DE102011005371A1 - Device for monitoring integrity of screw connection for, e.g. door, has pressure sensor that receives pressure of screw connection components to determine security information and radio interface to transmit security information to reader - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft die Überwachung einer Schraubverbindung. Schraubverbindungen werden als vielseitige, lösbare und wieder-verschließbare Befestigungen verwendet. Eine Öffnung der Schraubverbindung ist beispielsweise dann erforderlich, wenn eine Wartung oder Reparatur an ansonsten unzugänglichen Teilen einer technischen Anlage vorgenommen werden muss, oder wenn defekte oder verschlissene Teile ausgetauscht werden müssen.The invention relates to the monitoring of a screw connection. Screw connections are used as versatile, detachable and reclosable fasteners. An opening of the screw is required, for example, when maintenance or repair of otherwise inaccessible parts of a technical system must be made, or if defective or worn parts must be replaced.
Eine Schraubverbindung besteht aus mindestens zwei Komponenten: einer Schraube in Form eines zylindrischen Elements, auf dem ein Gewinde aufgebracht ist, und einem Gegenstück, welches häufig ein Innengewinde aufweist. Bei dem Gegenstück handelt es sich beispielsweise um eine Mutter, um ein beliebiges anderes zu befestigendes und gelochtes Werkstück mit einem Innengewinde, oder auch um einen Dübel (ohne Innengewinde, zur Verwendung mit selbstschneidenden Schrauben).A screw connection consists of at least two components: a screw in the form of a cylindrical element, on which a thread is applied, and a counterpart, which often has an internal thread. The counterpart is, for example, a nut to any other workpiece to be fastened and punched with an internal thread, or even a dowel (without internal thread, for use with self-tapping screws).
Beim Anziehen der Schraube wird in der Regel ein Druck zwischen einem Schraubenkopf am Ende des zylindrischen Elements einerseits und dem Gegenstück andererseits aufgebaut. Hierbei dient die Ringfläche unter dem Kopf als Anschlag gegen das Gegenstück. Der Kopf enthält auch Formelemente zum formschlüssigen Kontakt mit Werkzeugen zum Drehen der Schraube.When tightening the screw pressure is usually built up between a screw head at the end of the cylindrical member on the one hand and the counterpart on the other. Here, the annular surface under the head serves as a stop against the counterpart. The head also includes mold elements for positive engagement with tools for rotating the screw.
Aus der
Aus der
Aus der Patentschrift
Die
Weiterhin ist bekannt, eine Schraube oder Mutter durch einen Schutzlack oder eine Verplombung zu sichern.Furthermore, it is known to secure a screw or nut by a protective varnish or a seal.
Auch sind Sicherheitsschrauben bekannt, welche über einen speziellen Schraubkopf verfügen, der ein Spezialwerkzeug erfordert. Auch sind Sicherheitsschrauben mit Einwegantrieb bekannt, bei denen der Kopf der Schraube so geformt ist, dass ein Werkzeug beim Drehen in Öffnungsrichtung keinen Halt findet, vgl. hierzu
Im Übrigen sind Abreißmuttern bekannt, welche mit einem Standardwerkzeug montiert werden können, bis deren Sechskantteil bei einem bestimmten Drehmoment abbricht. Der darunter liegende runde Teil der Abreißmutter verbleibt auf der Schraube. Dieser runde Teil kann mit Standardschraubenschlüsseln nicht mehr geöffnet werden. Es sind auch entsprechende Schrauben bekannt, bei denen der Kopf der Schraube abreißt. Diese werden z. B. zur diebstahlgeschützten Montage von Solarmodulen eingesetzt.Incidentally, breakaway nuts are known, which can be mounted with a standard tool until the hexagonal part breaks off at a certain torque. The underlying round part of the tear-off nut remains on the screw. This round part can not be opened with standard wrenches. There are also known screws in which the head of the screw tears off. These are z. B. used for theft-proof installation of solar modules.
Auch ist bekannt, ein RFID-Etikett als Schraube oder Nagel auszuführen, sodass das RFID-Etikett einfach an einem Gegenstand durch Einschrauben bzw. Einschlagen befestigt werden kann, vgl. hierzu
Im Übrigen ist auch eine Verwendung von Federringen und Zahnscheiben als Schraubensicherung bekannt, welche inzwischen aber als untauglich angesehen werden, vgl. hierzu ”inside – Das News-Magazin von Ferdinand Groß – Ausgabe 01/06”, Seite 5, erhältlich im Internet am 08. März 2011 unter
- – als Setzsicherung: Spannscheiben nach
DIN 6796 - – als Losdrehsicherung: Schrauben und Muttern mit Verriegelungszähnen oder Sicherungsrippen an der Auflagefläche; Sicherungsringe und Sicherungsscheiben mit spezieller Profilierung der Auflageflächen; oder Gewindebeschichtung mit mikroverkapselten Klebstoffen;
- – als Verlier-Sicherung: Muttern mit Klemmteil; Schrauben mit klemmender Beschichtung.
- - as a setting fuse: clamping disks after
DIN 6796 - - as anti-rotation lock: screws and nuts with locking teeth or locking ribs on the support surface; Circlips and lock washers with special profiling of the support surfaces; or thread coating with microencapsulated adhesives;
- - as loss-locking: nuts with clamping part; Screws with clamping coating.
Diese Spannscheiben, Sicherungsringe und Sicherungsscheiben schützen jedoch nur vor einem unbeabsichtigten Lockern oder Lösen einer Schraubverbindung. However, these clamping discs, retaining rings and lock washers only protect against unintentional loosening or loosening of a screw connection.
Es stellt sich somit die Aufgabe, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Überwachung einer Integrität einer Schraubverbindung anzugeben, welche einen Schutz vor einem absichtlichen Lockern oder Lösen einer Schraubverbindung ermöglichen oder zumindest unterstützen.It is therefore an object to provide an apparatus and a method for monitoring an integrity of a screw connection, which allow protection against deliberate loosening or loosening of a screw connection or at least support.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gelöst, welche mindestens einen Drucksensor aufweist, der zur Aufnahme von Druck von Komponenten einer Schraubverbindung eingerichtet ist, wenn der Drucksensor zwischen den Komponenten der Schraubverbindung angeordnet ist und die Schraubverbindung angezogen ist. Der Drucksensor ist weiterhin ausgelegt zur Bereitstellung einer Druckinformation. Die Vorrichtung umfasst ferner eine Rechnereinheit, welche zur Ermittlung einer Sicherheitsinformation aus der Druckinformation programmiert ist. Im Übrigen umfasst die Vorrichtung eine Funkschnittstelle, welche zur Übertragung der Sicherheitsinformation an ein Lesegerät geeignet ist. Weiterhin enthält die Vorrichtung eine Umhüllung, welche den Drucksensor, die Recheneinheit und die Funkschnittstelle zumindest teilweise umschließt.This object is achieved by a device having at least one pressure sensor which is adapted to receive pressure from components of a screw when the pressure sensor is disposed between the components of the screw and the screw is tightened. The pressure sensor is further designed to provide pressure information. The device further comprises a computer unit which is programmed to determine security information from the print information. Moreover, the device comprises a radio interface, which is suitable for transmitting the security information to a reading device. Furthermore, the device contains an envelope, which encloses the pressure sensor, the arithmetic unit and the radio interface at least partially.
Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß auch dadurch gelöst, dass eine Umhüllung mindestens einen Drucksensor, eine Recheneinheit und eine Funkschnittstelle zumindest teilweise umschließt. Der Drucksensor und zumindest ein Teil der Umhüllung wird zwischen Komponenten einer Schraubverbindung angeordnet. Daraufhin wird die Schraubverbindung angezogen, wodurch die Komponenten der Schraubverbindung Druck auf den Drucksensor ausüben. Der Drucksensor nimmt diesen Druck auf und stellt eine Druckinformation bereit. Aus dieser ermittelt eine Recheneinheit eine Sicherheitsinformation, welche mit einer Funkschnittstelle an ein Lesegerät übertragen wird.The aforementioned object is also achieved according to the invention in that an enclosure at least partially encloses at least one pressure sensor, a computing unit and a radio interface. The pressure sensor and at least a portion of the enclosure is disposed between components of a threaded connection. Then the screw is tightened, whereby the components of the screw pressure on the pressure sensor exercise. The pressure sensor absorbs this pressure and provides pressure information. From this, a computing unit determines security information which is transmitted to a reader via a radio interface.
Die Vorrichtung und das Verfahren weisen den Vorteil auf, dass ein Lösen der Schraubverbindung einfach und zuverlässig erkannt wird. Im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren wird ein Öffnen der Schraubverbindung nicht mechanisch unterbunden, sondern lediglich detektiert. Darum darf das Befestigen und Lösen der Schraubverbindung auch mit einem handelsüblichen Standardwerkzeug erfolgen. Auch lassen sich beliebige Schrauben und Muttern verwenden.The device and the method have the advantage that a loosening of the screw is detected easily and reliably. In contrast to conventional methods, opening the screw connection is not prevented mechanically, but merely detected. Therefore, the fastening and loosening of the screw connection may also be carried out with a commercially available standard tool. Also, any screws and nuts can be used.
Die Vorrichtung und das Verfahren begegnen der Gefahr, dass eine Schraubverbindung durch Erschütterungen von alleine gelockert wird oder durch eine Manipulation mutwillig gelöst wird. Dies wird durch Überwachung der Sicherheitsinformation detektiert. Hierdurch wird die Sicherheit der Schraubverbindung gewährleistet. Sichere Schraubverbindungen sind beispielsweise im öffentlichen Nahverkehr, in Eisenbahnen und bei Solarzellen notwendig, da hier eine Gefährdung von Komponenten, Anlagen und Steuerungssystemen durch Manipulation bzw. unbefugte Demontage oder Diebstahl vorliegt.The device and the method encounter the risk that a screw is loosened by vibrations by itself or willfully solved by manipulation. This is detected by monitoring the safety information. As a result, the safety of the screw is guaranteed. Safe screw connections are necessary, for example, in public transport, in railways and solar cells, since there is a risk of components, systems and control systems by manipulation or unauthorized disassembly or theft.
In einer Weiterbildung der Vorrichtung ist die Umhüllung als Sicherungsscheibe, Sicherungsring, Schraube oder Mutter ausgebildet, welche insbesondere eine Komponente der Schraubverbindung ist. Alternativ ist die Umhüllung mit einer Sicherungsscheibe, einem Sicherungsring, einer Schraube oder einer Mutter verbunden.In a further development of the device, the envelope is designed as a locking washer, retaining ring, screw or nut, which is in particular a component of the screw connection. Alternatively, the enclosure is connected to a lock washer, a circlip, a screw or a nut.
Wenn die Umhüllung mit einer Schraube oder einer Mutter verbunden ist, so hat dies den Vorteil, dass die Montage der Schraubverbindung vereinfacht wird, da keine zusätzlichen Teile montiert werden müssen. Auch die Ausführungen als Sicherungsscheibe und Sicherungsring lassen sich mithilfe des Lesegeräts überprüfen, ob sie ihre Aufgabe ordnungsgemäß erfüllen.When the sheath is connected to a screw or a nut, this has the advantage that the assembly of the screw connection is simplified, since no additional parts have to be mounted. Also, the versions as a lock washer and retaining ring can be checked using the reader, if they perform their task properly.
Gemäß einer Ausführungsform umschließt die Umhüllung zumindest teilweise zusätzlich eine Batterie zur Bereitstellung elektrischer Energie oder ein Mittel zur Stromerzeugung, insbesondere ein piezoelektrisches Element oder eine Spule. Weiterhin umschließt die Umhüllung zusätzlich einen elektronischen Speicher, wobei der elektronische Speicher insbesondere gemeinsam mit der Recheneinheit auf einem Mikrochip angeordnet ist.According to one embodiment, the sheath at least partially encloses in addition a battery for the provision of electrical energy or a means for generating electricity, in particular a piezoelectric element or a coil. Furthermore, the enclosure additionally encloses an electronic memory, wherein the electronic memory is arranged in particular together with the arithmetic unit on a microchip.
Die Batterie bzw. das Mittel zur Stromerzeugung weisen den Vorteil auf, dass die Vorrichtung auch unabhängig vom elektromagnetischen Feld des Lesegeräts als Energiequelle den Druck protokollieren und die Integrität der Schraubverbindung überwachen kann. Die entsprechenden Sicherheitsinformationen können unmittelbar im elektronischen Speicher abgelegt werden.The battery or the means for generating electricity have the advantage that the device can also log the pressure independently of the electromagnetic field of the reading device as an energy source and monitor the integrity of the screw connection. The corresponding safety information can be stored directly in the electronic memory.
In einer Weiterbildung ist ein Material der Umhüllung mit einem Material der Schraubverbindung identisch. Alternativ weicht das Material der Umhüllung von dem Material der Schraubverbindung ab und ist komprimierbar, insbesondere Kunststoff oder Gummi.In one development, a material of the envelope is identical to a material of the screw. Alternatively, the material of the envelope deviates from the material of the screw connection and is compressible, in particular plastic or rubber.
Materialien wie z. B. Kunststoff oder Gummi weisen den Vorteil auf, dass sie die Radiosignale der Funkschnittstelle weniger stark dämpfen als beispielsweise Metall.Materials such. As plastic or rubber have the advantage that they attenuate the radio signals of the radio interface less strong than, for example, metal.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Drucksensor ein piezoelektrisches Element, ein elektrischer Kontakt, welcher ab einem bestimmten Druck geschlossen oder geöffnet wird, oder er besteht aus Dehnungsmessstreifen.According to one embodiment, the pressure sensor is a piezoelectric element, an electrical contact, which from a certain pressure is closed or opened, or it consists of strain gauges.
In einer Weiterbildung umfasst die Funkschnittstelle, insbesondere eine RFID-Funkschnittstelle, mindestens eine Antenne. Die Antenne ist kreisförmig in mehreren Schleifen oder mäanderförmig angeordnet. Die Vorrichtung kann weiterhin als passiver, semiaktiver oder aktiver RFID-Transponder ausgeführt sein.In a development, the radio interface, in particular an RFID radio interface, comprises at least one antenna. The antenna is circular in several loops or meandering arranged. The device can furthermore be embodied as a passive, semiactive or active RFID transponder.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Drucksensor an die Antenne angeschlossen, welche ihrerseits mit der Recheneinheit verbunden ist. Die Antenne ist zur Übermittlung der Druckinformation des Drucksensors an die Recheneinheit geeignet. Dies hat den Vorteil, dass keine zusätzlichen Drähte oder Leiterbahnen in die Vorrichtung eingebaut werden müssen, da die Antenne selbst als Kommunikationsweg zwischen dem Drucksensor und der Recheneinheit genutzt wird.According to one embodiment, the pressure sensor is connected to the antenna, which in turn is connected to the arithmetic unit. The antenna is suitable for transmitting the pressure information of the pressure sensor to the computing unit. This has the advantage that no additional wires or printed conductors must be installed in the device, since the antenna itself is used as a communication path between the pressure sensor and the arithmetic unit.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Vorrichtung mehrere Drucksensoren auf, welche zur Messung eines charakteristischen Anpressdruckprofils angeordnet sind, wenn die Drucksensoren innerhalb der Schraubverbindung angeordnet sind und die Schraubverbindung angezogen ist. Die Recheneinheit ist programmiert zur Ermittlung einer Sicherheitsinformation aus den Messdaten der Drucksensoren, welche das charakteristische Anpressdruckprofil beinhaltet.According to a further embodiment, the device has a plurality of pressure sensors, which are arranged to measure a characteristic contact pressure profile, when the pressure sensors are arranged within the screw connection and the screw connection is tightened. The arithmetic unit is programmed to determine a safety information from the measurement data of the pressure sensors, which includes the characteristic contact pressure profile.
Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass auch ein zwischenzeitliches Lösen und Wiederanziehen der Schraubverbindung erkannt werden kann, da sich hierbei das Anpressdruckprofil in der Regel ändert.This embodiment has the advantage that even an intermediate loosening and re-tightening the screw can be detected, since in this case the contact pressure profile usually changes.
In einer Weiterbildung dieser Ausführungsform weist eine Sicherungsscheibe, ein Sicherungsring, eine Schraube oder eine Mutter eine Auflagefläche mit Unebenheiten auf. Das charakteristische Anpressdruckprofil wird durch die Auflagefläche mit Unebenheiten hervorgerufen, wenn die Schraubverbindung angezogen ist.In a further development of this embodiment, a securing disk, a securing ring, a screw or a nut has a bearing surface with unevenness. The characteristic contact pressure profile is caused by the bearing surface with bumps when the screw is tightened.
In einer anderen Weiterbildung ist die Vorrichtung als Sicherungsscheibe ausgebildet, welche aus zwei zueinander drehbar gelagerten Scheiben besteht, welche zumindest eine Auflagefläche mit Unebenheiten aufweisen. Das charakteristische Anpressdruckprofil wird durch die Auflagefläche mit Unebenheiten hervorgerufen, wenn die Schraubverbindung angezogen ist.In another development, the device is designed as a locking washer, which consists of two mutually rotatably mounted discs, which have at least one support surface with bumps. The characteristic contact pressure profile is caused by the bearing surface with bumps when the screw is tightened.
Die Vorrichtung kann verwendet werden, um eine Tür, einen Schaltschrank, Autoräder oder eine Verkleidung in einem Innenraum eines Beförderungsmittels zu befestigen. Viele weitere Anwendungen sind ebenfalls möglich.The apparatus may be used to secure a door, cabinet, car wheels or trim in an interior of a conveyance. Many other applications are also possible.
Die Anordnung zur Überwachung einer Integrität einer Schraubverbindung weist mindestens eine Vorrichtung entsprechend der vorangegangenen Beschreibung auf. Die Schraubverbindung ist hierbei in einer technischen Anlage, insbesondere einem Schienenfahrzeug, einem Kraftwerk oder einer Fabrik oder in einer Maschine montiert. Weiterhin ist ein Lesegerät in der technischen Anlage bzw. in der Maschine fest verbaut, welches zum Empfang der Sicherheitsinformation eingerichtet ist. Außerdem umfasst die Anordnung eine zentrale Rechnereinheit, welche zur Erkennung eines Lösens der Schraubverbindung anhand der Sicherheitsinformation und zur Ansteuerung von zumindest einem der folgenden Module programmiert ist:
- – ein Ausgabemittel, welches zur Erzeugung einer Warnmeldung und zur Ausgabe der Warnmeldung an einen Bediener geeignet ist,
- – ein Diagnosespeicher, welcher zur Archivierung der Sicherheitsinformation eingerichtet ist, oder
- – eine Notabschaltung, welche zu einer Notabschaltung der technischen Anlage bzw. der Maschine programmiert ist.
- An output means which is suitable for generating a warning message and for outputting the warning message to an operator,
- A diagnostic memory which is set up for archiving the security information, or
- - An emergency shutdown, which is programmed for an emergency shutdown of the technical system or the machine.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens beinhaltet die Sicherheitsinformation mindestens eine der folgenden Informationen:
- – ein Status-Flag, welches angibt, ob eine Integrität der Schraubverbindung gegeben ist,
- – einen Identifikator,
- – einen gemessenen Druck,
- – ein gemessenes Anpressdruckprofil,
- – einen gemessenen elektrischen Widerstand oder einen gemessenen elektrischen Kontakt,
- – einen Zufallswert, eine Prüfsumme, ein Passwort oder einen kryptographischen Schlüssel, oder
- – beliebige weitere Informationen.
- A status flag, which indicates whether an integrity of the screw connection is given,
- - an identifier,
- A measured pressure,
- A measured contact pressure profile,
- A measured electrical resistance or a measured electrical contact,
- - a random value, a checksum, a password or a cryptographic key, or
- - any further information.
In einer Weiterbildung des Verfahrens überträgt die Funkschnittstelle die Sicherheitsinformation nur dann an das Lesegerät, wenn die Recheneinheit feststellt, dass der gemessene Druck von einem Sollwert abweicht. Dies hat bei einer Kontrolle mit dem Lesegerät, beispielsweise in Form eines Prüfgeräts, den Vorteil, dass gezielt nur solche Schraubverbindungen abgefragt werden, welche eine lockere Befestigung erkennen.In a development of the method, the radio interface only transmits the safety information to the reading device when the arithmetic unit determines that the measured pressure deviates from a desired value. This has in a control with the reader, for example in the form of a tester, the advantage that targeted only those screw connections are queried, which recognize a loose attachment.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein Lösen oder Anziehen der Schraubverbindung durch die Recheneinheit erkannt, indem diese die Druckinformation abfragt. Daraufhin wird ein Zähler in einem elektronischen Speicher aktualisiert oder ein Prüfwert in dem elektronischen Speicher gelöscht oder durch einen modifizierten Wert überschrieben.According to one embodiment of the method, a loosening or tightening of the screw connection is detected by the arithmetic unit by polling the printing information. Subsequently, a counter is updated in an electronic memory or a test value in the electronic memory is deleted or overwritten by a modified value.
In einer Weiterbildung des Verfahrens ist das Lesegerät ein mobiles Prüfgerät, mit welchem die Integrität der Schraubverbindung bei einer Inspektion oder Wartung überprüft wird. In a development of the method, the reading device is a mobile testing device with which the integrity of the screw connection is checked during an inspection or maintenance.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Schraubverbindung in einer technischen Anlage, insbesondere einem Schienenfahrzeug, einem Kraftwerk oder einer Fabrik, oder in einer Maschine montiert. Die Sicherheitsinformation wird an ein ebenfalls in der technischen Anlage bzw. der Maschine verbautes Lesegerät übertragen, woraufhin die technische Anlage bzw. die Maschine ein Lösen der Schraubverbindung erkennt und eine Warnmeldung erzeugt, welche an einen Bediener ausgegeben wird, in einen Diagnosespeicher geschrieben wird, oder zu einer Notabschaltung der technischen Anlage bzw. der Maschine führt.According to one embodiment of the method, the screw connection is mounted in a technical installation, in particular a rail vehicle, a power plant or a factory, or in a machine. The safety information is transmitted to a reader also installed in the technical system or the machine, whereupon the technical system or the machine recognizes a loosening of the screw connection and generates a warning message which is output to an operator, written to a diagnostic memory, or leads to an emergency shutdown of the technical system or the machine.
In einer Weiterbildung des Verfahrens werden mehrere Drucksensoren innerhalb der Schraubverbindung angeordnet. Nachdem die Schraubverbindung geschlossen wird, bilden die Druckinformationen der Drucksensoren ein charakteristisches Anpressdruckprofil. Die Recheneinheit ermittelt die Sicherheitsinformation aus den Druckinformationen der Drucksensoren, wobei die Sicherheitsinformation das charakteristische Anpressdruckprofil beinhaltet.In a further development of the method, a plurality of pressure sensors are arranged within the screw connection. After the screw connection is closed, the pressure information of the pressure sensors form a characteristic contact pressure profile. The arithmetic unit determines the safety information from the pressure information of the pressure sensors, wherein the safety information includes the characteristic contact pressure profile.
Diese Weiterbildung hat den Vorteil, dass ein charakteristisches Anpressdruckprofil erfasst wird, wodurch auch eine geringe Bewegung sowie ein Öffnen und erneutes Schließen der Schraubverbindung zuverlässig erkannt wird.This development has the advantage that a characteristic contact pressure profile is detected, as a result of which even slight movement and opening and re-closing of the screw connection is reliably detected.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird das charakteristische Anpressdruckprofil an das Lesegerät übertragen und in einem elektronischen Speicher des Lesegeräts oder in einer Datenbank als Referenz-Anpressdruckprofil für eine spätere Überprüfung der Integrität der Schraubverbindung gespeichert. Alternativ wird das charakteristische Anpressdruckprofil in einem elektronischen Speicher, insbesondere schreibgeschützt, abgelegt, wobei sich der elektronische Speicher in unmittelbarer Nähe der Recheneinheit oder in der Recheneinheit befindet.According to one embodiment of the method, the characteristic contact pressure profile is transmitted to the reading device and stored in an electronic memory of the reading device or in a database as a reference contact pressure profile for a later check of the integrity of the screw connection. Alternatively, the characteristic contact pressure profile is stored in an electronic memory, in particular write-protected, wherein the electronic memory is located in the immediate vicinity of the arithmetic unit or in the arithmetic unit.
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:In the following, embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to figures. Show it:
Über die Funkschnittstelle A stellt die Vorrichtung eine Sicherheitsinformation für ein Lesegerät bereit, die von der Integrität der Schraubverbindung abhängt. Die Sicherheitsinformation wird hierbei von der Recheneinheit T aus einer Druckinformation ermittelt, welche von dem Drucksensor S bereitgestellt wird. Der Drucksensor S ist hierbei zwischen Komponenten der Schraubverbindung angeordnet und misst einen Druck, wenn die Schraubverbindung angezogen ist.Via the radio interface A, the device provides security information for a reading device, which depends on the integrity of the screw connection. The security information is in this case determined by the arithmetic unit T from a pressure information which is provided by the pressure sensor S. The pressure sensor S is in this case arranged between components of the screw connection and measures a pressure when the screw is tightened.
Die Umhüllung U der Vorrichtung
Für die Funkschnittstelle A eignet sich die RFID-Technologie. Die Recheneinheit T und die Funkschnittstelle A können beispielsweise als RFID-Etikett ausgeführt sein, welches in die Umhüllung U eingearbeitet ist.For the radio interface A, the RFID technology is suitable. The arithmetic unit T and the radio interface A can be designed, for example, as an RFID tag, which is incorporated in the envelope U.
In
Die Sicherheitsinformation beinhaltet beispielsweise ein Status-Flag, welches anzeigt, ob die Integrität der Schraubverbindung in Ordnung ist. Sie kann weiterhin eine Identifizierung der Vorrichtung
In einer Variante überträgt die Vorrichtung
Um auch ein zwischenzeitliches Lösen während eines Zeitraums, in dem keine Abfrage durch das Lesegerät erfolgt, zuverlässig zu erkennen, kann die Vorrichtung
Da zum Zeitpunkt der Manipulation der Schraubverbindung gegebenenfalls kein elektromagnetisches Feld eines Lesegeräts zur Verfügung steht, kann die erforderliche elektrische Energie auch durch eine integrierte Batterie oder durch eine Stromerzeugung, beispielsweise mittels eines Piezo-Elements, bereitgestellt werden. In einer Variante kann eine Stromversorgung auch durch ein magnetisches Wechselfeld erfolgen, oder durch andere energieerzeugende Effekte, z. B. durch mechanische Schwingungen eines Magneten in einer Spule oder durch ein Peltier-Element.Since at the time of manipulation of the screw, if appropriate, no electromagnetic field of a reader is available, the required electrical energy can also be provided by an integrated battery or by power generation, for example by means of a piezoelectric element. In a variant, a power supply can also be effected by a magnetic alternating field, or by other energy-generating effects, eg. B. by mechanical vibrations of a magnet in a coil or by a Peltier element.
Die Vorrichtung
In einer Variante wird durch den Drucksensor S bei ausreichend hohem Anpressdruck eine elektrische Verbindung zu einem bzw. zwischen Antennensegmenten hergestellt. Bei zu geringem Anpressdruck ist die elektrische Verbindung unterbrochen. Da dann die Antenne nicht oder nur eingeschränkt funktionsfähig ist, ist somit auch eine Funk-Kommunikation mit dem Lesegerät unterbunden.In a variant, an electrical connection to or between antenna segments is produced by the pressure sensor S at a sufficiently high contact pressure. If the contact pressure is too low, the electrical connection is interrupted. Since then the antenna is not or only partially functional, thus a radio communication with the reader is prevented.
Das charakteristische Anpressdruckprofil ergibt sich entweder aus natürlich vorhandenen, zufälligen Unregelmäßigkeiten bzw. Unebenheiten der Auflageflächen der Komponenten der Schraubverbindung oder der Oberfläche der Vorrichtung
Die Mehrzahl der Drucksensoren S nehmen dann jeweils unterschiedlichen Druck auf, wenn die Vorrichtung
In einer Variante dieser Ausgestaltung wird die Vorrichtung
In einer Variante wird die Vorrichtung
In einer Weiterentwicklung wird wie zuvor beschrieben ein charakteristisches Anpressdruckprofil für die jeweilige Schraubverbindung ermittelt. Nach einem Lösen und erneuten Anziehen der Schraubverbindung verändert sich dieses charakteristische Anpressdruckprofil, da es nur schwer möglich ist, eine identische Relativ-Position der Komponenten der Schraubverbindung zu erreichen. Nach der Montage der Platte
Wie zuvor beschrieben kann anstatt des Lesegeräts L, welches als tragbares Prüfgerät gezeigt ist, auch ein fest installiertes Lesegerät L verwendet werden. Dieses ist dann in der Lage, die Integrität der Schraubverbindungen kontinuierlich abzufragen und bei einem Lösen einer Schraubverbindung sofort eine Alarmmeldung zu erzeugen. Dadurch wird eine Gefährdung durch lose Schraubbefestigungen vermieden, z. B. wenn eine Türe eines Zuges nicht mehr ordnungsgemäß befestigt ist. Insbesondere können absichtlich, z. B. bei Vandalismus, gelockerte Schraubverbindungen automatisch und zuverlässig erkannt werden.As described above, instead of the reader L, which is shown as a portable tester, a fixed reader L can also be used. This is then able to interrogate the integrity of the screw continuously and immediately generate an alarm message when loosening a screw. As a result, a risk is avoided by loose Schraubbefestigungen, z. B. if a door of a train is no longer properly attached. In particular, intentionally, z. As in vandalism, loosened screw automatically and reliably detected.
Die beschriebenen Ausführungsformen, Weiterbildungen, Ausführungsbeispiele und Varianten sowohl der Vorrichtung als auch des Verfahrens können frei miteinander kombiniert werden.The described embodiments, developments, embodiments and variants of both the device and the method can be freely combined with each other.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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