durch einen Meßkopf zum Eingriff mit dem Kopf eines Befestigungselementes und mit äußeren Schenkelausbildungen, die gegen die erste Bezugsfläche greifen und einen zentralen Schenkel aufweisen, der gegen die zweite Bezugsfläche zum Eingriff hiermit angeordnet ist} erste mit diesem zentralen Schenkel verbundene Einrichtungen, die zwischen ersten und zweiten Stellungen abhängig von der Stellung dieses zentralen Schenkels verbunden sind, wobei ein Spannen des Befestigungselementes für eine Änderung in der Lage der zweiten Bezugsfläche mit resultierender Änderung in der Position des zentralen Schenkels und Änderung in der Position dieser ersten Einrichtung hervorruft; und durch zweite mit diesen ersten Einrichtungen zusammenwirkende Einrichtungen, welche die Spannung in dem Befestigungselement angeben.

8. Spannungsmeßvorrichtung zum Hessen der Spannung in einem Befestigungselement, gekennzeichnet in Kombination durch einen Meßkopf zum Eingriff mit dem Kopf eines Befestigungselementes und mit einem zentralen im wesentlichen zwischen den äußeren Schenkeln angeordneten Schenkel, wobei der zentrale Schenkel und die äußeren Schenkelausbildungen genau bezüglich einander positioniert sind und der zentrale Schenkel beweglich ist; mit dem zentralen Schenkel verbundene Anzeigeeinrichtungen, die zwischen ersten und zweiten Stellung abhängig von der Stellung dieses zentralen Schenkels beweglich sind und Markierungseinrichtungen, die mit der Zeigerausbildung zusammenwirken und als Spannung im Befestigungselement kalibriert sind.

9. Büchse für ein Werkzeug, gekennzeichnet in Kombination durch ein Element mit Wandausbildungen zur Aufnahme des Kopfes (32) eines Befestigungselementes$ Einrichtungen zum Drehen dieses Elementes} ein Eluidregelrohr, welches sich in dieses Elemente hinein erstreckt und einen ITuidkanal aufweist} einen Meßkopf, der gegen den Kopf eines Befestigungselementes greift} und Einrichtungen, die einen Endteil dieses Regelrohres mit diesem Meßkopf fluidleitend verbinden und eine Universalbβwe-

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gung dieses Meßkopfes relativ zum Rohr ermöglichen.

10. Büchse für ein Werkzeug, gekennzeichnet in Kombination durch ein Ringelement, dessen Wandungen den Kopf eines Befestigungselementes aufnehmen und antriebsmäßig gegen dessen Umfang greifen; eine innerhalb des Ringelementes sich erstreckende Welle; diese Antriebswelle und das Ringelement miteinander für eine gemeinsame Drehbewegung verbindende Einrichtungen, die eine Trennung der beiden in einer Axialrichtung nach Wunsch ermöglichen; ein Fluidregelrohr, welches sich axial durch diese Antriebswelle erstreckt und ersten und zweite Endteile aufweist, wobei ein Fluidkanal hierzwischen sich erstreckt; einen Meßkopf, der gegen den Kopf eines Befestigungselementes greift; und Einrichtungen, die diesen ersten Endteil dieses Rohres mit dem Meßkopf fluidleitend verbinden und eine UniVersalbewegung dieses Meßkopfes relativ zum Rohr ermöglichen.

11. Büchse für ein Werkzeug, gekennzeichnet in Kombination durch ein Ringelement, dessen Wandausbildungen den Kopf eines Befestigungselementes aufnehmen und antriebsmäßig gegen dessen Umfang greifen; eine hohle axial innerhalb des Ringelementes sich erstreckende Antriebswelle; einen in einer öffnung in der Wandung der hohlen Antriebswelle getragenen Stift, der in eine öffnung in diesem Ringelement reicht; Einrichtungen, die für eine Drehkupplung dieser Antriebswelle und dieses Ringelementes gegeneinander sorgen; ein Pluidregelrohr, welches sich durch diese hohle Antriebswelle erstreckt und erste und zweite Endteile aufweist; einen hierzwischen verlaufenden Fluidkanal, wobei das Fluidregelrohr einen vergrößerten Teil zum Greifen gegen ein Ende dieses Stiftes aufweist, wodurch dieser in der öffnung im ringförmigen Element gehalten wird und einen reduzierten Teil unter Axialabstand von diesem vergrößerten Teil zur Ausrichtung auf das Ende dieses Stiftes aufweist, derart, daß eine Entfernung aus der öffnung im Ringelement und eine Entfernung des Ringelementes von dieser Antriebswelle möglich wird; einen Meßkopf, der gegen den Kopf eines Befestigungs-

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elementes greift} Einrichtungen, die diesen ersten Endteil dieses Regelrohres mit dem Meßkopf fluidleitend verbinden} Flächen auf diesem ersten Endteil des Regelrohres und auf dem Meßkopf, die gegeneinander greifen} und auf dem Regelrohr zur Wirkung kommende Einrichtungen, die dauernd den vergrößerten Teil dieses Regelrohres in Eingriff mit dem Ende des Stiftes drücken.

12. Vorrichtung zum Spannen eines Befestigungselementes mit einem Kopf, wobei in bestimmten Lagen bezüglich einander erste und zweite Bezugsflächen vorgesehen sind und diese Bezugsflächen ihre Lage bezüglich einander nach dem Spannen des Befestigungselementes ändern} gekennzeichnet in Kombination durch Bewegungsantriebseinrichtungen ι Einrichtungen zum Befestigen des Befestigungselementes, die von der Bewegungsantriebseinrichtung zum Spannen des Befestigungselementes angetrieben werden} und Einrichtungen zum Steuern der Beweguiigsan-briebseinrichtungen nach einer bestimmten Änderung der Position der ersten und zweiten Bezugsflächen zueinander.

13. Vorrichtung zum Spannen eines Befestigungselemente» mit einem Kopf, nobel in bestimmten Lagen bezüglich einander erste * und zweite Bezugsflachen vorgesehen sind und diese Bezugsflächen ihre Lage bezüglich einander nach dem Spannen des Befestigungselementes ändern} gekennzeichnet in Kombination durch Bewegungsantriebeeinrichtungen} Einrichtungen zum Befestigen des Befestigungselementes, die von der Bewegungsantriebseinrichtung zum Spannen des Befestigungselementes angetrieben werden} Regeleinrichtungen für den Energiefluß zum Regeln der Energie von einer Energiequelle} und Regelauslöseeinrichtungen, die nach einer bestimmten Änderung in der Lage der ersten und zweiten Bezugsflächen bezüglich einander betätigbar sind und die nach Betätigung die Energieflußregeleinrichtung betätigen _t um die Energie von einer Energiequelle zu regeln und die Bewegungsantriebeelnrichtungen zu regeln.

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BAO

Verfahren zum Messen der Spannung in einem Befestigungselement mit ersten und zweiten äußeren Bezugsflächen, welche eine relative Bewegung in Abhängigkeit von Änderungen in der Spannung des Befestigungselementes erleiden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Detektorvorrichtung in Meßstellung bezüglich der äußeren Bezugsflächen gesetzt wird, Kräfte auf das Befestigungselement zur Änderung von dessen Spannung aufgebracht werden und daß während des Aufbringens der Kräfte gleichzeitig diese Spannungsänderungen gemessen werden, indem diese Relativbewegung dieser äußeren Bezugsflächen gemessen wird.

15. Verfahren zum Messen und Anzeigen der Spannung in einem Befestigungselement mit ersten und zweiten äußeren Bezugsflächen, die eine bestimmte Relativbewegung abhängig von einer bestimmten Änderung in der Spannung des Befestigungselementes erleiden, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß- oder Ermittlungseinrichtung in Ermittlungsposition bezüglich der äußeren Bezugsflächen gesetzt wird, Kräfte auf das Befestigungselement

Änderung von dessen Spannung aufgebracht werden und während Aufbringens der Kräfte gleichzeitig die Relativbewegung dieser äußeren Bezugsflächen gemessen wird und die gemessene Helativbewegung in eine Anzeige der Spannung des Befestigungselementes umgewandelt wird.

16. Verfahren zum Messen der Spannung in einem Schraubbefeetigungselement mit einem freien Kopf, welches Ablenkung in Abhängigkeit von Änderungen in der Spannung des Befestigungselementes erleidet, dadurch gekennzeichnet, daß eine Detektorvorrichtung in Meß- oder Ermittlungsstellung bezüglich de» freiliegenden Kopfes des BefestigungselementeB gebracht wird, auf das Befestigungselement ein Drehmoment zur Änderung von seiner Spannung aufgebracht wird und daß während der Aufbringung dieses Momentes gleichzeitig diese Spannungsänderungen gemessen werden, indem die Abbiegung des freiliegenden Kopfes des Befestigungselementes ermittelt wird.

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17· Verfahren zum Messen und Anzeigen der Spannungssteigerung in einem Schraubbefestigungselement, welches unter Anwendung eines Drehmomentes hierauf angezogen wird, wobei das Befestigungselement einen freiliegenden Kopf, der eine bestimmte Ablenkung oder Abbiegung in Abhängigkeit von einer bestimmten Änderung in der Spannung des Befestigungselementes erleidet, angezogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Lage der Nullausbiegung oder -ablenkung bezüglich des Befestigungskopfes hergestellt wird, eine Detektorvorrichtung in Ermittlungsstellung bezüglich dieses freiliegenden Befestigungselementkopfes gebracht wird, Drehmoment auf dieses Befestigungselement zum Ändern von dessen Spannung aufgebracht wird und gleichzeitig die Abbiegung oder Auslenkung des freiliegenden Kopfes des Befestigungselementes aus der Nullage ermittelt wird, während das Drehmoment auf das Befestigungselement aufgebracht wird, und daß-diese Ablenkung in eine Anzeige der Steigerung in der Spannung des Befestigungselementes gegenüber der Spannung null umgewandelt wird. .

18. Verfahren zum Messen der Spannung in einem Schraubbefestigungselement mit einem freiliegenden Kopf, der eine bestimmte Ablenkung oder Ausbiegung aus einer Position der Nullablenkung in Abhängigkeit von einer bestimmten Spannung erlitten hat, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Auslenkung oder Abbiegung ermittelndes Gerät in Meß- oder Ermittlungsstellung bezüglich des freiliegenden Kopfes des Befestigungselementes gebracht wird, die Ablenkung oder Ausbiegung in dem freiliegenden Kopf aus der Nullage ermittelt wird und diese ermittelte Ablenkung mit der bestimmten Ablenkung verglichen wird, um festzustellen, ob das Befestigungselement unter dieser vorbestimmten Spannung verbleibt.

19. Verfahren zum Aufbringen einer bestimmten Spannung auf ein Schraubbefestigungselement mit einem freiliegenden Kopf mit einem kraftaufbringenden Werkzeug mit einer fremdangetriebenen Büchse mit einer Regeleinrichtung zum Absperren der

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BAD ÖRlÖitöÄtir ίθ öAö

Leistung zur Büchse in Abhängigkeit von einem Signal, welches anzeigt, daß diese vorbestimmte Spannung erreicht ist, dadurch gekennzeichnet, daß der freiliegende Kopf dieses Schraubbefestigungselementes mit dieser angetriebenen Büchse eingetrieben wird, um die Spannung im Befestigungselement zu erhöhen, gleichzeitig die Zunahme in der Spannung in diesem Befestigungselement ermittelt wird, indem die Ablenkung oder Ausbiegung des freiliegenden Kopfes gemessen wird und ein Absperrsignal für diese kraftangetriebene Büchse erzeugt wird, wenn diese Spannung diesen vorbestimmten Wert erreicht hat, und daß dieses Signal an die Regeleinrichtung zum Absperren des kraftbetätigten Werkzeuges gelegt wird.

20. Verfahren zum Hegeln eines kraftbetriebenen Werkzeuges mit einer angetriebenen Büchse zum Eingriff gegen den Kopf eines Schraubbefestigungselementes und zu dessen Antrieb, mit einer Regeleinrichtung zum Absperren der Leistung zur Büchse in Abhängigkeit von einem Signal, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig die Spannung in diesem Schraubbefestigungselement ermittelt wird, während das Befestigungselement durch diese Büchse angetrieben ist, indem die Auslenkung des freiliegenden Kopfes des Befestigungselementes gemessen wird und daß ein Absperrsignal erzeugt wird, wenn die gemessene Spannung die vorbestimmte Spannung erreicht und daß dieses Signal an diese Regeleinrichtung zum Abschalten des kraftbetätigten Werkzeuges gelegt wird.

2*1. Verfahren zum Regeln eines fluidgetriebenen Schraubenschlüssels mit einem wirksam zum Antrieb einer Schlüsselbüchse verbundenen Fluidmotor, der unter Antrieb den freiliegenden Kopf eines Schraubbefestigungselementes erfaßt und mit einer auf den Fluiddruck ansprechenden Regeleinrichtung zum Absperren des Fluidmotors und damit der Büchse in Abhängigkeit von einem Fluiddrucksignal, dadurch gekennzeichnet, daß der freiliegende Kopf dieser Schraubbefestigungseinrichtung mit der ßchlüsselbüchse zur Erhöhung der Spannung im Befestigungselement ge-

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trieben wird, gleichzeitig die Spannung in dem Schraubbefestigungselement ermittelt wird, indem die Auslenkung des freiliegenden Kopfes des Befestigungselementes mit einer Meßeinrichtung für die Luftströmung in der Nähe dieses freiliegenden/ Befestigungselementkopfes gemessen wird und ein Fluiddrucksignal erzeugt wird, wenn diese mit Luftströmung arbeitende Einrichtung eine Ablenkungs- oder Ausbiegungsgröße entsprechend einer vorbestimmten Spannung des Befestigungselementes anzeigt, und daß dieses Fluiddrucksignal an diese auf den Fluiddruck ansprechende Regeleinrichtung gegeben wird, um den Fluidmotor und damit die Büchse abzuschalten.