锚栓装置的制作方法

锚栓装置


背景技术：

1.在文献wo 2013/113586中描述了一种锚栓系统，其具有用于感测膨胀套筒的轴向端部位置的传感器。


技术实现要素：

2.本发明涉及一种用于紧固装置的测量装置，其具有：基体；传感器单元，该传感器单元构造为用于感测至少一个紧固参量；接口，该接口与传感器单元连接并且构造为用于给外部读取装置提供至少一个紧固参量。在此提出，所述接口能够与无线通信单元电连接或者能够直接与外部读取装置连接。以这种方式可以提供简单且成本低的测量装置，该测量装置可加装有昂贵的电子器件和/或通信设备。有利地，由此可以实现尤其成本低的测量装置，通过该测量装置可以监控紧固装置的状态。
3.紧固装置在此尤其涉及在建筑中使用的紧固件，例如锚栓、膨胀螺钉或螺钉。锚栓尤其应理解为一种用于构件的抗拉连接或锚固的元件或组件。锚栓优选由抗拉材料、优选地由金属构成。锚栓构造为可紧固在钻孔中。
4.锚栓尤其构造为能够与在其中布置有钻孔的材料力锁合和/或形状锁合地连接。替代地也可以考虑，锚栓构造为能够与在其中布置有钻孔的材料材料锁合地连接。钻孔尤其构造为基本上圆柱形的钻孔。
5.测量装置的基体可以由塑料、陶瓷材料和/或金属构成。所述基体例如可以构造为至少部分或局部环形的盘、构造为电路板、构造为螺母或者构造为垫圈。尤其，基体如此构造，使得基体在紧固状态下布置在紧固装置的力路径(kraftpfad)中。在此，基体可以部分或完全布置在紧固装置的力路径中。紧固装置的力路径在此尤其应理解为这样的区域，在该区域中在紧固状态下，力从紧固装置作用。优选地，基体由复合材料构成。
6.传感器单元可以为了感测紧固参量而具有一个或多个传感器元件。传感器元件可以构造为无源传感器元件或有源传感器元件。
7.有源传感器元件在此尤其应理解为这样的传感器，该传感器构造为，使得能够在没有外部电能的情况下产生电信号。有源传感器元件例如可以构造为热电偶、光传感器、光电电池或压力传感器、尤其是压电压力传感器。有源传感器元件例如可以构造为压电或电动传感器元件。替代或附加地，有源传感器元件构造为用于产生机械或电磁激励，其中，对该激励的响应能够通过有源传感器元件转换为电信号。相比于无源传感器元件，有源传感器元件需要外部电能用于产生激励。有源传感器元件例如可以实施为压电层、声音传感器、振动元件或电子振荡回路。
8.无源传感器尤其应理解为这样的传感器，其参数通过测量参量改变。优选地，无源传感器构造为，使得所述参数通过测量参量与施加的电压或者说供能无关地是可变的。一旦电能可供使用，则优选地转换为电信号。尤其，电子器件可以将该参数转换为电信号。无源传感器例如可以构造为电感传感器元件、电容传感器元件、电阻传感器元件或光学传感器元件，或者构造为压力传感器、力传感器、惯性传感器、光传感器、湿度传感器、温度或磁
场传感器，构造为热电偶或麦克风。
9.电子器件例如可以包括asic、ic或者说集成电路或微处理器。此外，传感器单元或电子器件可以包括存储单元。在存储单元中可以至少暂时存储紧固参量。此外，可以在存储单元中数字地存储识别信息，通过该识别信息能够识别紧固装置。识别信息例如可以包括类型、型号、制造商说明和/或明确的标识。
10.紧固参量尤其涉及物理参量，通过该物理参量能够表征紧固装置的紧固状态、紧固装置的状态和/或紧固装置所安装在其中的材料的状态。紧固参量例如可以构成力，借助该力安装紧固装置，在锚栓的情况下例如构成施加到螺母上的压力。替代或附加地，紧固参量也可以构成紧固装置的取向，例如螺母的倾斜。也可以考虑，紧固参量构成关于在紧固装置的区域中的湿度和/或侵蚀或关于温度的信息。同样可以考虑，紧固参量构成关于紧固装置的周围环境状态的信息。
11.接口可以构造为无线接口或接触式接口。无线接口在此尤其应理解为这样的接口，通过该接口能够无线传输紧固参量和/或识别信息。接口在此可以如此构造，使得数据能够通过例如蓝牙、远程广域网(lorawan)、无线局域网、无线个域网(zigbee)、近场通信(nfc)、短距离无线通信技术(wibree)或全球微波互联(wimax)传输。在与无线通信单元连接的状态下，接口构造为无线接口。接触式接口在此尤其应理解为这样的接口，通过该接口、通过与外部读取装置的直接接触可以交换数据。接口、尤其接触式接口优选地包括接触元件，该接触元件构造为用于借助电导体或光振荡导体传输数据。无线通信单元优选地构造为能够与接口的接触元件连接。有利地，通过无线通信单元与接口的连接可以将构造为接触式接口的接口转换为无线接口。无线通信单元例如可以构造为无线射频识别(rfid)标签或表面声波(saw)标签。
12.外部读取装置具有通信接口，通过该通信接口能够接收由接口提供的信号，并且该通信接口例如可以构造为蓝牙、lorawan、wlan、zigbee、nfc、wibree或wimax通信接口。外部读取装置例如可以构造为尤其蓄电池运行的外部读取装置。外部装置例如可以构造为手持式工具机，该手持式工具机尤其设置为用于产生钻孔或者用于紧固装置、例如锚栓的紧固。手持式工具机例如可以构造为钻机、冲击钻机、钻锤、起子机、旋转冲击起子机等。同样可以考虑，外部读取装置构造为本身设置为用于读取紧固装置或接口的装置。同样可以考虑，外部读取装置构造为智能电话、平板电脑或移动计算机、例如笔记本电脑。替代地也可以考虑，外部读取装置构造为自主的装置，其自主地操控和读取测量装置，例如机器人或无人机。替代地可以考虑，外部读取装置构造为静止单元，其安装在至少一个紧固装置的区域中、优选地安装在具有多个紧固装置的区域中。通过构造为静止单元的外部读取装置可以有利地周期性地借助接口检查多个紧固装置，以便确保锚固是可靠的。
13.通过接口提供的信息可以在放置紧固装置时和/或之后被监控和分析处理，以便将该信息保存在基础设施中或者写入到存储元件中。例如可以在放置呈锚栓形式的紧固装置时借助测量装置、尤其通过构造为手持式工具机的外部装置监控该过程。替代地，监控或读取和分析处理也能够以几米的距离借助移动外部读取装置实现。例如可以考虑，存储元件构造为无线射频识别元件并且设置为用于被靠近紧固装置放置的工具或手持式工具机修改和/或描述。在此例如通过电阻或电容的物理修改实现存储，该物理修改又可以通过接口读取。通过接口提供的信息也可以在以后的时间点被调用。
14.此外提出，传感器单元具有传输元件，该传输元件构造为用于将物理输入参量转换为物理输出参量，其中，紧固参量基于物理输出参量由传感器元件感测。有利地可以通过传输元件便于或完全仅能够通过传输元件实现对紧固参量的感测。物理输入参量例如可以是作用到测量装置上的力。同样可以考虑，物理输入参量是在测量装置的区域中的温度、压力或湿度。根据传输元件可以考虑不同的输出参量，例如力、光学参量、电参量、磁参量等。传输元件也可以与传感器元件一体地构造，使得传输元件附加地构造为用于感测测量参量。
15.此外提出，传输元件如此弹性地构造，使得通过传输元件的变形能够感测紧固参量。有利地可以由此以简单的方式将构成力的物理输入参量通过传输元件转换，例如转换为朝另一方向作用的力和/或传输元件的厚度或长度。传输元件尤其具有10以下、优选地2以下、优选地0.1以下的弹性模量。弹性的传输元件尤其应理解为可弹性变形的传输元件，其在力作用下改变其形状并且在取消力作用的情况下返回其初始形状。替代或附加地，传输元件也可以塑性可变形地构造，其中，对于变形的阈值有利地如此选择，使得能够感测或显示紧固装置的符合规定或不符合规定的紧固。
16.此外提出，传输元件如此构造，使得传输元件的至少一个光学特性根据物理输入参量变化。有利地，该光学特性可以由传感器单元感测。光学特性例如可以是传输元件的透明度、折射率、反射能力、颜色等。
17.此外提出，传输元件如此构造，使得至少一个磁特性根据物理输入参量变化。替代或附加地提出，传输元件如此构造，使得传输元件的至少一个电特性根据物理输入参量变化。磁特性例如可以是耦合参量、磁化率、导磁率、磁流或者说磁流传输(fluss
ü
bertrag)引起的变化、感应的衰减参量或变化的涡流性能。电特性例如可以是电容器的电容、尤其是板式电容器的电容、介电常数、电极化率或电阻、尤其是过渡电阻
18.此外提出，接口具有至少一个机械连接元件，用于与无线通信单元力锁合和/或形状锁合地连接。优选地，力锁合和/或形状锁合的连接构造为无需工具可松开的。有利地，可以由此松开接口与无线通信单元的连接，以便将另一测量装置与无线通信接口连接。
19.此外提出，传感器单元与接口彼此间隔开地布置，其中，传感器元件径向内置地布置，而接口径向外置地布置。尤其，传感器单元布置在紧固装置的力路径中，并且通信单元布置在紧固装置的力路径以外。有利地可以由此降低对通信单元的负载。径向内置在此尤其理解为，在借助紧固装置紧固的状态下横向于连接方向地，传感器单元与紧固装置的间距小于接口或无线通信单元与紧固装置的间距。接口可以布置在测量装置的上侧、下侧或边缘上。测量装置的上侧在此尤其应理解为如下侧，该侧在紧固状态下背离安装有紧固装置的工件。
20.此外提出，接口与传感器元件通过电连接元件连接。电连接元件例如可以构造为金属线、电缆或印制导线。同样可以考虑，连接元件构造为接触电极、环形电极、触点阵列或矩阵或者线圈。优选地，测量装置具有屏蔽件，其构造为用于屏蔽传感器元件和/或连接元件。屏蔽件例如可以包括屏蔽结构或用于电极的质量框(masseneinfassung)。也可以考虑，屏蔽件包括至少一个屏蔽环。屏蔽在上下文中尤其应理解为对电场和/或磁场的适合的屏蔽。有利地，由此可以确保：使对例如通过电容求取的紧固参量的感测不失真或者几乎不失
真。
21.此外提出，测量装置具有用于与环境参数比较的参考结构。有利地，可以由此提高紧固参量的感测的精度。参考结构优选地布置在力路径以外。
22.此外提出，接口具有至少两个接触元件，其分别构造为用于提供至少一个紧固参量。有利地，可以由此给外部读取装置提供多个紧固参量。各接触元件在此可以相同地构造，当然尤其相互间不电连接。接触元件例如可以构造为电极、插头、插座、接触垫(kontaktpad)等。
23.此外，本发明涉及一种系统，其具有如上所述的测量装置和无线通信单元，其中，无线通信单元与测量装置材料锁合或力锁合和/或形状锁合地连接。有利地可以由此实现一种测量装置，该测量装置可以与外部读取装置无线通信。
24.尤其，本发明还涉及一种用于紧固装置的测量装置，其具有：基体；传感器单元，该传感器单元构造为用于感测至少一个紧固参量；接口，该接口与传感器单元连接并且构造为用于给外部读取装置提供至少一个紧固参量，其中，传感器单元具有用于机械和/或电激励紧固装置的激励元件和传感器元件，其中，传感器元件构造为用于根据对激励的响应感测紧固参量。有利地，可以由此将能量引入到紧固装置或其周围环境中并且测量对此的反应，其中，通过求出的值能够求取紧固状态。激励元件例如可以压电或电动地构造。激励元件可以具有有源传感器元件和/或无源传感器元件。激励元件尤其构造为用于产生机械或电磁激励，其中，对于该激励的响应能够通过传感器元件转换为电信号。尤其，电子器件可以将对于激励的响应转换为电信号。激励元件需要用于产生激励的电能。激励元件例如可以实施为压电层、声音传感器、振动元件或电子振荡回路。激励元件和传感器元件可以一体地构造，其中，传感器元件优选地构造为有源传感器。
25.激励元件尤其与电子器件连接。电子器件在此不但可以提供用于激励元件的供能而且可以控制或调节激励元件。控制或调节在此通过asic、微控制器或类似器件实现。
26.替代或附加地也可以考虑，测量装置如此构造，使得激励元件的激励作用到工件或者接收紧固装置的结构中。
27.此外提出，激励元件构造为用于产生机械振动。机械振动尤其可以构造为声波。机械振动在此可以构为纵波和/或横波。
28.此外提出，传感器单元构造为用于基于机械振动的运行时间、强度、频率和/或方向感测紧固参量。有利地，由此可以实现紧固参量的精确感测。
29.此外提出，激励元件构造为压电元件。优选地，构造为压电元件的激励元件与传感器元件一体地构造。
30.此外提出，激励元件构造为用于执行电磁激励，其中，传感器元件基于电阻感测紧固参量。尤其，激励元件构造为电容器，以不同频率给该电容器再充电。通过这种激励例如可以考虑感测接收紧固装置的工件的湿度。
31.尤其，本发明还涉及一种系统，其具有如上所述的测量装置和另一测量装置，它们相互无线连接，其中，所述另一测量装置具有传感器元件，该传感器元件构造为用于根据对测量装置的激励元件的激励的响应感测紧固参量。所述另一测量装置可以基本上与该测量装置相同地构造。
32.优选地，本发明涉及一种用于监控紧固装置状态的方法，其包括以下步骤：
[0033]-由外部读取装置发送信号给测量装置，该测量装置借助紧固装置紧固在工件上；
[0034]-通过测量装置接收信号；
[0035]-根据外部读取装置的信号激活测量装置的激励元件；
[0036]-通过激励元件机械和/或电激励紧固装置和/或工件；
[0037]-通过测量装置的传感器单元感测对激励元件的激励的响应信号。有利地，可以通过响应信号感测紧固参量并且因此可以求取紧固装置和/或工件的状态。
[0038]
附加地还可以考虑另外的步骤，例如：
[0039]-通过如上所述的测量装置的接口提供响应信号；
[0040]-通过测量装置或外部读取装置分析处理响应信号；
[0041]-通过外部读取装置接收响应信号；
[0042]-根据响应信号求取紧固装置和/或工件的状态；
[0043]-在外部读取装置上、尤其通过外部读取装置的显示屏显示紧固装置和/或工件的状态。
[0044]
尤其，本发明还涉及一种用于紧固装置的测量装置，其包括：基体；传感器单元，该传感器单元构造为用于感测至少一个紧固参量；接口，该接口与传感器单元连接并且构造为用于给外部读取装置提供至少一个紧固参量，其中，测量装置具有供能单元，该供能单元构造为用于给传感器元件、激励元件和/或通信单元供能。有利地，由此可以给测量装置供能。
[0045]
此外提出，供能单元具有能量接收元件，其构造为用于将外部电磁信号转换，用于测量装置的供能。有利地，由此可以以简单的方式将能量导入到测量装置中。外部电磁信号由外部能源提供，该外部能源不是测量装置和/或紧固装置的一部分。外部电磁信号例如可以构成无线电波或光、尤其是在可见范围内的光或者紫外光或红外光。能量接收元件尤其构造为用于将外部电磁信号转换为电信号或电能。另外的有利的波长范围位于这样的范围内，该范围已经允许在控制上足够高的无线电功率，例如在用于rfid、雷达的范围内或者在对于通信一般可用的范围内。
[0046]
此外提出，供能单元具有蓄能元件。有利地可以由此暂时存储或积累能量，直至达到对于测量或如与外部读取装置通信那样的过程所需量的能量。蓄能元件例如可以构造为电容器、尤其是陶瓷电容器或钽电容器。替代地也可以考虑，蓄能元件构造为电化学蓄电池、超级电容器或电解电容器。
[0047]
此外提出，蓄能元件具有至少5-500μf、尤其至少10-200μf的电容。有利地可以由此确保蓄能元件的存储容量足够大。
[0048]
此外提出，供能单元如此构造，使得能量在蓄能元件中如此长地存储，直至达到阈值，其中，在超过阈值的情况下激活传感器元件、激励元件和/或通信元件。
[0049]
尤其，本发明还涉及一种系统，其包括如上所述的测量装置和外部供能装置。外部供能单元例如可以集成在建筑基础设施单元，例如烟雾探测器中。有利地，可以由此定期或根据需求给测量装置供能。同样可以考虑，供能单元构造为移动式外部供能单元，其能够被用户携带如例如智能电话或手电筒。替代地也可以考虑，外部供能单元构造为自主的装置，其自主地操控测量装置并且为该测量装置供能，例如机器人或无人机。有利地，外部供能装置的激励或电磁射线针对供能单元是优化的。
[0050]
优选地，本发明还涉及一种用于控制用于紧固装置的测量装置的方法，其包括以下步骤：
[0051]-激活外部供能单元；该激活可以通过用户手动触发或者自动实现。自动激活例如可以是定时触发。
[0052]-通过外部供能单元提供呈电磁信号形式的能量；外部供能单元可以构造为可携带、自主移动的装置或构造为静止装置。外部供能装置也可以是外部读取装置。
[0053]-通过供能单元将电磁信号转换为电能；
[0054]-通过供能单元存储能量；
[0055]-基于供能单元的状态参量控制测量装置；供能单元的状态参量尤其是供能单元的蓄能单元的液位高度。通过根据供能单元的状态参量控制测量装置可以有利地确保在其激活期间对测量装置的足够供能。
[0056]-提供能量给传感器元件、激励元件和/或无线通信单元；
[0057]-激活传感器元件、激励元件和/或无线通信单元。有利地可以通过供能单元给测量装置的全部电子构件供能。所述方法的各个步骤优选以上述顺序进行。
附图说明
[0058]
另外的优点由下面的附图说明得出。附图、说明书以及权利要求包含多个组合的特征。本领域技术人员符合目的地也单独考虑各特征并且将其总结为有意义的其它组合。本发明的不同实施方式的特征的基本上相应的附图标记设有相同数字和表征该实施方式的字母。
[0059]
附图示出了：
[0060]
图1a测量装置连同紧固装置的第一实施方式的示意性侧视图；
[0061]
图1b根据图1a的测量装置的立体视图；
[0062]
图1c根据图1a的测量装置的部分截面；
[0063]
图2测量装置的一个替代实施方式；
[0064]
图3测量装置的另一替代实施方式；
[0065]
图4测量装置的第四实施方式；
[0066]
图5测量装置的第五实施方式；
[0067]
图6测量装置的第六实施方式；
[0068]
图7测量装置的第七实施方式；
[0069]
图8测量装置的第八实施方式；
[0070]
图9a测量装置的第九实施方式的示意图；
[0071]
图9b根据图9a的两个测量装置的示意图。
具体实施方式
[0072]
在图1a中示出紧固装置10连同测量装置100的侧视图。紧固装置10尤其构造为用于将重型构件12安装在墙壁或天花板上。紧固装置10示例性地构造为锚栓。为此，首先借助构造为钻锤的手持式工具机1004在工件18中产生钻孔16。工件18示例性地构造为混凝土墙壁。紧固装置10由金属材料、尤其由不锈钢构成。
[0073]
为了安装，首先将重型构件12定位在墙壁上。紧固装置10通过重型构件12的安装开口20被导入到钻孔16中，使得紧固装置10的紧固区域布置在钻孔16内。紧固装置10具有前端部22，该前端部在紧固状态下布置在钻孔16中。此外，紧固装置10具有与前端部22相对的后端部24。后端部24在紧固状态下布置在钻孔16外的区域中。
[0074]
紧固装置10包括拉力接收元件26，通过该拉力接收元件可以将拉力导入到紧固装置10的基体28上。拉力接收元件26例如构造为螺纹30或者说外螺纹。拉力在此通过与拉力接收元件26连接的螺母32被导入。此外，紧固装置10包括膨胀套筒34，该膨胀套筒在紧固装置10紧固在工件18中的情况下通过径向向外作用的力保险该紧固装置。
[0075]
此外，紧固装置10具有垫圈36，该垫圈例如也由金属或钢构成。垫圈36构造为用于将力从紧固装置10或螺母32出发分布到更大面积上。
[0076]
测量装置100具有基体102。该基体102环形地构造并且例如具有比垫圈36更大的直径。当然也可以考虑，基体102的横向延伸尺度大于垫圈36的横向延伸尺度或者匹配于该垫圈。替代地也可以考虑，垫圈36和测量装置100的基体102一体地构造。
[0077]
紧固装置10在图1a中在紧固状态下示出，在该紧固状态下，紧固装置10布置在钻孔16中。为了紧固，紧固装置10首先与垫圈36连接并且紧接着与测量装置100连接。
[0078]
在另一步骤中，将螺母32与紧固装置10连接。螺母32具有未示出的内螺纹，该内螺纹对应于紧固装置10的构造为螺纹30的拉力接收元件26。首先，将螺母32如此旋拧到紧固装置10上，直至螺母32贴靠在垫圈36上并且垫圈36通过测量装置100贴靠在重型构件12上。紧接着，借助工具如扳手或手持式工具机1004如起子机将转矩传递到螺母32上，其中，通过拉力接收元件26将作用到螺母32上的转矩传递为作用到紧固装置10上的拉力。
[0079]
测量装置100布置在紧固装置10的力路径中，以便感测呈力、尤其是预紧力形式的紧固参量。
[0080]
图1b示出测量装置100的立体视图。测量装置100具有传感器单元104，用于借助至少一个传感器元件106感测紧固参量。传感器单元104与接口108连接。接口108构造为用于给外部读取装置1000提供由传感器单元104感测到的紧固参量。接口108例如构造为接触接口。接口108包括四个接触元件110，它们作为接触面112布置在测量装置100的上侧上。测量装置100的上侧在紧固状态下面向紧固装置10的螺钉头或螺母32。接口108或接触元件110可以通过外部读取装置1000直接接触，以便交换数据或传递紧固参量。接口108可选地还包括另一接触元件114，其设置为用于接地。
[0081]
接口108通过连接元件116与传感器单元104连接。连接元件116例如构造为电子器件118。电子器件118包括集成电路120，该集成电路与传感器单元104和接口108连接。电子器件118还具有存储元件122，在该存储元件中可存储有数据、尤其是由传感器单元104感测到的数据或紧固参量。在存储元件122中例如附加地存储有测量装置100的id，通过id可识别/表征测量装置。
[0082]
电子器件118的供能通过供能单元124实现。供能单元124构造为用于给传感器单元104或传感器元件106供能。供能单元124包括蓄能元件126和能量接收元件128。
[0083]
能量接收元件128构造为用于将外部的尤其用于给测量装置100供能的电磁信号转换为电能。在根据图1b的实施方式中，能量接收元件128例如构造为用于转换呈光形式的电磁信号。能量接收元件128尤其构造为太阳能电池130，其借助光电效应将接收的光、例如
日光转换为电能。能量接收元件128布置在测量装置100的表面上。能量接收元件128具有至少0.5cm2、尤其至少1cm2、优选地在2至10cm2之间的范围内的面积或表面。优选地，能量接收元件128的尺寸如此构造，使得该尺寸相应于在紧固装置10的紧固状态下暴露的面的至少10％、优选地至少25％、特别优选地至少50％。暴露的面在所示的实施方式中是测量装置100的表面的背离重型构件12的部分，该部分不被紧固装置10通过螺母32加载。优选地，能量接收元件128如此设计，使得能量接收元件128具有至少100μw、优选地至少250μw、优选地至少1mw的功率。有利地，可以由此在几秒内给蓄能元件126充分地充电，以便给传感器单元104和/或电子器件118供能。
[0084]
蓄能元件126例如构造为呈钽电容器形式的电容器。有利地，钽电容器基于其内部的多孔结构在尺寸小的情况下具有非常高的存储容量。蓄能元件126尤其具有至少100μf、优选地至少0.5mf、优选地几mf的容量，以便对执行测量或与外部读取装置1000通信提供足够高的能量。供能单元124例如构造为，使得能量在蓄能元件126中如此长久地存储，直至达到阈值，其中，在超过阈值的情况下激活传感器元件106。该阈值例如为50μf的容量值。替代地，阈值也可以构造为在蓄能元件上的电压，例如3.0v。
[0085]
供能单元124例如通过外部供能单元1100供能。外部供能单元1100例如构造为具有透镜系统的手电筒1102，以便也照明远离的测量装置100或紧固装置10。替代地也可以考虑，外部供能单元1100构造为泛光灯。由外部供能单元1100发出的电磁射线有利地针对所使用的太阳能电池130优化，其方式是匹配发射的波长。
[0086]
传感器单元104的传感器元件106例如构造为无源传感器元件132。尤其，传感器元件106构造为屏蔽的电容器134并且在图1c中以截面图示出。传感器元件106例如包括四个能导电的层136，它们通过测量装置100的基体102彼此电绝缘。为了电绝缘，基体102例如可以在能导电的层136之间的区域中具有陶瓷结构、增强的塑料或玻璃纤维增强的塑料。能导电的层136优选地由金属、例如铜或铜合金构成。同样可以考虑，能导电的层136由金或金合金构成。两个位于外部的能导电的层138配属于屏蔽件140。有利地，该位于外部的层138覆盖这些层的尽可能大的部分，尤其是这些层的至少50％、优选地至少75％，以便提供对传感器元件106的有效屏蔽以免受外部的干扰因素，例如电磁射线。两个位于外部的层138在此相互间通过屏蔽元件142电连接，屏蔽元件142优选地完全沿着或靠近能导电的层136的外边缘地布置。此外，位于外部的层138与接地触点114连接。
[0087]
两个位于内部的能导电的层144形成平行板电容器。平行板电容器的能导电的层136在此环形地构造并且圆形地绕着测量装置100的中间开口146延伸。位于内部的层144在此优选地完全布置在屏蔽件140内，以避免对紧固参量的感测的干扰。
[0088]
同样可以考虑，传感器单元104具有多个传感器元件106。例如传感器单元104可以具有三个传感器元件，它们也构造为平行板电容器并且圆弧段状地绕着中间开口146分布。
[0089]
此外，传感器单元104具有参考结构148。参考结构148也由平行板电容器构成并且完全布置在屏蔽件140内。参考结构148相比于传感器元件106布置在直接的力路径以外，使得参考结构在紧固状态下不直接布置在紧固装置10的螺钉头或螺母32下方。
[0090]
传感器元件106和参考结构148分别与接口108的一个接触元件110连接，以便给外部读取装置1000提供感测到的紧固参量。借助电子器件118和/或外部读取装置1000例如能够基于呈电容形式的两个感测到的紧固参量的差求取紧固力。此外也可以是，通过感测到
的紧固参量也求取其它影响，例如温度、空气湿度、承载材料或着说工件的老化等。
[0091]
在该实施方式中，一旦供能单元124已经存储了足够能量或者说超过阈值，就读取电容器或传感器元件106和参考结构148。在此通过电子器件118实现控制，该电子器件不但与供能单元124而且与传感器单元104连接。替代或附加地也可以考虑，电容器的读取以预定时间间隔，例如每日、每周、每月或每年一次地进行。感测到的值优选通过接口108数字地提供。
[0092]
构造为接触式接口的接口108例如可以与构造为手持式工具机1004的外部读取装置1000连接，用于数据交换。在此例如通过电缆1006实现连接，该电缆1006能够与测量装置的接触元件110直接连接。手持式工具机1004例如构造为蓄电池起子机。
[0093]
附加地，接口108构造为能够与外部通信单元150连接。外部通信单元150例如构成rfid标签152并且可以通过材料锁合连接，例如通过粘接与测量装置100或接口108连接。在与外部通信单元150连接的状态下，能够将感测到的紧固参量通过无线通信1010提供给外部读取装置1000，例如智能电话。rfid标签在此可以以适合的频率，例如通过电子器件118调节，或者可以读取紧固参量的值并将其转换为数字信息。有利地，可以由此实现显著用户友好的系统。优选地，测量装置100与外部通信单元150之间的连接如此构造，使得该连接可松开、尤其无需工具地可松开。外部通信单元150a的供能通过由供能单元124接收的能量实现。
[0094]
替代地也可以考虑，外部通信单元150构成saw标签，其能够实现借助表面波的无线通信。
[0095]
在图2中示出测量装置100的一个替代实施方式。测量装置100a基本上相应于前述测量装置100，而其不同之处在于接口108a和外部通信单元150a的构造。
[0096]
接口108a构造为传感器节点，该传感器节点具有适合的触点，用于与外部通信单元150a连接，例如以蓝牙信标154a的形式。为了外部通信单元150a与测量装置100a的无需工具可松开的连接，测量装置100a具有机械接口156a。机械接口156a部分地与测量装置100a的基体102a一体地构造并且包括多个卡锁臂158a，这些卡锁臂构造为用于与外部通信单元150a的壳体160a力锁合和形状锁合地连接。卡锁臂158a在此嵌接到在外部通信单元150a的壳体160的外侧上的对应凹槽(未示出)中。外部通信单元150a的蓝牙模块布置在壳体160内的电路板上，以便有利地保护该蓝牙模块。
[0097]
如已经在之前实施例中的那样，通过由供能单元124a接收的能量实现对外部通信单元150a的供能。供能单元124a如之前那样包括能量接收元件128a和蓄能元件126a。
[0098]
能量接收元件124a例如构造为用于转换呈无线电波或电磁波形式的电磁信号。能量接收元件128a布置在测量装置100a的表面上。外部供能单元1100a在此例如可以构造为rfid发送器或gsm发送器。
[0099]
在图3中示出测量装置100的另一替代实施方式的立体视图。测量装置100b在此与前述测量装置100的不同之处尤其在于接口108b的构造。接口108b包括2乘4的呈插座162b形式的接触元件110b，该插座与传感器单元104b连接。在此，四个插接连接器162b与传感器元件106b连接，而四个插接连接器162b与参考结构148b连接。插接连接器162b优选地构造为mmcx(微小型同轴的)插接连接器。插接连接器162b向外指向，以便实现测量装置100b的尽可能紧凑的结构。
[0100]
在图4至9b中示出测量装置100的其它实施方式的示意侧视图。接口108c至108h在此始终构造为接触式接口，其能够与未示出的外部通信单元连接。此外，所有测量装置100c至100h具有可选的供能单元124c至124h。
[0101]
根据图4的测量装置100c具有基体102c，该基体与紧固装置10的垫圈36c一体地构造。测量装置100c具有传输元件164c，其构造为用于将呈力形式的物理输入参量转换为物理输出参量，所述力在紧固状态下从紧固装置10作用到测量装置100c上。传输元件164c例如构造为弹性元件166c，其具有橡胶状的套筒，该套筒充注有尤其是粘稠的流体。替代地也可以考虑流体填充的气球(ballon)。通过弹性元件166c，使物理输入参量转换为呈传输元件164c的压力和/或变形或者延长的区段形式的物理输出参量。物理输出参量由测量装置100c的传感器单元104c感测并且作为紧固参量提供给接口108c。传感器单元104c为此例如构造为用于感测压力。这例如可以通过以下方式实现：传感器单元104c具有呈包括四个电阻的桥电路形式的传感器元件106c，其中，尤其仅这些电阻中的一个或两个通过弯曲或压力改变其值。替代地，变形例如可以通过呈光学传感器如摄像机形式的传感器元件106c感测。
[0102]
根据图5的测量装置100d具有基体102d，该基体与紧固装置10的垫圈36d一体地构造。测量装置100d具有传输元件164d，该传输元件构造为用于将呈力形式的物理输入参量转换为呈光信号形式的物理输出参量，所述力在紧固状态下从紧固装置10作用到测量装置100c上。传输元件164d例如构造为导光的层168d。替代地也可以考虑嵌入到一个层中的光导体。通过导光的层168d将物理输入参量或者说导致的压缩变形转换为呈通过传输元件164d的光传输形式的物理输出参量。尤其，导光的层168d如此构造，使得通过传输元件164d的光传输根据施加的力改变。物理输出参量由测量装置100d的传感器单元104d感测并且作为紧固参量提供给接口108d。传感器单元104d为此例如构造为用于感测光传输。这例如可以通过以下方式实现：传感器单元104d具有呈光学传感器如摄像机或光电二极管形式的传感器元件106d。为了改善测量，可以在一个或多个位置处通过光源(未示出)将光信号引入到透明的传输元件164d中。
[0103]
根据图6的测量装置100e具有基体102e，该基体与紧固装置10的垫圈36e一体地构造。测量装置100e具有两个传输元件164e，它们构造为用于将呈力形式的物理输入参量转换为呈磁场形式的物理输出参量，所述力在紧固状态下从紧固装置10作用到测量装置100e上。传输元件164e之一构造为用于产生磁场的磁性元件170e。该磁性元件例如可以如列举的那样构造为永磁体172e。替代地也可以考虑，磁性元件170e例如构造为电磁体或线圈。构造为磁性元件170e的传输元件164e如此布置，使得产生的磁场至少部分地、优选地全部与紧固装置10的力路径和/或另一传输元件164e重叠，所述另一传输元件164e构造为层174e，该层基于作用于其上的力影响和/或排斥磁场。该层174e例如可以构造为铁磁性层，其磁场传导率与压力有关。替代地也可以考虑，该层174e构造为铁磁性的“形状记忆合金”，该“形状记忆合金”在预定压力下如此改变其晶体形态，以便从该阈值起由传导磁场切换到排斥磁场中。有利地，可以通过不同的层174e不但执行定量的测量而且执行可靠的定性的测量。物理输出参量由测量装置100e的传感器单元104e感测并且作为紧固参量提供给接口108e。传感器单元104e为此例如构造为用于感测磁场。这例如可以通过以下方式实现：传感器单元104e具有呈磁场传感器如霍尔传感器形式的传感器元件106e。为了
改善测量，传感器单元可以具有多个霍尔传感器。
[0104]
根据图7的测量装置100e具有基体102f，该基体102f与紧固装置10的垫圈36f一体地构造。测量装置100f具有传输元件164f，其构造为用于将呈力形式的物理输入参量转换为呈涡流或电感形式的物理输出参量，所述力在紧固状态下从紧固装置10作用到测量装置100f上。传输元件164f构造为线圈176f用于在紧固装置10中感应出涡流。根据紧固装置10的力耦合，响应信号和因此物理输出参量改变，该响应信号由传感器单元104f测量。传输元件164f在此可以包括激励线圈176f。紧固装置10的力耦合由在各个部分之间，例如螺母32与测量装置100f之间作用的力产生。
[0105]
根据图8的测量装置100g具有基体102g，该基体与紧固装置10的垫圈36g一体地构造。测量装置100g具有传输元件164g，其构造为用于将呈力形式的物理输入参量转换为物理输出参量，所述力在紧固状态下从紧固装置10作用到测量装置100g上。传感器单元104g包括传感器元件106g，其构造为无源传感器元件。例如，传感器元件106g构造为用于感测呈力形式的紧固参量。传感器元件106g例如可以构造为电容器，其通过电阻变化感测紧固参量。传输元件164g构造为放大层176g，该放大层是能导电的并且借助适合的结构与压力有关地放大传感器元件106g的电阻的变化。替代地也可以考虑，在传感器单元104g或者说传感器元件106g的另一构型中，传输元件164g或者说放大元件176g不同地构造。例如同样可以考虑，放大元件176g根据施加的力放大电流的变化。
[0106]
根据图9a的测量装置100h具有基体102h，该基体与紧固装置10的垫圈36h一体地构造。测量装置100h如在之前的实施方式中那样具有传感器单元104h、供能单元124h和接口108h。此外，测量装置100h或传感器单元104h具有用于机械和/或电激励紧固装置10的激励元件180h和具有传感器元件106h，其中，传感器元件106h构造为用于根据对激励的响应而感测紧固参量。激励元件180h例如构造为压电元件182h。激励元件180h优选地布置在测量装置100h或垫圈36h的面向待紧固的构件12的一侧上。压电元件182h可以构造为层或者涂层或构造为盘。通过施加电压或者说交流电压可以借助激励元件产生用于激励紧固装置10、重型构件12和/或工件18的力或振动并且将该力或振动耦合到力路径中。激励元件180h可以至少部分地与传感器元件106h一体地构造，使得紧固参量的感测也至少部分地通过压电元件182h实现。与激励同时地可以测量电容，或者时间错开地电感测复位力作为电流脉冲，由此可以推断紧固系统。根据动态激励也可以从周围的紧固矩阵获得推论，例如通过机械振动的谐振和/或反射。
[0107]
替代或附加地可以考虑，激励元件180h构造为用于执行阻抗测量。激励元件180h为此例如可以构造为电容器，其中，电容器中的电压以不同频率再充电并且射入(einstrahlt)到紧固矩阵或紧固装置10和工件18中。传感器元件106h通过响应来感测紧固参量，即再充电的速度，例如借助系统电容器和周围环境的频率或相位移动。由此可以推断出在周围环境中存在的离子、空腔或裂缝。
[0108]
在图9b中示出由两个测量装置100h组成的系统的示意侧视图，这两个测量装置分别与用于紧固重型构件12的紧固装置10连接。激励元件180h可以附加地用作冲击或声音传感器。同样可以考虑，一个测量装置100h的激励元件180h被用于另一测量装置100h的阻抗测量。在此有利地，两个测量装置100h或者说测量装置100h的接口108h分别与一个如上所述的外部通信单元连接，使得各测量装置100h可以相互无线通信并且相互间交换数据。