DE10114338B4 - Adaptionsflansch - Google Patents
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Abstract
Adaptionsflansch zur Koppelung einer Wellenkupplung, vorzugsweise Ganzstahlkupplung, mit einem Drehmomentaufnehmer im Zuge einer Drehmomentübertragung, bestehend aus einer drehsteifen, biegeelastischen Wellenkupplung und einer Drehmoment-Meßkupplung, dadurch gekennzeichnet, dass der Adaptionsflansch (13, 23, 33) durch einen hauptsächlich radialen Freistich (13a, 23a, 33a) in zwei mittig miteinander verbundene Teilflansche (13b, 23b, 33b) aufgeteilt ist, wobei ein Pressdeckel (5) in die mittige Ausnehmung (5a) des Adaptionsflansches eingesetzt ist.Adapter flange for coupling a shaft coupling, preferably all-steel coupling, with a Drehmomentaufnehmer in the course of a torque transmission, consisting of a torsionally rigid, flexible elastic shaft coupling and a torque-measuring coupling, characterized in that the adaptation flange (13, 23, 33) by a mainly radial undercut (13a , 23a, 33a) is divided into two partially interconnected partial flanges (13b, 23b, 33b), wherein a press cover (5) is inserted into the central recess (5a) of the adapter flange.
Description
Die Erfindung betrifft einen Adaptionsflansch zur Koppelung einer Wellenkupplung (Ganzstahlkupplung) mit einem Dehnungsaufnehmer im Zuge einer Drehmomentübertragung, bestehend aus einer drehsteifen, biegeelastischen Wellenkupplung und einer Drehmoment-Meßkupplung. Der Dehnungsaufnehmer dient dazu, eine drehmoment-proportionale Oberflächendehnung mittels Dehnungsmeßstreifen zu messen. Dabei ist für eine zuverlässige Messung ein homogener Dehnungsverlauf Bedingung.The The invention relates to an adapter flange for coupling a shaft coupling (All-steel coupling) with an extensometer in the course of a torque transmission, consisting of a torsionally rigid, flexurally elastic shaft coupling and a torque-measuring clutch. The extensometer serves to provide a torque-proportional surface strain by means of strain gauges too measure up. It is for a reliable one Measurement of a homogeneous strain curve condition.
Beim Einsatz der Dehnmeßstreifentechnik zur Messung der drehmomentproportionalen Oberflächendehnung müssen u. a. folgende Kriterien erfüllt sein:
- – Die vorhandene Oberflächendehnung aufgrund des einwirkenden Drehmomentes muß unterhalb der plastischen Deformation des Aufnehmers liegen.
- – Die Dehnmeßstreifen müssen auf das Aufnehmermaterial abgestimmt sein (gleiche Wärmeausdehnungskoeffizienten).
- – Die Applikation muß dergestalt gewählt werden, daß Störgrößen (Temperatur, Biegung, Axialkraft) weitgehend kompensiert werden, andrerseits aber das Drehmoment mit möglichst hoher Empfindlichkeit gemessen wird.
- – Möglichst hohe Anzahl von Dehnmeßstreifen, um evtl. Inhomogenitäten (Krafteinleitung, Reaktionskräfte) auszugleichen, was zu hohen Kosten führt.
- – Homogener Dehnungsverlauf – keine punktuelle und unsymmetrische Krafteinleitung
- - The existing surface strain due to the applied torque must be below the plastic deformation of the transducer.
- - The strain gauges must be matched to the transducer material (same thermal expansion coefficients).
- - The application must be chosen such that disturbances (temperature, bending, axial force) are largely compensated, but on the other hand, the torque is measured with the highest possible sensitivity.
- - As high as possible of strain gauges to compensate for any inhomogeneities (force, reaction forces), which leads to high costs.
- - Homogeneous expansion curve - no punctiform and asymmetrical force application
Im
Stand der Technik in Gestalt der
Die
Bei der Integration einer Meßwelle (eines Dehnungsaufnehmers) in einen vorhandenen Wellenstrang existiert stets das Problem des Versatzausgleichs zwischen beiden Wellenenden. Abhilfe kann dabei entweder durch einen entsprechend hohen Aufwand bei der Ausrichtung der Wellen und der Fertigung der Einzelkomponenten oder durch geeignete Wellenausgleichskupplungen geschaffen werden.at the integration of a measuring shaft (an extensometer) exists in an existing shaft train always the problem of offset compensation between the two shaft ends. Remedy can be either by a correspondingly high cost in the alignment of the shafts and the production of the individual components or by suitable shaft compensation couplings.
Durch spielbehaftete Ausgleichskupplungen wie Bogenzahnkupplungen können versatzbedingte Reaktionskräfte (Reibung-Schmierung), die auf den Dehnungsaufnehmer einwirken, sehr gering gehalten werden. Evtl. Einflüsse auf die Meßgröße Drehmoment werden somit weitgehend verhindert.By backlash-compensated couplings such as curved tooth couplings can cause reaction forces due to offset (friction lubrication), which act on the extensometer, are kept very low. Possibly. influences to the measured variable torque are thus largely prevented.
Bei absolut spielfreien Ausgleichskupplungen wie beispielsweise Ganzstahlkupplungen treten versatzbehaftete Reaktionskräfte auf, die wesentlich oberhalb derjenigen spielbehafteter Systeme liegen. Durch die punktuelle Krafteinleitung, d. h. die Verschraubung des Lamellenpaketes, herrscht eine inhomogen Dehnungsverteilung im Adaptionsflansch und somit im Dehnungsaufnehmer vor. Zusätzlich können durch die Kombination unterschiedlicher Versatzarten unsymmetrische Dehnungsverläufe an den Meßpunkten (DMS) auftreten, die eine Fehlerkompensation durch geeignete Applikation unmöglich machen. Als Folge hiervon werden dem tatsächlichen Meßsignal reaktionsbedingte Störsignale überlagert, die die Gesamtgenauigkeit eines vorliegenden Meßsystems reduzieren.at absolutely backlash-free compensating couplings such as all-steel couplings Occur offset reaction forces that are significantly above those of game-based systems. By the punctual Force introduction, d. H. the screw connection of the disk set prevails an inhomogeneous strain distribution in the adapter flange and thus in the extensometer before. In addition, through the combination of different types of offset asymmetrical strain curves at the measuring points (DMS), the error compensation by suitable application to make impossible. As a consequence, reaction-related interference signals are superimposed on the actual measurement signal, which reduce the overall accuracy of a present measurement system.
Die Adaption von Ganzstahlkupplungen mit entsprechenden Dehnungsaufnehmern erfolgt in der Regel durch einfache, möglichst kurzbauende Adaptionsflansche. Diese können die punktuell und ungleichförmig eingeleiteten Kräfte aufgrund der Anbindung der Lamellenpakete nur unzureichend homogenisieren. Als Folge hieraus treten bei der Kombination entsprechender Verlagerungskomponenten Meßfehler auf, die sich entsprechend Bild 3 darstellen.The Adaptation of all-steel couplings with corresponding strain transducers As a rule, this is done by means of simple, as short as possible adaption flanges. these can the punctiform and non-uniform initiated forces due to the connection of the disk packs only insufficiently homogenize. As a result, occur in the combination of corresponding displacement components measurement error on, which are shown in Figure 3.
Durch eine Rotation der Kupplung im voll verlagerten Zustand treten, bezogen auf die ensprechende Winkelpositionen (X-Achse), die dargestellten Nullpunktverschiebungen (Y-Achse) auf. Ermittelte Meßwerte (Drehmomente) wären somit bei Rotation der Kupplung mit einem schwellenden Signal mit dem dargestellten Pegel überlagert.By a rotation of the clutch in the fully displaced state, related on the ensprechende angular positions (X-axis), the illustrated Zero offsets (Y axis). Determined measured values (torques) would be like that upon rotation of the clutch with a swelling signal with the superimposed level shown.
Aufgabe der Erfindung ist es, den durch die einwirkenden Reaktionskräfte verursachten Meßfehler mindestens erheblich zu verringern.task The invention is caused by the acting reaction forces measurement error at least significantly lower.
Dies geschieht durch eine neue erfindungsgemäße Gestaltung des Adaptionsflansches. Damit werden die von der Ausgleichskupplung erzeugten, unerwünschten Reaktionskräfte vom Dehnungsaufnehmer entkoppelt. Hierdurch kann die volle Verlagerungsfähigkeit der eingesetzten Ausgleichskupplung in Anspruch genommen werden, ohne erhöhte Meßfehler in Kauf nehmen zu müssen.This is done by a new design according to the invention of the adaptation flange. In order to the unwanted reaction forces generated by the compensating coupling are decoupled from the extensometer. As a result, the full displacement capability of the compensating coupling used can be claimed, without having to accept increased measurement errors.
Das Wesen der Erfindung ergibt sich aus dem Patentanspruch 1 und wird nach den Unteransprüchen weitergebildet. In der nachfolgenden Beschreibung sind anhand von Bildern von einer bekannten und von erfindungsgemäßen Bauformen des Adaptionsflansches Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Darin zeigen The Essence of the invention results from the patent claim 1 and is according to the subclaims further training. In the following description are based on Pictures of a known and inventive designs of Adapter flange embodiments of the invention. Show in it
Bild 1 eine Drehmoment-Meßkupplung in Kombination mit einer Ganzstahl-Kupplung nach dem St. d. T. mit einem herkömmlichen Adaptionsflansch kurzer Bauform;image 1 a torque measuring coupling in combination with an all-steel coupling after the St. d. T. with a usual Adapter flange short design;
Bild 2 einen Adaptionsflansch kurzer Bauform herkömmlicher Bauart;image 2 an adapter flange short design of conventional design;
Bild 3 den Meßfehler aufgrund von Achsversatz im Leerlauf, ohne zusätzliche Drehmomentbelastung bei Verwendung eines herkömmlichen Adaptionsflansches;image 3 the measurement error due to axial misalignment, without additional torque load when using a conventional Adaptionsflansches;
Bild 4 die Anordnung von Bild 1 unter Verwendung einer ersten Ausführung form des erfindungsgemäßen Adaptionsflansches;image Fig. 4 shows the arrangement of Fig. 1 using a first embodiment the adaptation flange according to the invention;
Bild 5 einen erfindungsgemäßen Adaptionsflansch mit Preßdeckel;image 5 shows an adaptation flange according to the invention with press cover;
Bild 6 den Meßfehler aufgrund von Achsversatz bei Verwendung eines erfindungsgemäßen Adaptionsflansches;image 6 the measurement error due to axial misalignment when using an adaptation flange according to the invention;
Bild 7 eine abgeänderte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Adaptionsflansches;image 7 a modified Embodiment of the adaptation flange according to the invention;
Bild 8 eine Explosionsdarstellung einer Anordnung mit einem erfindungsgemäßen Adaptionsflansch.image 8 an exploded view of an arrangement with an adaptation flange according to the invention.
In
der herkömmlichen
Anordnung von Bild 1 sind mit
Bild 2 zeigt in einer Draufsicht und zwei Schnitten A-A und B-B den herkömmlichen Adaptionsflansch.image Fig. 2 shows in plan view and two sections A-A and B-B the conventional one Adaptionsflansch.
Die Meßergebnisse nach Bild 3 wurden von einer herkömmlichen Kupplung mit einem Nennmoment von 1600 Nm genommen. Eine Variation des Meßsignals für das Fehlermoment von ± 27 Nm, wie in Bild 3 dargestellt, entspricht somit einem Meßfehler von ±1,7% vom Nennmoment der Kupplung.The Measurement results After picture 3 were from a conventional clutch with a Nominal torque of 1600 Nm taken. A variation of the measuring signal for the Error torque of ± 27 Nm, as shown in Figure 3, thus corresponds to a measurement error of ± 1.7% from nominal torque of the coupling.
Nach
Bild 4 wurde jeder Adaptionsflansch
Nach
Bild 5 ist in Ansicht und in Schnitten A-A und B-B der Adaptionsflansch
Bild
6 zeigt die Meßergebnisse
bei einer Messung analog der nach Bild
In
Bild 7 ist in Ansicht und in Schnitten A-A und B-B ein Adaptionsflansch
Dieser erfindungsgemäße Adaptionsflansch erfährt eine zusätzliche Schwächung hinsichtlich der Axial- und Radialsteifigkeit. Hierdurch kann eine stärkere Entkoppelung der Störgrößen erreicht werden. Anwendung findet diese Ausgestaltung vor allem bei großen Abmessungen oder bei extremen kupplungsbedingten Reaktionskräften.This inventive adaptation flange undergoes a additional weakening in terms of axial and radial stiffness. This can be a more Decoupling of the disturbances achieved become. Application finds this embodiment, especially for large dimensions or at extreme clutch reaction forces.
Durch weitere Reduzierung der Flanschsteifigkeit in Axialrichtung, sowie Verlagerung der Preßpassung auf den Außendurchmesser des Preßdeckels kann eine absolute Entkoppelung der Reaktionskräfte erfolgen, gleichzeitig muß jedoch eine zusätzliche Reduzierung der Gesamtsteifigkeit akzeptiert werden. Hierdurch können Lamellenpakete mit hoher Steifigkeit (großer Leistungsdichte) ohne zusätzliche Erhöhung des Meßfehlers mit DMS-Meßnaben gekoppelt werden. Gleichzeitig bleibt die volle Verlagerungsfähigkeit der eingesetzten Aus gleichskupplungen erhalten, d. h. ohne jeglichen Kompromiß bzgl. Meßgenauigkeit und Kosten.By further reduction of the flange stiffness in the axial direction, as well Displacement of the interference fit on the outside diameter of the press cover can be an absolute decoupling of the reaction forces, simultaneously must however an additional Reduction in overall stiffness can be accepted. This allows lamella packages with high rigidity (large Power density) without additional increase the measurement error with strain gage hubs be coupled. At the same time, the full ability to shift remains the used compensating couplings obtained, d. H. without any Compromise regarding measurement accuracy and costs.
Bild
8 zeigt eine Explosionsdarstellung, wobei die Einzelheiten des Adaptionsflansches
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DE10114338A1 DE10114338A1 (en) | 2002-09-26 |
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DE102022001458A1 (en) | 2022-04-26 | 2023-10-26 | Chr. Mayr Gmbh + Co. Kg | Torque measuring coupling |
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DE19936293A1 (en) * | 1999-08-02 | 2001-02-15 | Hbm Mes Und Systemtechnik Gmbh | Torque sensor |
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2001
- 2001-03-23 DE DE10114338A patent/DE10114338B4/en not_active Expired - Lifetime
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