DE1002966C2

DE1002966C2 - Mehrachs-Dynamometer

Info

Publication number: DE1002966C2
Application number: DE1955D0020910
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hans Juer Dudenhausen
Original assignee: Hans Juergen Dudenhausen Dipl
Priority date: 1955-07-21
Filing date: 1955-07-21
Publication date: 1957-07-25
Also published as: DE1002966B

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT 1002

ANME LDETAG:

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT:

AUSGABE DER
PATENTSCHRIFT:

kl. 42 k 7/05

INTERNAT. KL. G 01 1 21. JULI 19 5 5

21. FEBRUAR 1957 25. JULI 1957

stimmt Oberein mit auslegeschrift

1 002 966 (D 20910 IX / 42 k)

Es sind Dynamometer bekannt, die in zwei Ebenen messen, die also die in einer Ebene wirkenden Kräfte in ihre Komponenten zerlegen und so eine Umwandlung von gerichteten und der Größe nach bestimmten Druckkräften in entsprechend gerichtete und der Größe nach bestimmte- Steuerleistungen bewirken. Diese bekannten Dynamometer sind in zwei übereinanderliegenden Ebenen aufgebaut, wobei jede Achse, ihr eigenes Meßsystem hat.

Der große Nachteil dieser bekannten Dynamometer ist ihr äußerst komplizierter Aufbau. Die Anordnung der Elemente verlangt zudem großen konstruktiven Raum; dabei sind die bekannten Geräte — was ein großer Nachteil ist — für Reparaturen nur sehr schwer zugänglich. Ferner tritt bei diesen Geräten eine gegenseitige Beeinflussung der Achsen auf, was unerwünscht ist.

Die Erfindung hat die Ausbildung eines.Mehrachs-Dynamometers zum Gegenstand, bei dem eine gegenseitige Beeinflussung der einzelnen Meßachsen untereinander nicht auftritt durch Anwendung nur eines Federsystems für die Messung in zwei Achsen. Hierdurch können die einzelnen Elemente des Dynamometers so angeordnet werden, daß alle seine Teile leicht zugänglich sind. Es wird somit ein Mehrachs-Dynamometer geschaffen, das konstruktiv einfach und übersichtlich aufgebaut ist. Alle Elemente sind nach Entfernen des Gehäuses von jeder Seite des Gerätes- leicht zugänglich.

. Darüber hinaus ist das Gerät nach dem Baukastenprinzip entwickelt, d. h. alle Elemente sind so angeordnet und ausgebildet, daß das Gerät ohne bauliche Änderungen lediglich durch Anschrauben oder Einsetzen der erforderlichen Teile von einem Zweiachs-Dynamometer. in ein Dreiachs-Dynämometer umgewandelt werden kann.

Das Mehrachs-Dynamometer nach der Erfindung gibt also durch Betätigung seines Handgriffes elektrische Steuefleistungen ab, die in ihrer Größe und Richtung proportional sind dem Druck und der Druckrichtung, die auf seinen Handgriff ausgeübt wird. Mit einem solchen Dynamometer ist es z. B. möglich, die drei Antriebe eines Laufkranes mittels eines einzigen Handgriffes gleichzeitig in ihren Geschwindigkeiten und Drehrichtungen zu steuern. Die bisherige hierzu verwendete Druckknopfsteuerung bzw. Hebelsteuerung erfordert eine große Übung und physische Anstrengung des Bedienungspersonals. Darüber hinaus kann dieses Mehrachs-Dynamometer überall da angewandt werden, wo irgendwelche räumlichen Bewegungsvorgänge über einen einzigen Handgriff gesteuert werden sollen.

Gemäß der Erfindung ist bei einem solchen Mehrachs-Dynamometer ein ortsfestes Gestell durch Biege-Mehrachs-Dynamorneter

Patentiert für:

Dipl.-Ing. Hans Jürgen Dudenhausen,
Stuttgart

Dipl.-Ing. Hans Jürgen Dudenhausen, Stuttgart,
ist als Erfinder genannt worden

elemente mit einem den Angriffspunkt der Kraft tragenden, infolge der Elastizität der Biegeelemente beweglichen Teil verbunden, dessen druck- und richtungsgebundene Bewegungen durch mit ihm fest verbundene Mittel auf im Gestell gelagerte mechanische Übertragungselemente geleitet werden, wobei diese in Richtung jeder Bewegungskomponente angeordnet sind. Mit den mechanischen Übertragungselementen ist je ein die Kraft- und Bewegungskomponente in dieser Koordinatenrichtung nach Größe und Richtung aufnehmender Schleifdraht verbunden, der einem elektrischen Meßwertgeber, beispielsweise einem Potentiometer, zugeordnet ist.

Nach dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist das ortsfeste Gestell durch vier Biegefederstäbe mit der den Handgriff tragenden Gegenplatte verbunden. An ein dieser Gegenplatte starr zugeordnetes Rohr legen sich zwei zueinander senkrecht angeordnete Wellen, die durch die Kraft der Federn ständig an dieses Rohr gedrückt werden. Die Wellen sind je für sich um parallele Drehachsen drehbar, die im ortsfesten Gestell gelagert sind, SO' daß die Wellen allen parallelen Verschiebungen des Rohres und damit der Gegenplatte folgen. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Wellen, die sich dauernd an das Rohr der Gegenplatte durch den Druck der Federn anlegen, in Gabelsteinen gelagert. Diese Gabelsteine sitzen auf den Drehachsen und sind mit diesen um deren Achsen schwenkbar. Durch sie führen die Gabelsteine sämtliche Bewegungen der sich an das Rohr anlegenden Wellen mit aus. Jede Welle ist in zwei Gabelsteinen senkrecht über der zugehörigen Drehachse gelagert. Sie werden also durch Federn, die an Halteblechen der Gabelsteine angreifen und am Gestell befestigt sind, ständig gegen das Rohr der Gegenpl'atte gedrückt. An den Gabelsteinen sind Arme angeordnet, die die Bewegungen der Wellen und der diesen zugeordneten Gabelsteine mitmachen; die Arme tragen je einen Schleifdraht,

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der mit je einem am Gestell angeordneten elektrischen Widerstand, beispielsweise einem Potentiometer, entsprechend den Ausschlägen der Gabelsteine abtastet. Die Schleifdrähte und Arme sind gegenüber den Gabelsteinen isoliert und über die ihnen zugeordneten Federn paarweise an irgendein elektrisches Regelglied, beispielsweise Kreuzspulvoltmeter, gelegt.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, daß das Zweiachs-Dynamometer für einen einfachen baukastenartigen Anschluß der Übertragungselemente eines Dreiachs-Dynamometers zur Messung der Bewegungskraftgrößen in der Raumkoordinate eingerichet ist. Hierzu ist das Gestell in der Mitte hohl ausgebildet, so daß die Kabel für den Anschluß der Potentiometer und des dritten Dynamometers sowie die Schaltstange für dieses Dynamometer durchgeführt werden können. Für den gleichen Zweck ist in gleicher Weise auch die Gegenplatte mit ihrem Ansatz und dem Rohr in der Mitte hohl ausgebildet. Für den Anschluß des dritten Dynamometers wird lediglich eine Schaltstange in den Handgriff eingeschraubt, an die unten das vorzugsweise als Ringdynamometer ausgebildete dritte Dynamometer angeschlossen wird. Dieses Dynamometer übernimmt dann die Umwandlung von Steuerkräften, die in lotrechter Richtung auf das dritte Dynamometer wirken.

Die vorteilhafte Ausbildung des erfindungsgemäßen Gegenstandes wird erreicht durch die symmetrische Anordnung des ortsfesten Gestells zu der durch vier Biegestäbe verbundenen beweglichen Gegenplatte sowie der symmetrischen Anordnung der mechanischen und elektrischen Übertragungselemente zwischen Gestell und Gegenplatte. Hierdurch ergibt sich der große Vorteil, daß über das Gestell eine Gehäusekappe geschoben werden kann, die lediglich mit Schrauben am Gestell zu befestigen ist. Nach Abziehen der Gehäusekappe liegen sämtliche Teile des Mehrachs-Dynamometers leicht zugänglich offen.

Bei gleichem kreisförmigem Querschnitt der Federstäbe sind die Kraftwegchrarakteristiken aller Federstäbe gleich. Bei dieser Ausbildung müssen also für alle Bewegungsarten gleiche Kräfte für gleiche Wege aufgebracht werden. Um dem Dynamometer in eimer bevorzugten Richtung eine verschiedene Kraftwegcharakteristik zu geben, können die Trägheitsmomente der Federstäbe durch verschiedene Querschnittsgestaltung geändert werden. So ist es denkbar, die Querschnitte der Stäbe verschieden, beispielsweise rechteckig oder elliptisch, zu gestalten.

Weitere Merkmale der Erfindung sollen an Hand der Zeichnungen im nachfolgenden erläutert werden.

In den Zeichnungen ist in Fig. 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Mehrachs-Dynamometers und in den Fig. 2 bis 4 ein Ausführungsbeispiel eines nach der Erfindung gestalteten Mehrachs-Dynamometers dargestellt.

Fig. 1 ist das Schema des Mehrachs-Dynamometers;

Fig. 2 und 3 sind zueinander senkrechte Längsschnitte, und

Fig; 4 zeigt einen Querschnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3.

In den Fig. 1 sowie 2 bis 4 sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Das Schema nach Fig. 1 soll die Wirkungsweise und die Anordnung der Teile des Erfindungsgegenstandes deutlicher veranschaulichen.

In einem ortsfesten Gestell 1 sind vier als Stehbolzen ausgebildete stabförmige Biegefedern 2 fest verschraubt. Die Biegefedern 2 sind erfindungsgemäß vorzugsweise mittels geschlitzter Konusmuttern selbstzentrierend und selbstsichernd an dem Gestell 1 befestigt, das andere Ende der Biegefedern 2 ist mit' gleicher Befestigungsart an einer oberen Gegenplatte 4 starr versebraubt. Die Gegenplatte 4 ist zu dem orts-

festen Gestell 1 parallel'angeordnet. Sie besitzt ein nach oben vorstehendes Ansatzstück 5, das einen Handgriff 5° trägt. Die Schraube 6 (Fig. 2) ,begrenzt

. die Beweglichkeit des Handgriffes 5° nach oben und unten in gewollter Größe. Wird auf den Handgriff 5" '

ίο eine Druckkraft senkrecht zu einer Achse c-d ausgeübt, so verschiebt sich die Gegenplatte 4 in Richtung der ausgeübten Druckkraft infolge der Elastizität der Biegestäbe parallel zum ortsfesten Gestell 1. Die Streckengröße der Verschiebung ist proportional die-

ser auf den Handgriff ausgeübten Kraft,

An der Gegenplatte 4 ist ein Rohr 7 befestigt, welches in Verbindung mit Justierschrauben 8 (Fig. 2) die maximal mögliche Verschiebung der Gegenplatte begrenzt. Die Maximalverschiebung der Gegen-

platte 4 ist durch die Justierschrauben 8 einstellbar' und kann so auf einen Wert von z. B. einigen zehntel Millimetern begrenzt werden. Die Justierschrauben 8 begrenzen auch eine maximale Verdrehbewegung, die dadurch entstehen kann, daß auf den Handgriff 5" ein

Drehmoment um die Achse c-d ausgeübt wird. Sie Verhindern also zugleich eine sonst mögliche Überlastung der Biegefedern 2. Um dieses zu erreichen, sind die Justierschrauben 8 mit Ansätzen versehen, die in entsprechende Bohrungen des starr mit der Gegenplatte 4 verbundenen Rohres 7 hineinragen, wobei die in Fig. 2 gezeichneten Bohrungen in dem Rohr 7 um ein gewolltes Maß im Durchmesser größer sind als der Durchmesser der Ansätze der Justierschrauben 8. Das Rohr 7 beschreibt also kreisförmige

Bewegungen gegenüber dem Gestell 1, wenn die Angriffspunkte der Kräfte auf den Handgriff 5^a senkrecht zu seiner Achse c-d kreisförmig geändert werden, wobei der Durchmesser dieser kreisförmigen Bewegung jeweils proportional der Größe dieser Handkraft ist. In dem Gestell 1 sind senkrecht zueinander je eine Drehachse 9 und 10 drehbar in Kugellagern 11. gelagert. Auf die Enden der Achsen 9 und 10 sind Gabelsteine 12 aufgesteckt und mittels Madenschrauben 13 starr befestigt. Senkrecht über den Achsen 9¹ und 10 sind weitere Wellen 14 und 15 angeordnet, die wiederum mit den zugehörigen Gabelsteinen 12 starr verbunden sind. Die Gabelsteine 12 können nun Kippbewegungen ausführen, deren Größe durch die in Fig. 2 und 4 gezeigten Bohrungen 1" im Gestell 1 begrenzt ist.

An den Gabelsteinen 12 sind Arme 18 befestigt, die in besonderer Weise zur Abtastung eines elektrischen Widerstandes ausgebildet sind. Über ein besonderes Halteblech 25 wird jeder Gabelstein 12 mit Arm 18 von einer Feder 16 in Richtung gegen das Rohr 7 gezogen. Das andere Ende der Feder 16 ist mittels Halteblech 24 in das Gestell 1 gelegt. Die Federn 16 ziehen somit infolge ihrer Anordnung und Lagerung zwischen Gestell 1 und Gabelsteinen 12 die Wellen 14 und 15 ständig gegen das Rohr 7 ; so daß diese Wellen 14, 15 immer leicht an das Rohr, angedrückt werden.

Wird jetzt auf den Handgriff 5° eine Druckkraft

z. B. in Richtung der Welle 15 (s. Pfeile R₁ in Fig. 1) ausgeübt, so wird die Gegenplatte 4 infolge ihrer elastischen Einspannung durch die Federstäbe 2 und mit ihr das starr an ihr befestigte Rohr 7 in Richtung der Welle 15 bewegt. Die Strecke, um die sich das Rohr 7 bewegt, ist daher dem Druck der ausgeübten Kraft proportional. Da nun das eine Federpaar 16 über Winkel 25 an den Gabelsteinen 12 die Welle 14,

die um die Drehachse 9 drehbar ist, ständig leicht gegen das Rohr 7 zieht, folgt die Welle 14 um ihre Drehachse 9 kippend der Bewegung des Rohres 7. Wenn die Druckkraft entgegen der Richtung R₁ wirkt, spielt sich der grundsätzlich gleiche Vorgang nur in umgekehrter Richtung ab. Das Rohrstück 7 drückt dann die Welle 14 um die Achse 9 drehend vor sich her. Bei diesen Vorgängen bleiben die um 90° gegen die Wellen 9,14 versetzten Wellen 10, 15 mit ihren zugehörigen zwei ■ Gabelsteinen 12 in Ruhe, da die Welle 15 in dieser Richtung das Rohr 7 nur tangierend berührt. Wird auf den Hangriff 5" eine Kraft in Richtung der Welle 14 — also in Richtung des Pfeiles R_v — ausgeübt, dann spielt sich ein entsprechender Vorgang ab. Handgriff 5", Ansatzstück 5, Gegenplatte 4 mit Rohr 7 werden in Richtung der Welle 14 verschoben. Dabei nimmt das Rohr 7 die Welle 15 in seiner Bewegungsrichtung mit, wobei die in. den entsprechenden Gabelsteinen 12 gelagerte Welle 15 mit diesen um die Drehachse 10 gedreht wird. Bei umgekehrter Kraftridhtung zu Pfeil R₂ werden die Bewegungen in entsprechender Weise umgekehrt. Es bleiben also hierbei die Wellen 14, 9 in Rühe, da die Welle 14 das Rohr 7 in dieser Bewegungsrichtung nur tangiert.

Wird nun eine Kraft auf den Handgriff 5" in einer Richtung ausgeübt, die — obwohl in gleicher Ebene wie die Kräfte R₁ und R₂ ■— aber in irgendeinem Winkel zu den Wellen 14, 15 wirksam ist, so werden Drehbewegungen auf die Wellen 14, 15 bzw. auf die' Drehachsen 9 und 10 ausgeübt, deren Winkelgröße der jeweiligen Komponente der Kraft in Richtung der Welle 14 und der Kraftkomponente in Richtung der Welle 15 proportional ist.

Es ist also mit dem bisher erläuterten erfindungsgemäßen Dynamometer möglich, in einer Ebene auf den Handgriff einwirkende Druckkräfte proportional ihrer Größe und ihrer Richtung entsprechend auf mechanische Elemente zu übertragen. · Diese mechanischen Elemente sind im Ausführungsbeispiel die die Wellenpaare 9, 14 und 10, 15 aufnehmenden Lagersteine 12. Diese Lagersteine führen entsprechend den Druckkräften und ihrer Richtung Kippbewegungen um ihre Drehachse 9 und 10 aus.

Da das erfindungsgemäße Dynamometer elektrische Impulse für Steuerzwecke abgeben soll, die in Größe und Richtung proportional dem Druck und der Druckrichtunj, ausgeübt auf seinen Handgriff 'sein sollen, müssen ferner Mittel vorgesehen sein, die die mechanischen Bewegungskomponenten der Gabelsteine 12 in proportionale elektrische Impulse umsetzen. . . . '

Erfindungsgemäß sind hierzu an die Gabelsteine 12 mittels Schrauben 17 (Fig. 2, 3) Arme 18 angeschraubt, die elektrisch von den Einzelteilen 1 bis 15 isoliert sind. Diese Isolierung ist dadurch erreicht, daß ζ. B. die Gabelsteine 12 aus einem Isoliermaterial hergestellt sind. Die Arme 18 tragen elektrische Kontakte, die im Ausführungsbeispiel als V-förmige Schleiferdrähte 19 ausgebildet sind. Die Arme 18 machen also die Bewegungen der Gabelsteine mit, so daß die Schleiferdrähte 19 auf den elektrischen Widerständen 20 entsprechend diesen Bewegungen schleifen. Die elektrischen Widerstände 20 bestehen in an sich bekannter Weise aus einem zylinderförmigen Isolierkörper, der aus einem eloxierfähigen Material besteht und dessen Oberfläche in bekannter Weise mit einer Harteloxalschicht von mindestens 30 · 10—^β mm Schichtdicke versehen ist. Die Enden der Widerstände 20 sind, wie in Fig. 1 angedeutet, paarweise wechselseitig an dem Plus- und Minuspol einer Gleichstromquelle angelegt. Die elektrischen Widerstände 20 sind mittels Schellen 21 an dem Gestell 1 befestigt. Die Arme 18, die je an den auf den Enden der Achsen 9 und 10 befestigten Gabelsteinen 12 angebracht sind, greifen also ein elektrisches Potential von den über die Kabel 22 an Spannung gelegten Widerständen 20 über die Schleiferdrähte 19 ab; dieses Spannungspotential ist

ίο über die Federn 16 und. das Kabel 23 ableitbar. Das Spannungspotential ist proportional der jeweiligen Stellung der Schleiferdrähte 19 auf den Drahtwindungen der Widerstände 20. Da aber die Schleiferdrähte mit den Armen 18 verbunden sind und diese isoliert an den Gabelsteinen 12 angebracht sind;, ist 'die Stellung der Schleiferdrähte 19 lediglich abhängig von der Richtung und Größe der Kippbewegungen, die die Gabelsteine 12 ausführen. Da diese Kippbewegungen der Gabelsteine wiederum von der Größe und Richtung der auf den Handgriff ausgeübten Druckkraft abhängen, wird also durch die Schleiferdrähte 19 ein Spannungspotential abgenommen, welches der Bewegungsrichtung und Bewegungsgröße der Arme 18 entspricht. Es ist daher, wie aus- geführt wurde, proportional der Größe und Richtung der auf den Handgriff 5" ausgeübten Druckkraft.

Die elektrische Schaltung der Widerstände 20 und die Art des Potentialabgriffes über die Schleiferdrähte 19 ist in der Schemazeichnung Fig. 1 beson-

ders deutlich veranschaulicht. Das elektrische Potential kann beispielsweise auf ein Kreuzspulvoltmeter . gegeben werden, dessen Skala direkt in Kilogramm geeicht werden kann. Selbstverständlich kann dieses Potential auch irgendwelchen elektrischen Regel-

gliedern, beispielsweise einem Leonardsatz, zum Antrieb eines Laufkranes öd. dgl. oder Meßbrücken, Relais usw. zugeleitet werden.

In unbelastetem Zustand des Dynamometers ist die Stellung der Schleiferdrähte so, daß das Potential gleich Null ist. Die im Schema nach Fig. 1 gezeichneten Voltmeter zeigen genau die Nullstellung in der Mitte an. Ihr seitlicher Ausschlag vom Nullpunkt entspricht der Richtung und Stärke des Ausschlages des Greiferdrahtes und Armes 18 und damit der Richtung und Größe der Druckkraft auf den Handhebel 5«.

Als' Material für das Gestell 1 und die Gegenplatte 4 wird vorzugsweise Leichtmetall verwendet. Das Rohr 7 und die Achsen 9, 10 und Wellen 14, 15 sind vorzugsweise aus hochwertigem Stahl, dessen Oberfläche poliert ist, damit die Reibung möglichst klein gehalten ist. Die Biegefedern 2 werden vorzugsweise aus hochwertigem Federstahl hergestellt, wobei der Durchmesser der Biegefedern ■— wie aus der Zeichnung Fig. 1 und 2 ersichtlich ist — kleiner gewählt ist als der Durchmesser des an ihren Enden befindlichen Gewindeansatzes.

Es ist selbstverständlich, daß die Federstäbe 2 so eingespannt werden müssen, daß Gestell 1 und Gegenplatte 4 genau parallel sind. Um die Federstäbe 2 selbstzentrierend und -sichernd einbauen zu können, sind die Konusmuttern erfindungsgemäß in zwei um 90° versetzten Ebenen geschlitzt ausgeführt. Hier-', durch werden sie beim Aufschrauben selbsttätig gegenüber der Achse der Federstäbe 2 zentriert und gesichert.

Ein weiteres Erfindungsmerkmal zeigen die Federn 16, die zwei Funktionen erfüllen müssen. Sie bewirken einmal den Anpreßdruck der Achsen 14 und 15 an das Rohr 7; zum anderen die Stromabnahme von

den Armen 18. Um eine sichere Stromabnahme zu erreichen, sind die Federn 16 in den Federwindungen angepaßte Bohrungen der Haltebleche 24 und 25 eingeschraubt und eventuell mit diesen verlötet. Da hierdurch mehrere Windungen der Federn um das Blech zu liegen kommen, ist eine sichere und ausreichend große Berührungsfläche zwischen Blech und der den Strom leitenden Feder gewährleistet. Zum andern ist erreicht, daß die Feder nur in genau axialer Richtung beansprucht wird. Hierdurch sind Meßfehler, die von der Einspannung der Feder herrühren könnten, vermieden. Die Haltebleche 24 sind isoliert auf dem Gestell 1 befestigt. Die Kabel 22 und 23 sind durch das hohl ausgebildete Gestell 1 nach außen geführt.

Der erfindungsgemäße Aufbau des Mehrachs-Dynamometers gestattet, daß die Gehäusekappe 26 ganz einfach von unten auf das Dynamometer aufgesteckt werden kann. Zu ihrer Sicherung sind lediglich seitliche Befestigungsschrauben 27 anzuordnen. Bei Reparaturen braucht die Gehäusekappe 26 nur abgezogen zu werden, dann sind alle Teile des Dynamometers leicht zugänglich. Diese leichte Zugänglichkeit zu den einzelnen Elementen des Gerätes für den Ausbau und Montage ist bei Geräten dieser Art von ganz besonderer Bedeutung.

Nach der Erfindung ist auch die Dichtung zwischen der Gehäusekappe 26 und der Gegenplatte 4 in besonderer Weise ausgebildet.

Da die Gegenplatte 4 frei von jeglichen ungewollten zusätzlichen Kräften sein muß, die Einfluß auf das Meßergebnis haben könnten, ist erfindungsgemäß als Dichtelement ein schlauchartiger Gummiring 29 vorgesehen, der innen hohl und mit Luft aufgeblasen ist. Hierdurch setzt der Ring der angedrückten Gehäusekappe 26 einen Widerstand entgegen, der im elastischen Bereich liegt. Die Deformation des Dichtringes geht demzufolge als lineare Größe in das Meßergebnis ein, die es nicht schädlich beeinflußt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Elemente des Dynamometers so ausgebildet und angeordnet, daß sich das Dynamometer erfindungsgemäß nach Art des Baukastenprinzips leicht zu einem Dreiachs-Dynamometer einrichten läßt. Es ist dann möglich, auch in der Raumkoordinate auf den Handgriff wirkende Kräfte über das Dynamometer nach Richtung und Größe in entsprechend gerichtete und der Größe der Kräfte proportionale elektrische Steuerleistungen umzuwandeln. Für die Anordnung ejnes dritten Dynamometers ist erfindungsgemäß das Dynamometer in seinem mittleren Teil hohl ausgebildet, so daß sich eine Schaltstange 28 (s. Fig. 2) durch das Gerät einführen läßt. Diese Schaltstange wird durch das hohle Gestell 1 und den freien mittleren Teil des Gerätes, das hohle Rohr 7 und die hohle Gegenplatte 4 hindurchgeführt und in den Handgriff 5" eingeschraubt. An diese senkrecht durchgeführte Schaltstange 28 wird unten ein Ringdynamometer für Zug- und Druckmessung angeschlossen. Ein für diesen erfindungsgemäßen Anschluß geeignetes Ringdynamometer ist bereits vorgeschlagen worden. Es weist einen von einem Federring umschlossenen Raum auf, der so gekapselt ist, daß bei Biegung der Feder keine Reibungswiderstände entstehen und Querkräfte auf die elektrische Einstellung ohne Einfluß bleiben.

In dieses Ringdynamometer für Zug-Druck-Messung, bei dem mit den grundsätzlich gleichen Elementen die Meßwerte elektrisch übertragen werden, ist der Stab 28 eingeschraubt. Wird über diesen Stab eine Druck- oder Zugkraft durch Hinunterdrücken bzw. Anheben des Handgriffes S" ausgeübt, so überträgt sich diese auf die Ringfeder des angebauten Zug-Druck-Dynamometers, so daß der Ring gestaucht oder auseinandergezogen wird. Dabei werden sich die einander gegenüberliegenden Gewindebolzen einander nähern oder entfernen. Diese Änderung der Entfernung aber ist der ausgeübten Druckoder Zugkraft proportional. Wenn nun irgendwie gerichtete räumliche Kräfte auf den Handgriff 5" ausgeübt werden, so werden diese von dem oberen Zweiachs-Dynamometer in die Flächenkomponenten und von dem unteren Dynamometer in die Raumkomponenten nach Richtung und Größe der wirkenden Kraft zerlegt. Diese mechanische Aufteilung der wirkenden Kraft wird durch die Anordnung der erfindungsgemäßen Potentiometer in elektrische Steuerleistungen umgewandelt, die ebenfalls richtungsgebunden sind und der Größe der wirkenden Kraft proportional sind.

Mit einem derartigen Mehrachs-Dynamometer ist es also möglich, mit einem einzigen Handgriff elektrische Steuerleistungen auszuführen, die in ihrer Größe und Richtung proportional sind dem Druck und der Druckrichtung, die auf den Handgriff ausgeübt wird. Sieht man. ein solches Gerät z. B. als Steuerorgan für einen Kran vor, so lassen sich nur mit einem Handgriff alle Bewegungsrichtungen und Geschwindigkeiten des Tragseiles steuern.

In dem Handgriff des ■ Mehrachs-Dynamometers können dem jeweiligen Verwendungszweck des Gerätes dienende weitere Steuerelemente untergebracht werden. Beispielsweise ist es möglich, eine sogenannte Totmannknopf schaltung in dem Handgriff anzuordnen.

Es ist auch möglich, die Kraftwegcharakteristik des Gerätes dadurch zu verändern, daß man den Biegestäben untereinander verschiedene Querschnitte gibt. Wenn beispielsweise der Querschnitt der einen Stäbe elliptisch und der der anderen kreisförmig ist, so wird das Trägheitsmoment der Biegestäbe untereinander geändert und damit werden die Kraftwegcharakteristiken aller Stäbe verschieden. Bei kreisförmigem Querschnitt der Federstäbe sind die Kraftwegcharakteristiken gleich, es sind also für alle Bewegungsarten gleiche Kräfte für gleiche Wege erforderlich. Die Verschiedenheit der Trägheitsmomente kann also dazu benutzt werden, dem Dynamometer in einer bevorzugten Richtung eine verschiedene Kraftwegcharakteristik zu geben.

Claims

Patentansprüche:

1. Mehrachs-Dynamometer, das einwirkende mechanische Kräfte mittels einer Übertragungseinrichtung nach Größe und Richtung in elektrische Meßwerte umwandelt und aus einem mechanischen und elektrischen Teil besteht, dadurch gekennzeichnet, daß ein ortsfestes Gestell durch Biegeelemente mit einem den Angriffspunkt der' Kraft tragenden beweglichen Teil verbunden ist, dessen druck- und richtungsgebundene Bewegungen durch mit ihm fest verbundene Mittel auf in Richtung jeder Bewegungskoordinate angeordnete, im Gestell gelagerte mechanische Übertragungselemente geleitet werden, mit denen je ein die Kraft- und Bewegungskomponente in dieser Koordinatenrichtung nach Größe und Richtung aufnehmender Schleifdraht verbunden ist, der einem elektrischen Meßwertgeber, beispielsweise Potentiometer, zugeordnet ist.

2. Mehrachs-Dynamometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ortsfeste Gestell (1) durch vier Biegefederstäbe (2) mit der den Handgriff (5^a) tragenden Gegenplatte (4) verbunden ist, an deren Rohr (7) sich zwei zueinander senkrecht angeordnete Wellen (14, 15) durch die Kraft der Federn (16) ständig anlegen und daß diese Wellen (14, 15) um im Gestell (1) gelagerte zu ihnen parallele Drehachsen (9, 10) drehbar sind, so daß die Wellen (14, 15) allen Parallelverschiebungen des Rohres (7) und damit der Gegenplatte (4) folgen.

3. Mehrachs - Dynamometer nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellen (14, 15) in Gabelsteinen (12), die auf den Drehachsen (9, 1'O) sitzen, gelagert sind, und mit diesen um die im Gestell (1) gelagerten, zu jeder Welle (14, 15) parallelen Drehachsen (9, 10) entsprechend den Bewegungen des Rohres (7) drehbar sind. ao

4. Mehrachs-Dynamometer nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, tiäß· die Welle (14) senkrecht über der Drehachse (9) und die Welle (15) senkrecht über der Drehachse (10) in Gabelsteinen (12) gelagert sind. .

5. Mehrachs-Dynamometer nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellen (14, 15) durch Federn (16), die an Halteblechen (24, 25) der Gabelsteine (12) angreifen und am Gestell (1) befestigt sind, _ ständig gegen das Rohr (7) gedrückt werden.

6. Mehrachs-Dynamometer nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an den Gabelsteinen (12) Arme (18) angeordnet sind, die die Bewegungen der Wellen (14, 15) und der diesen zugeordneten Gabelsteine (12) mitmachen, und daß die Arme (18) je einen Schleifdraht (19) tragen, der je einen am Gestell (1) angeordneten elektrischen Widerstand (20) entsprechend den Ausschlägen der Gabelsteine abtastet.

7. Mehrachs-Dynamometer nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die vorzugsweise aus zylinderförmigen Isolierkörpern bestehenden elektrischen Widerstände paarweise wechselseitig an eine Spannung gelegt sind.

8. Mehrachs-Dynamometer nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifdrähte (19) und Arme (18) gegenüber den Gabelsteinen (12) isoliert sind und über die ihnen zugeordneten Federn (16) paarweise an irgendein elektrisches Regelglied, beispielsweise Kreuzspulvoltmeter, gelegt sind.

9. Mehrachs-Dynamometer nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Gabelsteine (12) aus Isoliermaterial bestehen.

10. Mehrachs-Dynamometer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegestäbe (2) in das Gestell (1) und in die Gegenplatte (4) mittels geschlitzter Konusmuttern selbstsichernd und selbstzentrierend eingespannt sind.

11. Mehrachs-Dynamometer nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem Ansatz (5) der Gegenplatte (4)· der Handgriff (5°) aufgesetzt ist, dessen lotrechte Beweglichkeit durch eine Schraube (6) od. dgl. begrenzt ist.

12. Mehrachs-Dynamometer nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Maximalverschiebung der Gegenplatte (4) durch das Rohr (7) in Verbindung mit den Justierschrauben (8), die in Bohrungen des Rohres (7) greifen, begrenzt ist.

13. Mehrachs-Dynamometer, insbesondere nach den Ansprüchen 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Zweiachs-Dynamometer für einen einfachen baukastenartigen Anschluß der Übertragungsmittel eines dritten Dynamometers zur Messung der Bewegungskraftgrößen in der Raumkoordinate eingerichtet ist, beispielsweise dadurch, daß das Gestell (1) in der Mitte zur Durchführung der Kabel und der Schaltstange (28) für das in lotrechter Richtung messende Dynamometer hohl ausgebildet ist.

14. Mehrachs-Dynamometer nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenplatte (4) mit Ansatz (5) in der Mitte hohl ausgebildet sind.

15. Mehrachs-Dynamometer nach den Ansprüchen 13 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltstange (28) zum Einschrauben in den Handgriff (5^e) und in das beispielsweise als Ringdynamometer ausgebildete dritte Dynamometer eingerichtet ist.

16. Mehrachs-Dynamometer, insbesondere nach den Ansprüchen 1 bis 15, gekennzeichnet durch die symmetrische Anordnung des ortsfesten Gestells (1) zu der durch vier Biegestäbe (2) verbundenen beweglichen Gegenplatte (4) sowie der symmetrischen Anordnung der mechanischen und elektrischen Übertragungselemente zwischen Gestell (1) und Gegenplatte (4).

17. Mehrachs-Dynamometer nach den Ansprüchen 1 bis 16, gekennzeichnet durch eine über das Gestell (1) zu schiebende Gehäusekappe (26) mit Befestigungsschrauben (27) im Gestell (1) und eine im elastischen Bereich wirkende Dichtung (29) zwischen Gegenplatte (4) und Gehäusekappe (26).

18. Mehrachs-Dynamometer nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand der Gehäusekappe (26) gegen einen luftgefüllten schlauchförmigen Dichtring (29) anliegt, der in einer entsprechenden Ausnehmung der Gegenplatte (4) liegt. , .

19. Mehrachs-Dynamometer nach den Ansprüchen 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Federstäbe (2) zwecks Änderung ihrer Kraftwegcharakteristik untereinander verschiedene Querschnitte, beispielsweise rechteckige oder elliptische, aufweisen.

20. Mehrachs-Dynamometer nach den Ansprüchen 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß im Handgriff (5°) weitere dem jeweiligen Verwendungszweck entsprechende zusätzliche Schaltelemente, wie Totmannknopfschaltung, deren Kabelverbindungen durch die Achse des Gerätes durchgeführt werden, angeordnet sind.

21. Mehrachs-Dynamometer nach den Ansprüchen 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn (16) in mehreren Bohrungen der Haltebleche (24, 25) eingeschraubt sind, wobei die Bohrungen im Abstand der Windungen in den Halteblechen befestigt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

(709603/229 7.57)