有可用机器读的信息存储器的紧固件的制作方法

专利名称：有可用机器读的信息存储器的紧固件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述的紧固件和安装此类紧固件的设备以及从此类紧固件读出信息的设备。
例如由DE 19828700 A1已知形式上为螺钉的此类紧固件。在按此类型的紧固件中受保护地设信息存储器或各方面被螺钉材料本身围绕，或埋入附加的塑料内，此外必要时装在一个深入螺钉内的孔中。这些紧固件需要比较复杂的读写器，借助它们可对每个螺钉在信息存储器内读入各自的数据，例如特征，如在制成的螺钉连接装置中的螺钉预紧力。
按此类型的紧固件可以记录所实施的螺钉旋紧过程和尤其规定用于特别高质量并因而肯定昂贵的螺钉，例如应用于航空和航天技术中的螺钉。此外，若存在有缺陷的螺钉连接，则只是记录这种情况，并不能从一开始就加以防止。
已知一些按此类型的紧固件，例如作为具有在螺钉头上压印或铸上的字母数字信息的螺钉，这些信息例如指示螺钉的强度，但由于高的模具费用，不规定用于显示其他个性化的信息，例如螺钉类型的标记，螺钉类型通过尺寸和螺纹形状确定。这些非此类型的紧固件可比较经济地生产。
本发明的目的是对按此类型的紧固件作下列改进，使这种紧固件能以根据使用目的确定的尽可能廉价的方式在很大程度上实施个性化和允许尽可能完全地记录以及必要时有助于经济、自动化和尽可能无缺陷地加工。
本发明的目的通过具有权利要求1或4特征的紧固件以及通过具有权利要求13或15的设备达到。
换句话说，本发明建议设光学的信息存储器。这种信息存储器例如可含有条型码载体。所谓的“一维”条型码有在一直线内亦即一维的连续排列的信息，与之相比，二维的2-D条型码可包含冗余的信息并可从不同的阅读角度或阅读方向读出，或多层次三维的3-D条型码，可以在最小的空间内包含大量的信息。
本发明以出人意外的考虑为基础，即这些信息不必如由比较昂贵的此类具有受保护地安置的信息存储器的紧固件已知的那样或如比较廉价的非此类型的具有压印的信息的紧固件那样能永久读出。确切地说，本发明的出发点是，多种外表类似但还是有区别的紧固件当它们在很大程度上逐个表明其特征时易于自动分类和使用。
例如，有相同的板手宽度、杆长和强度，但有不同的螺纹长度的螺钉可以通过已提及的条型码表明特征和彼此区别。这种标记比较便宜，因为这些紧固件不必逐件独立而仅须按类个性化，并因此可以使用大量预制的条型码载体。
加工工具，例如电机驱动的螺丝起子，必要时可有一阅读器，它调整为针对螺钉确定的标记。因此保证只要螺丝起子未按照其他的螺丝类型转换，便只能处理某一种螺钉类型。这种转换可以通过过程控制，必要时可以通过用于下一种螺钉的过程控制进行，所以，对于具有相同的板手宽度因而可用同一个螺丝起子工作的螺钉而言，可以相继处理不同的螺钉类型，例如将多种不同长度的螺钉固定在汽车的仪表板区域内。
有关旋紧螺钉时紧固扭矩的记录同样可通过过程控制进行，所以可在保证只使用正确的螺钉类型，达到良好的故障预防和通过使用正确的螺钉类型实现平衡的情况下，记录附加的信息。
在正确装配后信息存储器可以不能读出，例如被风化、刮擦或上漆。
若采用具有设计为全息图的信息存储器的紧固件，在技术上比较复杂，由此并通过技术上苛求的2-D和尤其3-D条型码，改善了防伪可靠性。尤其是信息存储器可包含密码加密的信息。所以只有与为此所设的阅读器协调一致的情况下才能从信息存储器读出正确的信息。由此也制成防伪的紧固件，所以对于可靠性有重大意义的部件，可以难以或完全不可能使用低质伪劣紧固件。
根据紧固件的使用目的，可以规定一种虽然与光学的信息存储器相比比较昂贵，但符合有关安全性和明确性方面的具体要求并因此使用方面的价格低廉的个性化。
在使用条型码载体作为信息存储器时，当紧固件例如使用在汽车或飞机的腐蚀内时紧固件涂有颜色的漆，使这种信息存储器的读出难以进行或不可能进行，而在使用微芯片作为信息存储器时必要时借助针状电极可实现触点接通，它们剌穿这种漆层，从而可在以后读出信息。其结果是可以在晚此时候检查所使用的紧固件。
在使用这种微芯片时尤其可以规定，一个芯片采用一个自己的信息处理器，所以对于包含在信息存储器内的数据可以实施特别复杂的编码法。在一方面紧固件的以及另一方面为微芯片所配设的蓄能器的尺寸恰当设计的情况下，可以规定将蓄能器同样装在紧固件内。当装在紧固件内的电池作为蓄能器时，通过设一使之活化的电路可以保证长期的可用性，使活化的电路只有在为了信息传输而在微芯片上存取时才由读/写器操纵，微芯片的供能由电池完成。
此外，微芯片可借助于在紧固件表面的接触面，通过电容的耦合在微芯片内产生电压，或可按类似的方法与能源连接，此能源可安置在紧固件之外，例如在工具内或阅读器内。
有利的是信息存储器不仅能读出，而且设计成读写存储器也可以写入信息。由此不仅可在生产紧固件时在紧固件内储存工厂方面的信息，而且为了尽可能完全地跟踪以后还可以在紧固件上补充信息，例如它们何时、何地和以何种方式进行过装配以及必要时还包括它们被装在哪些工件上。
此外，有关借助于紧固件装配的工件材料的信息以后在拆卸时可有助于分类回收，为此并不是一定要在工件本身设可自动读出的材料标志，而是设在反正已配备有信息存储器的紧固件上。
信息存储器可粘上或粘入，通过卷边、铆接、镶嵌、夹紧、套上或碾压或其他方式形封闭或力封闭地和尽可能不能掉落地固定在紧固件上或紧固件内，固定方法可根据紧固件、旋螺钉工具和信息存储器的尺寸和特性选择。
与这种意味着是在紧固件内或紧固件上附加的构件的信息存储器不同，也可以采用材料固有的信息存储器，亦即它由紧固件材料本身提供例如紧固件的硬磁区用作记录磁性信息的信息存储器。在这种硬磁区中所储存的信息对于防止不希望的损害或消磁的安全性特别强。
这种材料固有的信息存储器尤其在那些地方采用，即类似于在条型码的举例中所说明的那样，在那里的信息在紧固件装配后允许风化。尤其可以是一种用肉眼看不到的标记，这种标记首先是难以伪造，第二，尽管弄脏了或上了漆仍能在以后恢复可读性，例如在产品最终检验的领域内。与光学或电子信息存储器相比储存密度较小，不过例如对于仅仅按类型个性化而言往往是足够的。
有利的是可在信息存储器内储存紧固件生产商方面规定的信息，并例如涉及生产商本身、所使用的材料种类、所使用的原材料批次或紧固件生产时间或班组。尤其是光学信息存储器如条型码或全息图可由紧固件生产厂制造，以便能储存这些信息。
若此类标记在紧固件装配时自动检测，例如借助设在螺丝起子上的阅读器，则可以完全跟踪。当例如在汽车的范围内有回叫反应时可向该车主准确说明，在质量上可疑的紧固件已被用在此汽车内。
可以规定，除第一个信息存储器外还可使用第二个不同的信息存储器。这两个信息存储器在其信息方面和/或在其物理性质方面可以不同。例如作为第一个信息存储器可以采用便宜的大量生产的产品，例如可粘贴上的条型码载体；而第二个信息存储器例如是金属螺钉的一个磁性区，可由紧固件的生产商来写入料批号、生产日期或尽可能防伪的生产商编码。
以此方式可以在必要时甚至实现每个紧固件按件地逐个个性化，不会在生产紧固件时严重降低生产速度。也就是说，多种信息已经包含在第一个信息存储器内，而第二个信息存储器只须包括所希望的补充信息。此外，采用第二个信息存储器可以将信息置于紧固件上两个不同的地方，所以例如第一个信息存储器为了装配紧固件最便于接近，例如在螺钉的头部，而第二个信息存储器可为了以后的检验或用于晚些时候输入附加的数据最便于接近，例如在此同一螺钉的杆端，例如用于指示例行的维修工作。
此外，信息存储器可含有有关紧固件操作方面的信息，它们同样由紧固件生产商储存。这例如可能涉及紧固件规定的强度值，由此可规定或限制其使用目的。此外可在信息存储器内储存用于固定紧固件的规定的紧固扭矩或应配属于某些工件或某些材料的信息。
因此特别有利地可规定与一种恰当设计的工具配合工作，通过紧固件自动控制由工具施加的装配力，例如可在螺丝起子中规定，螺钉的紧固扭矩通过紧固件自动控制螺丝起子为了施加紧固扭矩本来就有的电子运算器有利于正确记录。通过由螺钉的信息存储器预定的要施加的紧固扭矩的标定值，可以对螺丝起子施加下列影响，即，当达到储存在螺钉内的紧固扭矩时螺丝起子自动断开。
若反之当比较螺丝起子与紧固件之间的信息时，例如在比较工件或材料特征值时确认有误，螺丝起子可被锁定，从而不会在此位置装配错误的紧固件。
但为此不仅仅考虑采用机械传动的螺丝起子。由实践中已知一些螺丝起子，它们是手持的而且是手操纵的并有紧固扭矩的电子运算器。瞬时紧固扭矩的指示借助于LCD场进行，以及在达到额定的紧固扭矩时发出声音信号。在这种情况下采用的这类螺丝起子的电源允许在螺钉内的信息存储器读和写。
还可在紧固件的信息存储器内储存这方面的信息，即，是否应实行两阶段的螺钉拧紧以及应当用什么样的紧固扭矩进行此两阶段的拧紧。以此方式即使对于非熟练人员也能特别简单地操纵此螺丝起子，因为对于不同的紧固件可靠地遵照不同的紧固扭矩，无需在螺丝起子上调整或转换，除非必要时要求更换真正的工具板手，例如套管头。
可根据工作位置设计工具，为此在工具本身上设一信息存储器，它包含有关应由此螺丝起子固定的工件或材料的信息。通过比较在一方面为紧固件与另一方面为螺旋起子之间相应的信息，可以防止将紧固件用在错误的地方。这尤其有利于随后的全自动化回收，在那时拆卸工具寻找具有相应标记的紧固件，以便将大型部件相应的工件按类分解。例如可设定一种工件标记，例如“Stoβstange(推杆)”或“Kotflügel(汽车挡泥板)”，或可采用相应的材料标记，例如用于塑料的“PE”、“PP”或“PVC”，或用于金属的“St”、“Mg”或“Al”。
在可写的信息存储器中，为了防伪和操作可靠性，有利地规定新写入信息存储器的信息可以不覆盖或代替旧的信息。也就是说在信息存储器内已使用的存储单元不允许重新写，出自于安全的原因在信息存储器内每一个新的信息录入只允许在新的尚未使用过的存储单元上实施。
若在装配紧固件时，例如在旋紧螺钉时本来就要检测一些重要的数据，那么这些数据必要时可直接显示在紧固件上，所以即使没有电子阅读器也可以检验装配工作。例如可在螺钉上或螺钉内装一微芯片，微芯片中配备有例如一个LED，当达到例如规定的紧固扭矩时，LED被操纵电路活化。因此，在取下工具后可以进行目测检查。为了向这种显示装置供能，可在紧固件内设一自己的蓄能器，但也可以设一从外部输入能量的能量转换器，例如形式上为一光电管，所以当照亮紧固件时，光电管产生用于LED的工作电压和只要正确地实施了螺钉的旋紧以及操纵电路“释放”了LED便使LED发光。
必要时可以使用多种颜色的发光LED，例如选择市场上常见的红色或绿色发光LED。在这种情况下显示装置的基本功能可例如在使用紧固件之前或在以后检验时可通过LED发光确认。此外借助颜色可以区别不同的信息，例如在旋紧螺钉时已达到或尚未达到预定的紧固扭矩，为此，操纵电路只有在达到此紧固扭矩时才在相应的确定颜色的LED触点之间转换。
为了经济地改装已经存在的工具，如螺丝起子，可采用一转接器，它装在螺丝起子的输出轴与套管头或类似的板手工具之间。此转接器可例如有一固定的外壳，以及在内部有螺丝起子输出轴穿过的延伸段。
由这个可与信息存储器有信号交连的转接器，可实施将信号或数据传输给作进一步处理的电子装置，电子装置可或装在转接器本身内，或附加固定在螺丝起子外壳上，或置于中央电子运算器内。此用作进一步处理的电子装置必要时与螺丝起子的有线或无线的数据传输线连接，它已设在螺丝起子内用于记录所实施的螺钉旋紧工作。
下面借助附图进一步说明本发明的实施例。其中

图1和2不同的紧固件；图3 一种螺丝起子；以及图4 有光学显示器的阅读器，显示器用于表示从紧固件的信息存储器读出的信息。
图1表示形式上为螺钉的紧固件，它纯粹是对于各种设计的紧固件，如螺钉、螺母、铆钉、冲压件等的举例。此螺钉有一个设计为六角形的螺钉头2和有一螺钉杆3。在螺钉头2上装有一个纯粹是示意表示的信息存储器4，例如一个硬磁区、一个条型码载体或一个微芯片，必要时甚至是一个带自己的处理器的微芯片，同时可为这种微芯片提供自己的蓄能器，蓄能器同样装在螺钉头2中。
图2表示了一种螺钉1，其中螺钉头2不是设计用于工具操纵。确切地说，此螺钉在螺钉头2下方有一个防止转动的装置5，借助它螺钉可夹紧地或形封闭地装入例如薄板内。螺钉1真正的固定从杆端那里进行。
此螺钉也可在螺钉头2内有一个信息存储器。但在图2所示的实施例中规定，此螺钉以后在装置好一个大型部件后不再能从螺钉头2那里接近。由于这一原因，信息存储器4设在螺钉杆3的端头。
根据此杆端从以后要装上的螺母伸出多远，可以没有困难地在此杆端加工一个肓孔，以便容纳信息存储器4，对于螺钉旋紧的质量没有危害。作为替换形式，也可以在这种螺钉连接装置中规定，信息存储器4不设在螺钉1本身上，而是在所属的螺母上。以此方式保证螺钉横截面不必因加工肓孔而被削弱。
图3表示一种旋紧螺钉的工具，所谓的“螺丝起子(Schrauber)”6。此螺丝起子6用电机驱动并规定在工业中应用。因此，与其可能气动或电动驱动的类型无关，它有一个用于确定施加在螺钉上的紧固扭矩的传感器，所以可以记录和清楚地表明旋紧过程。在图示的实施例中，螺丝起子设有向螺丝起子马达供能的压缩空气或电连接管线7，但按本发明也可以不使用马达驱动的螺丝起子。除此之此设数据电缆8，与图示的实施例不同，它可有利地装在一个共同围绕数据电缆8和连接管线7的外套管内。
螺丝起子6规定用于装配六角头螺钉并因而配备一套管头9。套管头9不直接插在螺丝起子6通常设计为四边形的轴上，而是在转接器10上，转接器本身固定在螺丝起子6上并延伸了螺丝起子的轴。
此外，转接器10有读写器，以便在螺钉1的信息存储器4上存取。传输电缆11从转接器10延伸到电子电路12，后者本身与螺丝起子6的电子装置连接，并因而与数据电缆8连接。
因此，从螺钉1的信息存储器4读出的数据可通过转接器10和电子电路12以及数据电缆8按已知的方式应用于记录旋紧螺钉过程或为旋紧螺钉提供资料。此外，可以直接通过螺钉1控制螺丝起子6，为此例如在螺丝起子6已施加了在螺钉1信息存储器4内记录的所要求的紧固扭矩时触发螺钉起子6的关停。
反之，信息可由螺丝起子写入螺钉1的信息存储器4内，例如实际施加的驱动扭矩以及用于识别螺丝起子、装配场地的信息、日期和时间的信息等。
图4表示手提便携式的阅读器14，它在其前侧有通断开关15和显示盘16。借助于阅读器14可对螺钉1进行检验，在这种情况下读出其信息存储器4。以此方式，尤其在已经完成螺钉装配的情况下可以实施质量检验，或在发现不合格时可以确定是否面前所在的是恰当的螺钉类型，或当信息存储器涉及的是可写的存储器并含有这些装配数据时，可以确定装配是否已正确实施。
作为此实施例的补充还可以规定，在阅读器上提供用于某些特征参数的输入的可能性。在这种情况下例如可输入某个螺钉类型的识别号并借助阅读器找出相应的螺钉或多个这种螺钉。这可以用于在尚未装配的螺钉中或在拆卸的螺钉中区别外观相同的螺钉。对于已装配的螺钉可用于区别差别很大的但它们可见的部分(例如头部)看起来是一样的螺钉，或用于找出这些螺钉，它们源自于有缺陷的批次或超过了规定的维护或检查时间以及现在例如必须在它们的固定地点进行检查。对于未分类的螺钉则可以将这种阅读器设计为协助搜索和为螺钉分类。
在图示的实施例中作为信息存储器4例如采用应答器。此应答器本身按本发明特别有利的是作为用于螺钉的信息存储器与具有自己的能源的微芯片相比，它不需要自己的能源。因此经过很长的时间仍能保证将信息保留在信息存储器内并能无困难地读出。此外，应答器有很小的尺寸。即使在螺钉上了漆或弄脏的情况下仍不会或几乎不会影响可读性，以及与只能读的信息存储器相比可以采用读/写应答器，所以可按已提及的方式将数据写入应答器，并因而可以不只是有螺钉生产商的信息储存在螺钉内。
权利要求
1.紧固件，如螺钉、垫圈、螺母或铆钉，有一个可从外部读出的信息存储器，此信息存储器设计为可用机器读出，其特征为信息存储器(4)含有可光学地读出的信息。
2.按照权利要求1所述的紧固件，其特征为信息存储器(4)含有二维的2-D或三维的3-D条型码。
3.按照权利要求1或2所述的紧固件，其特征为信息存储器(4)设计为全息图。
4.紧固件，有一个可从外部读出的信息存储器，此信息存储器设计为可用机器读出，其特征为采用微芯片作为信息存储器(4)。
5.按照权利要求4所述的紧固件，其特征为微芯片含有一执行程序，此微芯片与一个或可与一个用于向微芯片供能的蓄能器连接。
6.按照权利要求5所述的紧固件，其特征为向微芯片供能的蓄能器同样存在于紧固件上或紧固件内。
7.紧固件，有一个可从外部读出的信息存储器，此信息存储器设计为可用机器读出，其特征在于一个规定作为信息存储器(4)的硬磁区。
8.按照权利要求4至7之一所述的紧固件，其特征为信息存储器(4)为了记录新的信息设计为既可读又可写。
9.按照权利要求8所述的紧固件，其特征为防止已存在的信息叠写的信息存储器(4)设计为只是在未写的存储区内记录新的信息。
10.按照前列诸权利要求之一所述的紧固件，其特征在于一个光学的显示元件，它设在紧固件(1)上在其紧固后仍能看到的区域内，以及特征在于一个当遵守规定的参数，如旋螺钉时的额定紧固扭矩的情况下活化显示器的操作电路。
11.按照前列诸权利要求之一所述的紧固件，其特征在于有两个不同的信息存储器(4)。
12.按照权利要求11所述的紧固件，其特征为信息存储器(4)之一只能读，而另一个信息存储器(4)可读和可写。
13.装配按照前列诸权利要求之一所述的设备，其特征在于一个接受在信息存储器(4)内所含信息的阅读器，以及特征在于一个配属的电子线路，它在引入这种信息的情况下控制装配参数，如在螺钉内规定的紧固扭矩。
14.按照权利要求13所述的设备，其特征在于有一个转接器(10)，它在第一端可与一固定工具如螺丝起子(6)连接，以及在第二端可与一操纵件如用于操纵紧固件例如螺钉的套管头(9)连接，其中，转接器(10)在其第二端有一个可在紧固件(1)的信息存储器(4)与转接件(10)之间数据传输的读或读写器，以及转接器(10)可通过数据线与电子运算器连接。
15.从按照权利要求1至14之一所述紧固件(1)的信息存储器(4)读出信息的设备，有用于将数据传输给拆卸装置的连接件，其中配备阅读器，用于将有关紧固件(1)位置和类型的信息传输给拆卸装置。
全文摘要
本发明涉及紧固件,如螺钉(1)、垫圈、螺母或铆钉,它有一可从外部读出的信息存储器,此信息存储器设计为可用机器读出。本发明建议,信息存储器含有可光学地读出的信息。
文档编号F16B31/00GK1347480SQ00806311
公开日2002年5月1日 申请日期2000年4月8日 优先权日1999年4月16日
发明者弗兰克·霍夫梅斯特, 马丁·肯珀 申请人:贝茨螺钉两合公司