專利名稱：有可用機器讀的信息存儲器的緊固件的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種按權利要求1前序部分所述的緊固件和安裝此類緊固件的設備以及從此類緊固件讀出信息的設備。
例如由DE 19828700 A1已知形式上為螺釘的此類緊固件。在按此類型的緊固件中受保護地設信息存儲器或各方面被螺釘材料本身圍繞，或埋入附加的塑料內，此外必要時裝在一個深入螺釘內的孔中。這些緊固件需要比較復雜的讀寫器，借助它們可對每個螺釘在信息存儲器內讀入各自的數據，例如特征，如在制成的螺釘連接裝置中的螺釘預緊力。
按此類型的緊固件可以記錄所實施的螺釘旋緊過程和尤其規定用于特別高質量并因而肯定昂貴的螺釘，例如應用于航空和航天技術中的螺釘。此外，若存在有缺陷的螺釘連接，則只是記錄這種情況，并不能從一開始就加以防止。
已知一些按此類型的緊固件，例如作為具有在螺釘頭上壓印或鑄上的字母數字信息的螺釘，這些信息例如指示螺釘的強度，但由于高的模具費用，不規定用于顯示其他個性化的信息，例如螺釘類型的標記，螺釘類型通過尺寸和螺紋形狀確定。這些非此類型的緊固件可比較經濟地生產。
本發明的目的是對按此類型的緊固件作下列改進，使這種緊固件能以根據使用目的確定的盡可能廉價的方式在很大程度上實施個性化和允許盡可能完全地記錄以及必要時有助于經濟、自動化和盡可能無缺陷地加工。
本發明的目的通過具有權利要求1或4特征的緊固件以及通過具有權利要求13或15的設備達到。
換句話說，本發明建議設光學的信息存儲器。這種信息存儲器例如可含有條型碼載體。所謂的“一維”條型碼有在一直線內亦即一維的連續排列的信息，與之相比，二維的2-D條型碼可包含冗余的信息并可從不同的閱讀角度或閱讀方向讀出，或多層次三維的3-D條型碼，可以在最小的空間內包含大量的信息。
本發明以出人意外的考慮為基礎，即這些信息不必如由比較昂貴的此類具有受保護地安置的信息存儲器的緊固件已知的那樣或如比較廉價的非此類型的具有壓印的信息的緊固件那樣能永久讀出。確切地說，本發明的出發點是，多種外表類似但還是有區別的緊固件當它們在很大程度上逐個表明其特征時易于自動分類和使用。
例如，有相同的板手寬度、桿長和強度，但有不同的螺紋長度的螺釘可以通過已提及的條型碼表明特征和彼此區別。這種標記比較便宜，因為這些緊固件不必逐件獨立而僅須按類個性化，并因此可以使用大量預制的條型碼載體。
加工工具，例如電機驅動的螺絲起子，必要時可有一閱讀器，它調整為針對螺釘確定的標記。因此保證只要螺絲起子未按照其他的螺絲類型轉換，便只能處理某一種螺釘類型。這種轉換可以通過過程控制，必要時可以通過用于下一種螺釘的過程控制進行，所以，對于具有相同的板手寬度因而可用同一個螺絲起子工作的螺釘而言，可以相繼處理不同的螺釘類型，例如將多種不同長度的螺釘固定在汽車的儀表板區域內。
有關旋緊螺釘時緊固扭矩的記錄同樣可通過過程控制進行，所以可在保證只使用正確的螺釘類型，達到良好的故障預防和通過使用正確的螺釘類型實現平衡的情況下，記錄附加的信息。
在正確裝配后信息存儲器可以不能讀出，例如被風化、刮擦或上漆。
若采用具有設計為全息圖的信息存儲器的緊固件，在技術上比較復雜，由此并通過技術上苛求的2-D和尤其3-D條型碼，改善了防偽可靠性。尤其是信息存儲器可包含密碼加密的信息。所以只有與為此所設的閱讀器協調一致的情況下才能從信息存儲器讀出正確的信息。由此也制成防偽的緊固件，所以對于可靠性有重大意義的部件，可以難以或完全不可能使用低質偽劣緊固件。
根據緊固件的使用目的，可以規定一種雖然與光學的信息存儲器相比比較昂貴，但符合有關安全性和明確性方面的具體要求并因此使用方面的價格低廉的個性化。
在使用條型碼載體作為信息存儲器時，當緊固件例如使用在汽車或飛機的腐蝕內時緊固件涂有顏色的漆，使這種信息存儲器的讀出難以進行或不可能進行，而在使用微芯片作為信息存儲器時必要時借助針狀電極可實現觸點接通，它們剌穿這種漆層，從而可在以后讀出信息。其結果是可以在晚此時候檢查所使用的緊固件。
在使用這種微芯片時尤其可以規定，一個芯片采用一個自己的信息處理器，所以對于包含在信息存儲器內的數據可以實施特別復雜的編碼法。在一方面緊固件的以及另一方面為微芯片所配設的蓄能器的尺寸恰當設計的情況下，可以規定將蓄能器同樣裝在緊固件內。當裝在緊固件內的電池作為蓄能器時，通過設一使之活化的電路可以保證長期的可用性，使活化的電路只有在為了信息傳輸而在微芯片上存取時才由讀/寫器操縱，微芯片的供能由電池完成。
此外，微芯片可借助于在緊固件表面的接觸面，通過電容的耦合在微芯片內產生電壓，或可按類似的方法與能源連接，此能源可安置在緊固件之外，例如在工具內或閱讀器內。
有利的是信息存儲器不僅能讀出，而且設計成讀寫存儲器也可以寫入信息。由此不僅可在生產緊固件時在緊固件內儲存工廠方面的信息，而且為了盡可能完全地跟蹤以后還可以在緊固件上補充信息，例如它們何時、何地和以何種方式進行過裝配以及必要時還包括它們被裝在哪些工件上。
此外，有關借助于緊固件裝配的工件材料的信息以后在拆卸時可有助于分類回收，為此并不是一定要在工件本身設可自動讀出的材料標志，而是設在反正已配備有信息存儲器的緊固件上。
信息存儲器可粘上或粘入，通過卷邊、鉚接、鑲嵌、夾緊、套上或碾壓或其他方式形封閉或力封閉地和盡可能不能掉落地固定在緊固件上或緊固件內，固定方法可根據緊固件、旋螺釘工具和信息存儲器的尺寸和特性選擇。
與這種意味著是在緊固件內或緊固件上附加的構件的信息存儲器不同，也可以采用材料固有的信息存儲器，亦即它由緊固件材料本身提供例如緊固件的硬磁區用作記錄磁性信息的信息存儲器。在這種硬磁區中所儲存的信息對于防止不希望的損害或消磁的安全性特別強。
這種材料固有的信息存儲器尤其在那些地方采用，即類似于在條型碼的舉例中所說明的那樣，在那里的信息在緊固件裝配后允許風化。尤其可以是一種用肉眼看不到的標記，這種標記首先是難以偽造，第二，盡管弄臟了或上了漆仍能在以后恢復可讀性，例如在產品最終檢驗的領域內。與光學或電子信息存儲器相比儲存密度較小，不過例如對于僅僅按類型個性化而言往往是足夠的。
有利的是可在信息存儲器內儲存緊固件生產商方面規定的信息，并例如涉及生產商本身、所使用的材料種類、所使用的原材料批次或緊固件生產時間或班組。尤其是光學信息存儲器如條型碼或全息圖可由緊固件生產廠制造，以便能儲存這些信息。
若此類標記在緊固件裝配時自動檢測，例如借助設在螺絲起子上的閱讀器，則可以完全跟蹤。當例如在汽車的范圍內有回叫反應時可向該車主準確說明，在質量上可疑的緊固件已被用在此汽車內。
可以規定，除第一個信息存儲器外還可使用第二個不同的信息存儲器。這兩個信息存儲器在其信息方面和/或在其物理性質方面可以不同。例如作為第一個信息存儲器可以采用便宜的大量生產的產品，例如可粘貼上的條型碼載體；而第二個信息存儲器例如是金屬螺釘的一個磁性區，可由緊固件的生產商來寫入料批號、生產日期或盡可能防偽的生產商編碼。
以此方式可以在必要時甚至實現每個緊固件按件地逐個個性化，不會在生產緊固件時嚴重降低生產速度。也就是說，多種信息已經包含在第一個信息存儲器內，而第二個信息存儲器只須包括所希望的補充信息。此外，采用第二個信息存儲器可以將信息置于緊固件上兩個不同的地方，所以例如第一個信息存儲器為了裝配緊固件最便于接近，例如在螺釘的頭部，而第二個信息存儲器可為了以后的檢驗或用于晚些時候輸入附加的數據最便于接近，例如在此同一螺釘的桿端，例如用于指示例行的維修工作。
此外，信息存儲器可含有有關緊固件操作方面的信息，它們同樣由緊固件生產商儲存。這例如可能涉及緊固件規定的強度值，由此可規定或限制其使用目的。此外可在信息存儲器內儲存用于固定緊固件的規定的緊固扭矩或應配屬于某些工件或某些材料的信息。
因此特別有利地可規定與一種恰當設計的工具配合工作，通過緊固件自動控制由工具施加的裝配力，例如可在螺絲起子中規定，螺釘的緊固扭矩通過緊固件自動控制螺絲起子為了施加緊固扭矩本來就有的電子運算器有利于正確記錄。通過由螺釘的信息存儲器預定的要施加的緊固扭矩的標定值，可以對螺絲起子施加下列影響，即，當達到儲存在螺釘內的緊固扭矩時螺絲起子自動斷開。
若反之當比較螺絲起子與緊固件之間的信息時，例如在比較工件或材料特征值時確認有誤，螺絲起子可被鎖定，從而不會在此位置裝配錯誤的緊固件。
但為此不僅僅考慮采用機械傳動的螺絲起子。由實踐中已知一些螺絲起子，它們是手持的而且是手操縱的并有緊固扭矩的電子運算器。瞬時緊固扭矩的指示借助于LCD場進行，以及在達到額定的緊固扭矩時發出聲音信號。在這種情況下采用的這類螺絲起子的電源允許在螺釘內的信息存儲器讀和寫。
還可在緊固件的信息存儲器內儲存這方面的信息，即，是否應實行兩階段的螺釘擰緊以及應當用什么樣的緊固扭矩進行此兩階段的擰緊。以此方式即使對于非熟練人員也能特別簡單地操縱此螺絲起子，因為對于不同的緊固件可靠地遵照不同的緊固扭矩，無需在螺絲起子上調整或轉換，除非必要時要求更換真正的工具板手，例如套管頭。
可根據工作位置設計工具，為此在工具本身上設一信息存儲器，它包含有關應由此螺絲起子固定的工件或材料的信息。通過比較在一方面為緊固件與另一方面為螺旋起子之間相應的信息，可以防止將緊固件用在錯誤的地方。這尤其有利于隨后的全自動化回收，在那時拆卸工具尋找具有相應標記的緊固件，以便將大型部件相應的工件按類分解。例如可設定一種工件標記，例如“Stoβstange(推桿)”或“Kotflügel(汽車擋泥板)”，或可采用相應的材料標記，例如用于塑料的“PE”、“PP”或“PVC”，或用于金屬的“St”、“Mg”或“Al”。
在可寫的信息存儲器中，為了防偽和操作可靠性，有利地規定新寫入信息存儲器的信息可以不覆蓋或代替舊的信息。也就是說在信息存儲器內已使用的存儲單元不允許重新寫，出自于安全的原因在信息存儲器內每一個新的信息錄入只允許在新的尚未使用過的存儲單元上實施。
若在裝配緊固件時，例如在旋緊螺釘時本來就要檢測一些重要的數據，那么這些數據必要時可直接顯示在緊固件上，所以即使沒有電子閱讀器也可以檢驗裝配工作。例如可在螺釘上或螺釘內裝一微芯片，微芯片中配備有例如一個LED，當達到例如規定的緊固扭矩時，LED被操縱電路活化。因此，在取下工具后可以進行目測檢查。為了向這種顯示裝置供能，可在緊固件內設一自己的蓄能器，但也可以設一從外部輸入能量的能量轉換器，例如形式上為一光電管，所以當照亮緊固件時，光電管產生用于LED的工作電壓和只要正確地實施了螺釘的旋緊以及操縱電路“釋放”了LED便使LED發光。
必要時可以使用多種顏色的發光LED，例如選擇市場上常見的紅色或綠色發光LED。在這種情況下顯示裝置的基本功能可例如在使用緊固件之前或在以后檢驗時可通過LED發光確認。此外借助顏色可以區別不同的信息，例如在旋緊螺釘時已達到或尚未達到預定的緊固扭矩，為此，操縱電路只有在達到此緊固扭矩時才在相應的確定顏色的LED觸點之間轉換。
為了經濟地改裝已經存在的工具，如螺絲起子，可采用一轉接器，它裝在螺絲起子的輸出軸與套管頭或類似的板手工具之間。此轉接器可例如有一固定的外殼，以及在內部有螺絲起子輸出軸穿過的延伸段。
由這個可與信息存儲器有信號交連的轉接器，可實施將信號或數據傳輸給作進一步處理的電子裝置，電子裝置可或裝在轉接器本身內，或附加固定在螺絲起子外殼上，或置于中央電子運算器內。此用作進一步處理的電子裝置必要時與螺絲起子的有線或無線的數據傳輸線連接，它已設在螺絲起子內用于記錄所實施的螺釘旋緊工作。
下面借助附圖進一步說明本發明的實施例。其中
圖1和2不同的緊固件；圖3 一種螺絲起子；以及圖4 有光學顯示器的閱讀器，顯示器用于表示從緊固件的信息存儲器讀出的信息。
圖1表示形式上為螺釘的緊固件，它純粹是對于各種設計的緊固件，如螺釘、螺母、鉚釘、沖壓件等的舉例。此螺釘有一個設計為六角形的螺釘頭2和有一螺釘桿3。在螺釘頭2上裝有一個純粹是示意表示的信息存儲器4，例如一個硬磁區、一個條型碼載體或一個微芯片，必要時甚至是一個帶自己的處理器的微芯片，同時可為這種微芯片提供自己的蓄能器，蓄能器同樣裝在螺釘頭2中。
圖2表示了一種螺釘1，其中螺釘頭2不是設計用于工具操縱。確切地說，此螺釘在螺釘頭2下方有一個防止轉動的裝置5，借助它螺釘可夾緊地或形封閉地裝入例如薄板內。螺釘1真正的固定從桿端那里進行。
此螺釘也可在螺釘頭2內有一個信息存儲器。但在圖2所示的實施例中規定，此螺釘以后在裝置好一個大型部件后不再能從螺釘頭2那里接近。由于這一原因，信息存儲器4設在螺釘桿3的端頭。
根據此桿端從以后要裝上的螺母伸出多遠，可以沒有困難地在此桿端加工一個肓孔，以便容納信息存儲器4，對于螺釘旋緊的質量沒有危害。作為替換形式，也可以在這種螺釘連接裝置中規定，信息存儲器4不設在螺釘1本身上，而是在所屬的螺母上。以此方式保證螺釘橫截面不必因加工肓孔而被削弱。
圖3表示一種旋緊螺釘的工具，所謂的“螺絲起子(Schrauber)”6。此螺絲起子6用電機驅動并規定在工業中應用。因此，與其可能氣動或電動驅動的類型無關，它有一個用于確定施加在螺釘上的緊固扭矩的傳感器，所以可以記錄和清楚地表明旋緊過程。在圖示的實施例中，螺絲起子設有向螺絲起子馬達供能的壓縮空氣或電連接管線7，但按本發明也可以不使用馬達驅動的螺絲起子。除此之此設數據電纜8，與圖示的實施例不同，它可有利地裝在一個共同圍繞數據電纜8和連接管線7的外套管內。
螺絲起子6規定用于裝配六角頭螺釘并因而配備一套管頭9。套管頭9不直接插在螺絲起子6通常設計為四邊形的軸上，而是在轉接器10上，轉接器本身固定在螺絲起子6上并延伸了螺絲起子的軸。
此外，轉接器10有讀寫器，以便在螺釘1的信息存儲器4上存取。傳輸電纜11從轉接器10延伸到電子電路12，后者本身與螺絲起子6的電子裝置連接，并因而與數據電纜8連接。
因此，從螺釘1的信息存儲器4讀出的數據可通過轉接器10和電子電路12以及數據電纜8按已知的方式應用于記錄旋緊螺釘過程或為旋緊螺釘提供資料。此外，可以直接通過螺釘1控制螺絲起子6，為此例如在螺絲起子6已施加了在螺釘1信息存儲器4內記錄的所要求的緊固扭矩時觸發螺釘起子6的關停。
反之，信息可由螺絲起子寫入螺釘1的信息存儲器4內，例如實際施加的驅動扭矩以及用于識別螺絲起子、裝配場地的信息、日期和時間的信息等。
圖4表示手提便攜式的閱讀器14，它在其前側有通斷開關15和顯示盤16。借助于閱讀器14可對螺釘1進行檢驗，在這種情況下讀出其信息存儲器4。以此方式，尤其在已經完成螺釘裝配的情況下可以實施質量檢驗，或在發現不合格時可以確定是否面前所在的是恰當的螺釘類型，或當信息存儲器涉及的是可寫的存儲器并含有這些裝配數據時，可以確定裝配是否已正確實施。
作為此實施例的補充還可以規定，在閱讀器上提供用于某些特征參數的輸入的可能性。在這種情況下例如可輸入某個螺釘類型的識別號并借助閱讀器找出相應的螺釘或多個這種螺釘。這可以用于在尚未裝配的螺釘中或在拆卸的螺釘中區別外觀相同的螺釘。對于已裝配的螺釘可用于區別差別很大的但它們可見的部分(例如頭部)看起來是一樣的螺釘，或用于找出這些螺釘，它們源自于有缺陷的批次或超過了規定的維護或檢查時間以及現在例如必須在它們的固定地點進行檢查。對于未分類的螺釘則可以將這種閱讀器設計為協助搜索和為螺釘分類。
在圖示的實施例中作為信息存儲器4例如采用應答器。此應答器本身按本發明特別有利的是作為用于螺釘的信息存儲器與具有自己的能源的微芯片相比，它不需要自己的能源。因此經過很長的時間仍能保證將信息保留在信息存儲器內并能無困難地讀出。此外，應答器有很小的尺寸。即使在螺釘上了漆或弄臟的情況下仍不會或幾乎不會影響可讀性，以及與只能讀的信息存儲器相比可以采用讀/寫應答器，所以可按已提及的方式將數據寫入應答器，并因而可以不只是有螺釘生產商的信息儲存在螺釘內。
權利要求
1.緊固件，如螺釘、墊圈、螺母或鉚釘，有一個可從外部讀出的信息存儲器，此信息存儲器設計為可用機器讀出，其特征為信息存儲器(4)含有可光學地讀出的信息。
2.按照權利要求1所述的緊固件，其特征為信息存儲器(4)含有二維的2-D或三維的3-D條型碼。
3.按照權利要求1或2所述的緊固件，其特征為信息存儲器(4)設計為全息圖。
4.緊固件，有一個可從外部讀出的信息存儲器，此信息存儲器設計為可用機器讀出，其特征為采用微芯片作為信息存儲器(4)。
5.按照權利要求4所述的緊固件，其特征為微芯片含有一執行程序，此微芯片與一個或可與一個用于向微芯片供能的蓄能器連接。
6.按照權利要求5所述的緊固件，其特征為向微芯片供能的蓄能器同樣存在于緊固件上或緊固件內。
7.緊固件，有一個可從外部讀出的信息存儲器，此信息存儲器設計為可用機器讀出，其特征在于一個規定作為信息存儲器(4)的硬磁區。
8.按照權利要求4至7之一所述的緊固件，其特征為信息存儲器(4)為了記錄新的信息設計為既可讀又可寫。
9.按照權利要求8所述的緊固件，其特征為防止已存在的信息疊寫的信息存儲器(4)設計為只是在未寫的存儲區內記錄新的信息。
10.按照前列諸權利要求之一所述的緊固件，其特征在于一個光學的顯示元件，它設在緊固件(1)上在其緊固后仍能看到的區域內，以及特征在于一個當遵守規定的參數，如旋螺釘時的額定緊固扭矩的情況下活化顯示器的操作電路。
11.按照前列諸權利要求之一所述的緊固件，其特征在于有兩個不同的信息存儲器(4)。
12.按照權利要求11所述的緊固件，其特征為信息存儲器(4)之一只能讀，而另一個信息存儲器(4)可讀和可寫。
13.裝配按照前列諸權利要求之一所述的設備，其特征在于一個接受在信息存儲器(4)內所含信息的閱讀器，以及特征在于一個配屬的電子線路，它在引入這種信息的情況下控制裝配參數，如在螺釘內規定的緊固扭矩。
14.按照權利要求13所述的設備，其特征在于有一個轉接器(10)，它在第一端可與一固定工具如螺絲起子(6)連接，以及在第二端可與一操縱件如用于操縱緊固件例如螺釘的套管頭(9)連接，其中，轉接器(10)在其第二端有一個可在緊固件(1)的信息存儲器(4)與轉接件(10)之間數據傳輸的讀或讀寫器，以及轉接器(10)可通過數據線與電子運算器連接。
15.從按照權利要求1至14之一所述緊固件(1)的信息存儲器(4)讀出信息的設備，有用于將數據傳輸給拆卸裝置的連接件，其中配備閱讀器，用于將有關緊固件(1)位置和類型的信息傳輸給拆卸裝置。
全文摘要
本發明涉及緊固件,如螺釘(1)、墊圈、螺母或鉚釘,它有一可從外部讀出的信息存儲器,此信息存儲器設計為可用機器讀出。本發明建議,信息存儲器含有可光學地讀出的信息。
文檔編號F16B31/00GK1347480SQ00806311
公開日2002年5月1日 申請日期2000年4月8日 優先權日1999年4月16日
發明者弗蘭克·霍夫梅斯特, 馬丁·肯珀 申請人:貝茨螺釘兩合公司