DE10032978A1 - Drehmoment-Normalmesseinrichtung - Google Patents

Abstract

Eine Drehmoment-Normalmeßeinrichtung weist einen zweiseitigen Belastungshebel (2) auf, der in Kreuzfedergelenken (23) als Hebellager (3) an einem Maschinenbett (1) gelagert ist. Zwei Massestapel (4) sind über Lastgelenke an dem Belastungshebel (2) ankoppelbar. Die Lastgelenke und die Kreuzfedergelenke (23) sind als dehnungskontrollierte Gelenke ausgeführt. Das erforderliche, auf einen Prüfling (7) ausgeübte Gegenmoment wird durch eine Gegenmomenteinrichtung (15) erzeugt, in der ein Spindeltrieb über eine Federeinrichtung an einem Gegenmomenthebel (14) angreift.

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehmoment-Normalmeßeinrichtung mit einem in einem Hebellager an einem Maschinenbett gelagerten Belastungshebel, an dessen mindestens einem Hebelende Einzelmassen aus einem Massestapel über Lastgelenke ankoppelbar sind, mit einer mit dem Belastungshebel verbundenen Spanneinrichtung für die Meßseite eines Prüflings, dessen Nicht-Meßseite mit einer Gegenmomentein­ richtung zur Erzeugung eines Gegenmoments verbunden ist.

Derartige Drehmoment-Normalmeßeinrichtungen werden in Ausführungen mit höchster Präzision als Primärnormal bei nationalen metrologischen Institutionen, als Referenz für alle anderen hierauf zurückgeführten Drehmoment-Meßmittel, verwendet. Daneben werden Ausführungen mit eingeschränkter Genauigkeit, jedoch in preisgünstigerer Bauweise, bei der Kalibrierung industrieller Drehmomentaufnehmer eingesetzt.

Drehmomentnormale, die als Primärnormale höchster Präzision ausgeführt sind, beruhen auf dem Grundkonzept eines in einem Hebellager gelagerten zweiseitigen Belastungshebels, an dessen Enden jeweils eine Last durch Anhängen von Einzelma­ ssen, üblicherweise Gewichtsscheiben, aufgebracht wird. Das Hebellager dieser bekannten Drehmoment-Normalmeßeinrichtungen ist als Luftlager ausgeführt, das weitestgehend reibungsfrei ist und eine Festlegung des Drehpunktes auf wenige 10^-3 mm genau ermöglicht. Daraus ergibt sich die erforderliche exakte Kenntnis der Hebellänge. Die Ankoppelung der Gewichte erfolgt über dünne Folienbänder aus Stahl, so daß die übertragenen Momente aus der Ankoppelung auf den Belastungshebel gering sind.

Die Einzelmassen sind als Massescheiben ausgeführt und in einem Massestapel so angeordnet, daß sich durch Absenken einer Hubeinrichtung eine Massescheibe nach der anderen an den Belastungshebel anhängt. Auf diese Weise lässt sich eine stufenweise Kalibrierung des Prüflings beispielsweise in 10%- Schritten erreichen. Üblicherweise sind gleiche Massestapel rechts und links angeordnet, weil die Kalibrierung in beiden Drehrichtungen notwendig ist.

Der Prüfling ist mit seiner Achse im rechten Winkel zum Belastungshebel angeordnet und über Spanneinrichtungen so exakt wie möglich in der Drehachse des Belastungshebels mit diesem verbunden.

Um die Bedingung zu erfüllen, daß das jeweils aufgewandte Moment gleich der Hebellänge mal der angreifenden Massekraft ist, muß der Belastungshebel im Augenblick der Messung genau waagrecht ausgerichtet sein. Dies wird durch eine auf der anderen Seite des Prüflings angeschlossenen Gegenmomentein­ richtung erreicht, die bei der bekannten Drehmoment- Normalmeßeinrichtung ein großes Getriebe mit Servomotor aufweist. Diese Gegenmomenteinrichtung erzeugt im Betrieb ein Gegenmoment, das genauso groß ist wie das sich aus der Gewichtskraft und der Hebellänge ergebende Moment. In der Praxis wird der Sollwert für die Regelung der Gegenmomentein­ richtung dadurch gewonnen, daß man die Position des Hebelendes des Belastungshebels berührungslos misst und versucht, ihn so exakt wie möglich waagrecht zu halten.

Die Nennlasten solcher bekannten Drehmoment- Normalmeßeinrichtungen reichen von etwa 1 bis über 20 kNm; die Meßbereiche erstrecken sich hierbei von 10 : 1 bis über 1000 : 1. Die Meßunsicherheiten betragen 20 ppm bis 100 ppm, jeweils vom Istwert.

Für den industriellen Einsatz bestimmte Drehmoment- Kalibriermaschinen weisen üblicherweise einen oder mehrere Referenz-Drehmomentaufnehmer auf, gegen den die Prüflinge gemessen werden. Der Prüfling und der Referenz- Drehmomentaufnehmer sind mechanisch in Reihe geschaltet, so daß auf sie das gleiche Drehmoment ausgeübt wird. Bei synchroner Meßwerterfassung lassen sich die Meßwerte vergleichen und die Abweichungen bestimmen. Die Prüfmomente werden üblicherweise durch die elastische Verformung eines im Moment- bzw. Kraftfluß angeordneten Körpers erzeugt. Einfache Drehmoment-Kalibriermaschinen verwenden die Verbiegung eines Hebels, der z. B. am anderen Ende mit einer Spindel belastet wird. Daneben gibt es kompliziertere Drehmoment- Kalibriermaschinen mit Torsionswellen oder Torsionsrahmen und Getriebe.

In den meisten Fällen ist es erwünscht oder gefordert, einen kontinuierlichen Kalibriervorgang durchzuführen, wobei das Prüfmoment ohne nennenswerte Haltezeiten kontinuierlich von Null bis zum Höchstwert und wieder zurück verändert wird, wobei gleichzeitig die Meßwerte des Referenz- Drehmomentaufnehmers und des Prüflings aufgezeichnet werden.

Die jeweils zur Anwendung kommenden Referenz- Drehmomentaufnehmer werden in allen Fällen zur Kalibrierung ausgebaut und in Drehmoment-Normalmeßeinrichtungen hoher Präzision der vorher beschriebenen Bauweise belastet. Die Referenz-Drehmomentaufnehmer decken jeweils nur einen verhältnismäßig geringen Meßbereich ab, beispielsweise von 20% bis 100% ihres Nennmoments. Folglich muß eine ganze Reihe solcher Referenz-Drehmomentaufnehmer unterschiedlicher Baugrößen bereitgestellt werden, die je nach Nennmoment des Prüflings eingebaut werden.

Für industrielle Drehmoment-Kalibriermaschinen gelten ähnliche Nennlasten wie bei den Drehmoment- Normalmeßeinrichtungen vorher angegeben, wobei jedoch zur Abdeckung größerer Bereiche mehrere Referenz- Drehmomentaufnehmer erforderlich sind. Die Meßunsicherheiten liegen aber deutlich höher, in der Regel zwischen 0,025% und etwa 0,5% oder sogar 1%.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Drehmoment- Normalmeßeinrichtung der genannten Gattung so auszugestalten, daß sie bei verhältnismäßig einfachem Aufbau und ohne kostspielige, komplizierte und/oder störanfällige Komponenten sowohl als Primärnormal höchster Präzision als auch im industriellen Bereich als Drehmoment-Kalibriermaschine eingesetzt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Hebellager und die Lastgelenke als dehnungskontrollierte Gelenke mit jeweils mindestens einer mit Dehnungsmeßstreifen versehenen Biegefeder ausgeführt sind, daß die Dehnungsmeß­ streifen mit einer Auswerteschaltung verbunden sind, die ein dem Momentennebenschluß aller Gelenke entsprechendes Summensignal liefert und daß die Gegenmomenteinrichtung einen mit verstellbarer Federkraft beaufschlagbaren Gegenmomenthe­ bel aufweist.

Die Verwendung von dehnungskontrollierten Gelenken für die Lagerung des Belastungshebels und als Lastgelenke ermöglicht eine hochgenaue Bestimmung der wirksamen Hebellänge, indem der Momentnebenschluß auf Null gebracht wird, so daß das Prüfmoment eindeutig und mit höchster Präzision definiert ist.

Die aus den Dehnungsmeßstreifen auf den Biegefedern gebildeten Meßbrücken sind so verdrahtet und kompensiert, daß ihr Ausgangssignal proportional dem von ihnen übertragenen Biegemoment ist und von anderen Kräften oder Momenten, z. B. der Vertikalkraft, weitestgehend unbeeinflusst bleibt. Aus den Signalen aller einzelnen Biegefedern wird unter Einbeziehung ihrer relativen Widerstandsmomente ein Summensignal gebildet, daß dem auf den Belastungshebel wirkenden Nettomoment direkt proportional ist, mit Ausnahme des Produkts aus der Gewichtskraft mal der Hebellänge, das kein Signal auf den Biegefedern hervorruft. Damit wird die vorher beschriebene Forderung des beschriebenen Maschinen­ prinzips erfüllt. Regelt man die Hebellage so, daß das Summensignal exakt Null ist, so ist auch der Momentneben­ schluß Null und das auf den Prüfling wirkende Moment ergibt sich aus dem Produkt der Gewichtskraft und der Hebellänge. Derartige dehnungskontrollierte Gelenke sind bei Waagen bekannt (EP 0 487 546).

Gegenüber der Ausführung des Hebellagers als Luftlager und der Folienbandankoppelung ergeben sich wesentliche Vorteile:

Es entfällt die Notwendigkeit der Versorgung mit hochreiner Druckluft und gegebenenfalls Vakuum. Der Momentnebenschluß kann ständig gemessen werden, während die exakte Größe der Restreibung von Luftlagern während des Betriebs nicht bestimmt werden kann. Luftlager sind sehr teuer und empfindlich gegen mechanische Beschädigung. Die Ankoppelung der Massen ist wesentlich stabiler und dauerhaft, denn die herkömmlichen Folienbänder müssen sehr dünn sein und sind daher sehr anfällig für Beschädigungen und Zerstörungen. Die korrekte Hebellänge lässt sich auch im montierten Zustand genau nachweisen.

Vorzugsweise wird ein Verstellantrieb für die auf den Gegenmomenthebel wirkende Federkraft mit dem Summensignal der Auswerteschaltung als Istwert geregelt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Gegenmomenteinrichtung einen über mindestens eine Federeinrichtung auf den Gegenmomenthebel wirkenden motorisch angetriebenen Spindelantrieb aufweist. Zweckmäßigerweise ist dieser Spindelantrieb selbst oder ein vorgeschaltetes Übersetzungsgetriebe selbsthemmend ausge­ führt.

Deshalb kann der Antriebsmotor beispielsweise als kleiner elektrischer Servomotor ausgeführt sein. Die so erzeugten Spindelkräfte werden über den Gegenmomenthebel in das Gegenmoment für den Prüfling umgewandelt. Die Verwendung einer Federeinrichtung zwischen dem Spindeltrieb und dem Gegenmomenthebel bewirkt eine elastische Nachgiebigkeit im Antriebsstrang der Gegenmomenteinrichtung, so daß ein stetiger, monotoner Momentverlauf beim Lastwechsel eingehal­ ten werden kann.

Die Verwendung der Federeinrichtung bedingt aber auch, daß für ein bestimmtes vorgegebenes Moment eine erhebliche Anzahl an Motorumdrehungen erforderlich ist, also eine sehr hohe Übersetzung. Deshalb lässt sich dieses Moment sehr feinfühlig regeln. Im Betrieb als Drehmoment-Normalmeßeinrichtung ist der Motor der Gegenmomenteinrichtung der Aktuator im Regelkreis der Momentennebenschlußregelung, deren Istwert das Summensignal der Biegefedern ist. Gegenüber der bekannten Verwendung von nicht selbsthemmenden Getrieben, die als Gegenmomenteinrichtung unmittelbar auf die Prüflingsachse wirken, ergeben sich wesentliche Vorteile: Durch den dazwischengeschalteten Gegenmomenthebel kommt man mit viel kleineren Getrieben und Motoren aus, die dementsprechend preisgünstiger und leichter zu regeln sind. Wegen der Selbsthemmung kann man den Motor bei konstant bleibendem Moment ausschalten, so daß es dann zu keinem Energieverlust und nur geringer Wärmeentwicklung kommt; es kommt auch nicht zur Einstreuung elektrischer Störungen bei Präzisionsmessun­ gen. die nötige elastische Nachgiebigkeit lässt sich durch Auswahl geeigneter Federn einfach erzielen und anpassen. Im Vergleich zu Torsionswellen ergibt sich eine deutlich verringerte Baulänge.

Die zwischen dem Spindeltrieb und dem Gegenmomenthebel wirkende Federeinrichtung kann zweistufig ausgeführt sein, was durch einfache mechanische Anschläge verwirklicht werden kann. Dadurch ergeben sich in Abhängigkeit vom Prüfmoment unterschiedliche Nachgiebigkeiten, so daß die Spindellänge des Spindeltriebs verhältnismäßig gering gehalten werden kann.

Um bei einem Kalibriervorgang beim Lastwechsel eine Zwischenentlastung zu vermeiden, können mit einem Verstellan­ trieb versehene Hebelanschläge für den Belastungshebel vorgesehen sein. Diese übernehmen im Zusammenwirken mit der elastischen Nachgiebigkeit der Federeinrichtung beim Lastwechsel teilweise die Kraftwirkung der Gewichtsmassen, so daß sonstige Zusatzeinrichtungen entbehrlich werden, um beim Lastwechsel eine Zwischenentlastung zu vermeiden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß im Drehmomentstrang zwischen dem Belastungs­ hebel und der Gegenmomenteinrichtung mindestens ein Drehmomentaufnehmer eingesetzt ist. Damit ist die Verwendung der Drehmoment-Normalmeßeinrichtung als Drehmoment- Kalibriermaschine auch im industriellen Einsatz möglich.

Der Belastungshebel kann ein zweiseitiger Hebel sein, an dessen beiden Hebelenden Einzelmassen aus einem Massestapel ankoppelbar sind, so daß eine Kalibrierung in beiden Drehrichtungen ermöglicht wird.

Statt dessen kann der Belastungshebel auch ein einseitiger Hebel sein, insbesondere bei preisgünstigeren Industriema­ schinen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand weiterer Unteransprüche.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Drehmoment- Normalmeßeinrichtung, wobei die Lager teilweise im Schnitt dargestellt sind,

Fig. 2 eine Rückansicht der Drehmoment-Normalmeßeinrichtung gemäß Fig. 1, teilweise als Schnitt längs der Linie II-II,

Fig. 3 eine Teilansicht der Drehmoment-Normalmeßeinrichtung in Richtung des Pfeiles III in Fig. 1,

Fig. 4 in einer vergrößerten Teil-Darstellung entsprechend der Fig. 2 und teilweise in einem senkrechten Schnitt das Hebellager der Drehmoment-Normalmeßeinrichtung und

Fig. 5 in vergrößerter Darstellung eine der beiden Lastgelen­ ke der Drehmoment-Normalmeßeinrichtung nach Fig. 1 in der Ausführung als Biegefeder.

Die in Fig. 1 dargestellte Drehmoment-Normalmeßeinrichtung weist ein Maschinenbett 1 auf, in dem ein zweiseitiger Belastungshebel 2 in einem Hebellager 3 mit horizontaler Lagerachse gelagert ist. Nahe an beiden Hebelenden des Belastungshebels 2 sind zwei Massestapel 4 angeordnet, deren scheibenförmige Einzelmassen 5 wahlweise über jeweils ein Lastgelenk 6 an den Belastungshebel 2 ankoppelbar sind.

Ein Prüfling 7, auf den ein vorgegebenes Drehmoment ausgeübt werden soll, ist auf seiner Meßseite über eine Welle 8 mit einer Spanneinrichtung 9 verbunden, die am Belastungshebel 2 im Bereich der Hebellagerung 3 befestigt ist.

Auf seiner gegenüberliegenden Nicht-Meßseite ist der Prüfling 7 über eine Welle 10 mittels einer Spanneinrichtung 11 mit einer in einer Lagerung 12 gelagerten Welle 13 verbunden, die mit einem nach unten ragenden Gegenmomenthebel 14 verbunden ist. Der Gegenmomenthebel 14 ist Teil einer in Fig. 3 in Einzelheiten dargestellten Gegenmomenteinrichtung 15. Ein elektrischer Servomotor 16 treibt über ein selbsthemmendes Getriebe 17 einen Spindeltrieb 18, der über einen horizontal verfahrbaren Wagen und eine Federeinrichtung 20 am Gegenmo­ menthebel 14 angreift. Ein die gesamte Gegenmomenteinrichtung 15 tragender Rahmen 21 ist über Linearführungen 22 am Maschinenbett 1 längsverfahrbar geführt.

Das Hebellager 3 besteht aus zwei beiderseits des Belastungs­ hebels 2 angeordneten Kreuzfedergelenken 23, die jeweils aus zwei sich kreuzenden Biegefedern 24 bestehen, die beim dargestellten Ausführungsbeispiel uhrglasförmige Querschnitte haben (Fig. 4).

Die beiden Lastgelenke 6 werden jeweils von einer senkrechten Biegefeder 25 mit uhrglasförmigem Querschnitt gebildet (Fig. 5).

Die beiden Kreuzfedergelenke 23 und die beiden Lastgelenke 6 sind als dehnungskontrollierte Gelenke ausgeführt. Ihre Biegefedern 24, 25 tragen (nicht dargestellte) Dehnungsmeß­ streifen, die zu Meßbrücken zusammengeschaltet und so kompensiert sind, daß ihr Ausgangssignal jeweils proportional dem von den Biegefedern übertragenen Biegemoment ist. Die Signale aller sechs einzelnen Biegefedern werden unter Einbeziehung ihrer relativen Widerstandsmomente in einer (nicht dargestellten) Auswerteschaltung zur Bildung eines Summensignals addiert.

Die Massestapel 4 weisen binär-geometrisch gestufte Einzelmassen 5 auf, die jeweils durch einen gesonderten Massenaktuator 26 einzeln an eine mit dem Lastgelenk 6 verbundene Koppelstange 27 anhängbar sind. Die kleinste Einzelmasse 5' jedes Massestapels 4 ist jeweils doppelt vorhanden. Eine dieser beiden kleinsten Einzelmassen 5' jedes Massestapels 4 ist leicht ausbaubar.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht jeder Massestapel 4 aus zwölf unabhängig voneinander anwählbaren Einzelmassen 5 bzw. 5', von denen jede doppelt so schwer ist wie die vorherhergehende (geometrische Reihe). Die jeweils kleinste Einzelmasse 5' ist auf exakt 2 N Gewicht abgegli­ chen. Mit diesen zwölf Einzelmassen können durch Anwahl geeigneter Kombinationen bei beispielsweise 500 mm Hebellänge Drehmomente von 1 Nm bis 1100 Nm in Stufen von 1 Nm erzeugt werden. Bei herkömmlichen Kettenmassenstapel, bei denen sich eine Massescheibe an die andere hängt, wären hierzu 1100 Massescheiben notwendig, die schon aus Platzgründen in mehrere Massestapel unterschiedlicher Nennlast aufgeteilt werden müssten.

Weil die oberste, kleinste Einzelmasse 5' jeweils doppelt vorhanden ist, können die Einzelmassen jedes Massestapels 4 einzeln gegen eine Kombination anderer Scheiben verglichen werden, um eine Selbstkalibrierung durchzuführen. Beispiels­ weise wird hierzu ein Drehmoment-Vergleichsaufnehmer geeigneter Nennlast in die Normalmeßeinrichtung eingebaut und mit der ersten, kleinsten Einzelmasse 5' zur Erzeugung von 1 Nm belastet. Nach der Meßwertnahme wird diese gegen die zweite Einzelmasse 5' ausgetauscht. Ein Vergleich der beiden Meßwerte lässt sich direkt in den Gewichtsunterschied der beiden Einzelmassen 5' umrechnen. Das Gesamtgewicht der beiden Einzelmassen 5' ist nun bekannt und kann in analoger Weise als Referenz für die Bestimmung der nächsten Einzelma­ sse 5 von 2 Nm verwendet werden. Kennt man somit deren exaktes Gewicht, so bildet die Kombination aus dieser Einzelmasse 5 und den beiden kleinsten Einzelmassen 5' die Referenz für die nächste Einzelmasse 5 zur Erzeugung von 4 Nm und so fort. Da sich nur die oberste, kleinste Einzelmasse 5' dieser Gewichtsbestimmungsmethode entzieht, kann sie ausgebaut und extern kalibriert werden.

Gegenüber den bekannten Kettenmassenstapeln ergeben sich wesentliche Vorteile: Es ergibt sich ein wesentlich größerer Lastbereich (über 1000 : 1) mit wesentlich weniger Einzelma­ ssen. Die Bauhöhe ist im Vergleich zu einem einzelnen Kettenmassenstapel wesentlich geringer; im Vergleich zu mehreren, in einem Karussell angeordneten Kettenmassenstapeln unterschiedlicher Nennlast ergibt sich ein deutlich einfacherer Betrieb. Über den gesamten Meßbereich ist eine sehr feine Lastabstufung möglich.

Mit der in Fig. 3 in Einzelheiten gezeigten Gegenmomentein­ richtung 15 wird ein dem Prüfmoment gleiches Gegenmoment erzeugt. Weil man für einen Lastwechsel mit stetigem, monotonem Momentverlauf eine bestimmte elastische Nachgiebig­ keit im Drehmoment-Übertragungsstrang benötigt, wirkt der vom Servomotor 16 angetriebene Spindeltrieb 18 nicht direkt auf den Gegenmomenthebel 14, sondern über die dazwischengeschal­ tete, zweistufige Federeinrichtung 20, die in beiden Drehrichtungen aus zwei mechanisch hintereinandergeschalteten Druckfedern 28 unterschiedlicher Federsteifigkeit besteht.

An den beiden Enden des Belastungshebels 2 sind über elektromotorische Verstellantriebe 29 verstellbare Hebelanschläge 30 angeordnet, die jeweils mit einem berührungslosen (nicht dargestellten) Wegmeßsystem versehen sind und sich auf beliebigen Abstand oder auch auf Kontakt zum Belastungshebel 2 fahren lassen. Damit ist ein Lastwechsel ohne Zwischenent­ lastung möglich, wie dies in der Kalibriertechnik gefordert wird. Beispielsweise muß bei einer Lasterhöhung von 10 Nm auf 20 Nm das Moment stetig und monoton ansteigen; es darf hierbei niemals unter 10 Nm absinken oder über 20 Nm ansteigen, während die Massenkombination des Massestapels geändert wird.

Ein Lastwechsel von beispielsweise 20 Nm auf 25 Nm erfolgt so: Zuerst wird der Servomotor 16 der Gegenmomenteinrichtung stillgesetzt. Der entsprechende Hebelanschlag 30 wird sodann auf Kontakt zum Belastungshebel 2 gefahren, so daß er z. B. ein zusätzliches Moment von 0,5 Nm erzeugt. In diesem Zustand kann der Massenwechsel stattfinden. Der Hebelanschlag 30 übernimmt die Kraftwirkung der abgehobenen Einzelmassen und hält das Moment auf 20,5 Nm konstant. Hängt man jetzt die Einzelmassen für 25 Nm an, so wird der Belastungshebel 2 vom Anschlag 30 weggezogen. Man muß jetzt lediglich die Gegenmomenteinrichtung 15 wieder einschalten und den Hebelanschlag 30 zurückfahren, dann ist der Prüfling 7 mit 25 Nm belastet. In analoger Weise erfolgen auch die Lastwechsel in fallender Richtung.

Die beschriebene Drehmoment-Normalmeßeinrichtung kann auch als Drehmoment-Kalibriermaschine im industriellen Bereich zur kontinuierlichen Kalibrierung eingesetzt werden. Hierzu werden ein oder zwei Drehmoment-Referenzaufnehmer permanent in den Momentenstrang eingebaut. Diese erfassen ebenso wie der Prüfling 7 das aufgebrachte Moment. Dabei kann auf die Verwendung der Massestapel 4 verzichtet werden; das Prüfmoment wird mit der Gegenmomenteinrichtung 15 erzeugt. Der Belastungshebel 2 wird in diesem Fall durch die beiden Hebelanschläge 30 blockiert.

Durch die Verwendung der Massestapel 4 bzw. einzelner, weniger Einzelmassen 5 aus dem vollständigen Massestapel 4 ist es möglich, die Referenzaufnehmer in eingebautem Zustand zu kalibrieren, so daß diese nicht ausgebaut und auf anderen Maschinen kalibriert werden müssen. Somit kann in einfacher Weise eine Kalibriermaschine für industrielle Anwendungen aus der beschriebenen Drehmoment-Normalmeßeinrichtung abgeleitet werden.

Claims (14)

1. Drehmoment-Normalmeßeinrichtung mit einem in einem Hebellager an einem Maschinenbett gelagerten Belastungs­ hebel, an dessen mindestens einem Hebelende Einzelmassen aus einem Massestapel über Lastgelenke ankoppelbar sind, mit einer mit dem Belastungshebel verbundenen Spannein­ richtung für die Meßseite eines Prüflings, dessen Nicht- Meßseite mit einer Gegenmomenteinrichtung zur Erzeugung eines Gegenmoments verbunden ist, dadurch gekennzeich­ net, daß das Hebellager (3) und die Lastgelenke (6) als dehnungskontrollierte Gelenke mit jeweils mindestens einer mit Dehnungsmeßstreifen versehenen Biegefeder (24, 25) ausgeführt sind, daß die Dehnungsmeßstreifen mit einer Auswerteschaltung verbunden sind, die ein dem Momentnebenschluß aller Gelenke (23, 25) entsprechendes Summensignal liefert, und daß die Gegenmomenteinrichtung (15) einen mit verstellbarer Federkraft beaufschlagbaren Gegenmomenthebel (14) aufweist.

2. Drehmoment-Normalmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hebellager (3) als Kreuzfedergelenk (23) mit jeweils zwei sich kreuzenden Biegefedern (24) ausgeführt ist.

3. Drehmoment-Normalmeßeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beiderseits des Belastungshebels (2) jeweils ein Kreuzfedergelenk (23) angeordnet ist.

4. Drehmoment-Normalmeßeinrichtung mit einem in einem Hebellager an einem Maschinenbett gelagerten Belastungs­ hebel, an dessen mindestens einem Hebelende Einzelmassen aus einem Massestapel über Lastgelenke ankoppelbar sind, mit einer mit dem Belastungshebel verbundenen Spannein­ richtung für die Meßseite eines Prüflings, dessen Nicht- Meßseite mit einer Gegenmomenteinrichtung zur Erzeugung eines Gegenmoments verbunden ist, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verstellan­ trieb (16, 17, 18) für die auf den Gegenmomenthebel (14) wirkende Federkraft mit dem Summensignal der Auswerte­ schaltung als Istwert geregelt wird.

5. Drehmoment-Normalmeßeinrichtung mit einem in einem Hebellager an einem Maschinenbett gelagerten Belastungs­ hebel, an dessen mindestens einem Hebelende Einzelmassen aus einem Massestapel über Lastgelenke ankoppelbar sind, mit einer mit dem Belastungshebel verbundenen Spannein­ richtung für die Meßseite eines Prüflings, dessen Nicht- Meßseite mit einer Gegenmomenteinrichtung zur Erzeugung eines Gegenmoments verbunden ist, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Massestapel (4) binär-geometrisch gestufte Einzelmassen (5, 5') aufweisen, die jeweils durch einen gesonderten Massenak­ tuator (26) einzeln anhängbar sind.

6. Drehmoment-Normalmeßeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die kleinste Einzelmasse (5') jedes Massestapels (4) jeweils doppelt vorhanden ist und eine der beiden kleinsten Einzelmassen 5' leicht ausbaubar ist.

7. Drehmoment-Normalmeßeinrichtung mit einem in einem Hebellager an einem Maschinenbett gelagerten Belastungs­ hebel, an dessen mindestens einem Hebelende Einzelmassen aus einem Massestapel über Lastgelenke ankoppelbar sind, mit einer mit dem Belastungshebel verbundenen Spannein­ richtung für die Meßseite eines Prüflings, dessen Nicht- Meßseite mit einer Gegenmomenteinrichtung zur Erzeugung eines Gegenmoments verbunden ist, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenmomen­ teinrichtung (15) einen über mindestens eine Federein­ richtung (20) auf den Gegenmomenthebel (14) wirkenden motorisch angetriebenen Spindeltrieb (18) aufweist.

8. Drehmoment-Normalmeßeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Spindeltrieb (18) oder ein vorgeschaltetes Übersetzungsgetriebe (17) selbsthem­ mend ausgeführt ist.

9. Drehmoment-Normalmeßeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen dem Spindel­ trieb (18) und dem Gegenmomenthebel (14) wirkende Feder­ einrichtung (20) zweistufig ist.

10. Drehmoment-Normalmeßeinrichtung mit einem in einem Hebellager an einem Maschinenbett gelagerten Belastungs­ hebel, an dessen mindestens einem Hebelende Einzelmassen aus einem Massestapel über Lastgelenke ankoppelbar sind, mit einer mit dem Belastungshebel verbundenen Spannein­ richtung für die Meßseite eines Prüflings, dessen Nicht- Meßseite mit einer Gegenmomenteinrichtung zur Erzeugung eines Gegenmoments verbunden ist, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit jeweils einem Verstellantrieb (29) versehene Hebelanschläge (30) für den Belastungshebel (2) vorgesehen sind.

11. Drehmoment-Normalmeßeinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die verstellbaren Hebelan­ schläge (30) jeweils mit einem berührungslosen Wegmeßsy­ stem versehen sind.

12. Drehmoment-Normalmeßeinrichtung mit einem in einem Hebellager an einem Maschinenbett gelagerten Belastungs­ hebel, an dessen mindestens einem Hebelende Einzelmassen aus einem Massestapel über Lastgelenke ankoppelbar sind, mit einer mit dem Belastungshebel verbundenen Spannein­ richtung für die Meßseite eines Prüflings, dessen Nicht- Meßseite mit einer Gegenmomenteinrichtung zur Erzeugung eines Gegenmoments verbunden ist, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennnzeichnet, daß im Drehmoment­ strang zwischen dem Belastungshebel (2) und der Gegenmo­ menteinrichtung (15) mindestens ein Referenzaufnehmer eingesetzt ist.

13. Drehmoment-Normalmeßeinrichtung nach einem der An­ sprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß der Bela­ stungshebel (2) ein zweiseitiger Hebel ist, an dessen beiden Hebelenden Einzelmassen (5, 5') aus jeweils einem Massestapel (4) ankoppelbar sind.

14. Drehmoment-Normalmeßeinrichtung nach einem der An­ sprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß der Bela­ stungshebel ein einseitiger Hebel ist.