DE102012112822B4 - Torque measuring system - Google Patents
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Abstract
Drehmomentmessanordnung (1) zur Messung von zwischen wenigstens zwei Elementen eines Prüflings (5) übertragenen Drehmomenten, wobei der Prüfling (5) wenigstens ein erstes Element und ein gegenüber dem ersten Element rotierbares zweites Element aufweist, mit einem Drehmomentsensor (3) mit einer Aufnahme (30) für wenigstens das erste Element des Prüflings (5) und einem Antrieb zur Einleitung einer Rotation wenigstens des zweiten Elementes des Prüflings (5) gegenüber dem ersten Element, wobei der Prüfling ein Kugellager ist, und wobei der Antrieb berührungslos ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb einen Mitnehmer (7) aufweist, der an dem zweiten Element anordenbar ist, wobei ein Innenring des Kugellagers drehfest auf die Aufnahme (30) des Drehmomentsensors (3) aufgesteckt ist, wobei der Mitnehmer (7) mit dem zweiten Element des Kugellagers rotationsfest verbunden ist und der Mitnehmer berührungslos in Rotation versetzbar ist.Torque measuring arrangement (1) for measuring torques transmitted between at least two elements of a test specimen (5), the test specimen (5) having at least a first element and a second element rotatable with respect to the first element, with a torque sensor (3) with a receptacle ( 30) for at least the first element of the test specimen (5) and a drive for initiating a rotation of at least the second element of the test specimen (5) relative to the first element, the test specimen being a ball bearing and the drive being designed in a contactless manner, characterized that the drive has a driver (7) which can be arranged on the second element, an inner ring of the ball bearing being rotatably attached to the receptacle (30) of the torque sensor (3), the driver (7) with the second element of the Ball bearing is connected in a rotationally fixed manner and the driver can be set in rotation without contact.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehmomentmessanordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The present invention relates to a torque measuring arrangement according to the preamble of
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Drehmomentmessanordnungen zur Messung von zwischen wenigstens zwei Elementen eines Prüflings übertragenen Drehmomenten, wobei der Prüfling wenigstens zwei gegeneinander rotierbare Elemente aufweist, bekannt. Derartige Drehmomentmessanordnungen weisen einen Drehmomentsensor mit einer Aufnahme für wenigstens ein erstes Element des Prüflings und einen Antrieb zur Einleitung einer Rotation wenigstens eines zweiten Elements gegenüber dem ersten Element des Prüflings auf und sind geeignet ausgebildet, ein zwischen den Elementen übertragenes Drehmoment zu messen. Eine Rotation des zweiten Elements des Prüflings gegenüber dem ersten Element wird beispielsweise manuell oder über einen Elektromotor in den Prüfling eingekoppelt, so dass ein auf das erste Element übertragenes Drehmoment messbar wird.Various torque measuring arrangements for measuring torques transmitted between at least two elements of a test object, the test object having at least two mutually rotatable elements, are known from the prior art. Such torque measuring arrangements comprise a torque sensor with a receptacle for at least a first element of the specimen and a drive for initiating a rotation of at least one second element relative to the first element of the specimen and are adapted to measure a torque transmitted between the elements. A rotation of the second element of the test object relative to the first element is, for example, coupled manually or via an electric motor into the test object, so that a torque transmitted to the first element can be measured.
Insbesondere bei der Messung sehr kleiner Drehmomente wird es als störend empfunden, dass durch eine manuelle oder elektromotorische Einkopplung der Rotation in den Prüfling eine Vielzahl von Störgrößen, die insbesondere aufgrund von Exzentrizitäten und/oder Stoßbelastungen auftreten die eine Verfälschung der Messergebnisse verursachen.In particular, when measuring very small torques, it is bothersome that by a manual or electromotive coupling of the rotation in the specimen a variety of disturbances, which in particular due to eccentricities and / or shock loads cause a falsification of the results.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Drehmomentmessanordnung zur Verfügung zu stellen, die diese aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile nicht aufweist und damit insbesondere zur Messung extrem kleiner Drehmomente geeignet ist.It is an object of the present invention to provide a torque measuring arrangement which does not have these disadvantages known from the prior art and is therefore particularly suitable for measuring extremely small torques.
Diese Aufgabe wird durch eine Drehmomentmessanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand von abhängigen Ansprüchen.This object is achieved by a torque measuring arrangement having the features of
Eine erfindungsgemäße Drehmomentmessanordnung zur Messung von zwischen wenigstens zwei Elementen eines Prüflings übertragenen Drehmomenten, wobei der Prüfling wenigstens ein erstes Element und ein gegen das erste Element rotierbares zweite Element aufweist, mit einem Drehmomentsensor mit einer Aufnahme für wenigstens das erste Element des Prüflings und einem Antrieb zur Einleitung einer Rotation des zweiten Elements des Prüflings gegenüber dem ersten Element, zeichnet sich dadurch aus, dass der Antrieb berührungslos ausgebildet ist bzw. eine Drehbewegung berührungslos einleitet.A torque measuring arrangement according to the invention for measuring torques transmitted between at least two elements of a test object, wherein the test object has at least a first element and a second element rotatable against the first element, with a torque sensor with a receptacle for at least the first element of the test object and a drive for Initiation of a rotation of the second element of the test object relative to the first element, is characterized in that the drive is formed without contact or initiates a rotational movement without contact.
Durch eine berührungslose Ausgestaltung des Antriebs zur Einkopplung der Rotation wird erreicht, dass insbesondere durch Achsversätze, Exzentrizitäten oder Stoßbelastungen induzierte Messfehler weitestgehend vermieden werden können, so dass eine präzisere Messung eines übertragenen Drehmoments möglich ist.By a non-contact embodiment of the drive for coupling the rotation is achieved that in particular by axial offsets, eccentricities or shock loads induced measurement errors can be largely avoided, so that a more precise measurement of a transmitted torque is possible.
Als Prüflinge können insbesondere Baugruppen oder Werkstücke vermessen werden, die aus wenigstens zwei gegeneinander verdrehbare oder rotierbaren Elementen bestehen. Als Prüfling können beispielsweise Wälzlager oder im allgemeinen gleitgelagerte Baugruppen, insbesondere Kugellager, Rollenlager oder Rotationsdämpfer oder andere als in sich verdrehbare bzw. einer Drehbewegung unterworfene Bauteile in Frage kommen.In particular assemblies or workpieces can be measured as test specimens, which consist of at least two mutually rotatable or rotatable elements. As a test specimen, for example, rolling bearings or generally slide-mounted assemblies, in particular ball bearings, roller bearings or rotary dampers or other as in itself rotatable or a rotational movement subject components come into question.
Um eine Messung des übertragenen Drehmoments abhängig von einer Drehzahl des zweiten Elements relativ zu dem ersten Element vornehmen zu können weist die Drehmomentmessanordnung in einer Weiterbildung eine Messanordnung zur berührungslosen Messung der Drehzahl auf.In order to be able to carry out a measurement of the transmitted torque as a function of a rotational speed of the second element relative to the first element, the torque measuring arrangement in a further development has a measuring arrangement for non-contact measurement of the rotational speed.
Eine berührungslose Drehzahlmessung kann beispielsweise optisch oder magnetisch erfolgen.A non-contact speed measurement can be done, for example, optically or magnetically.
Zur berührungslosen Einkopplung einer Rotation in das zweite Element ist vorzugsweise ein Mitnehmer gesehen, der an dem zweiten Element anordenbar ist. Der Mitnehmer ist dann seinerseits berührungslos in Bewegung bzw. Rotation versetzbar und rotationsfest mit dem zweiten Element des Prüflings verbunden.For non-contact coupling of a rotation in the second element, a driver is preferably seen, which can be arranged on the second element. The driver is then in turn contactless in motion or rotation displaceable and rotationally fixed to the second element of the specimen connected.
Über einen solchen Mitnehmer kann durch eine entsprechende Anordnung des Mitnehmers an dem zweiten Element des Prüflings eine Bewegungseinkopplung auf annähernd beliebig ausgeformte Prüflinge folgen.By means of such a driver, by means of a corresponding arrangement of the driver on the second element of the test object, a movement coupling onto approximately arbitrarily shaped test objects can follow.
Um Messwertverfälschungen durch Exzentrizitäten und Unwuchten bei der Rotation zu vermeiden ist es sinnvoll, wenn der Mitnehmer symmetrisch zu einer Rotationsachse ist und einen auf der Rotationsachse angeordneten Schwerpunkt aufweist. Ein solcher Mitnehmer kann beispielsweise als Flügelrad ausgebildet sein, das vorzugsweise in Zusammenwirkung mit einem Druckluftantrieb zur Einkopplung einer Rotation in den Prüfling verwendet wird.In order to avoid errors in the measurement due to eccentricities and imbalances in the rotation, it makes sense if the driver is symmetrical to a rotation axis and has a center of gravity arranged on the axis of rotation. Such a driver may for example be designed as an impeller, which is preferably used in conjunction with a pneumatic drive for coupling a rotation in the test specimen.
Ein entsprechendes Flügelrad kann problemlos rotationssymmetrisch und damit ohne eine Verursachung von Unwuchten an dem zweiten Element des Prüflings befestigt und durch gezieltes Anblasen mit einer Druckluftdüse in Rotation versetzt werden. Ein solcher Druckluftantrieb weist außerdem den Vorteil auf, das durch eine gezielte Drucksteuerung des Anblasdruckes eine gezielte Drehzahlregelung mit Hilfe der Drehzahlmessung möglich ist.A corresponding impeller can be easily rotationally symmetrical and thus fixed without causing imbalances to the second element of the specimen and set by selective blowing with a compressed air nozzle in rotation. Such a compressed air drive also has the advantage that by a targeted pressure control of Anblasdruckes targeted speed control using the speed measurement is possible.
Alternativ zu einem Druckluftantrieb können aber auch andere Antriebsarten, beispielsweise ein Antrieb mit einer magnetischen Ankopplung des zweiten Elements bzw. des Mitnehmers an dem Antriebselement erfolgen.As an alternative to a compressed-air drive, however, other drive types, for example a drive with a magnetic coupling of the second element or of the driver on the drive element, can also take place.
Die Messanordnung zur Drehzahlmessung ist, wie bereits erwähnt, bevorzugt als optische oder magnetische Messanordnung ausgebildet.As already mentioned, the measuring arrangement for speed measurement is preferably designed as an optical or magnetic measuring arrangement.
Eine besonders einfache optische Messanordnung ist eine Lichtschranke, die derart angeordnet ist, das ein Strahlengang der Lichtschranke bei einer Rotation des Mitnehmers zyklisch von diesem unterbrochen wird. Abhängig von der Anzahl der Unterbrechungen die einer Anzahl von Unterbrechungselementen, die beispielsweise die einzelnen Flügel des Flügelrades sein können, kann somit auf die Drehzahl des Mitnehmers und damit des zweiten Elementes geschlossen werden.A particularly simple optical measuring arrangement is a light barrier which is arranged such that a beam path of the light barrier is cyclically interrupted by the driver during a rotation of the driver. Depending on the number of interruptions that a number of interruption elements, which may be the individual wings of the impeller, for example, can thus be closed to the speed of the driver and thus the second element.
Alternativ kann auch eine magnetisch wirkende Messanordnung vorgesehen sein, bei der beispielsweise das Magnetfeld eines an dem Mitnehmer angeordneten Permanentmagneten erfasst wird.Alternatively, a magnetically acting measuring arrangement can be provided in which, for example, the magnetic field of a permanent magnet arranged on the driver is detected.
Andere Möglichkeiten für eine berührungslose Drehzahlmessung sind beispielsweise eine Drehzahlmessung mit Hilfe eines Stroboskops oder eines Beschleunigungsaufnehmers, der eine Winkelgeschwindigkeit des Mitnehmers bzw. des zweiten Elements des Prüflings erfasst.Other possibilities for non-contact speed measurement are, for example, a rotational speed measurement with the aid of a stroboscope or an accelerometer, which detects an angular velocity of the driver or of the second element of the test object.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren eingehend erläutert.The present invention will be explained in detail below with reference to an embodiment with reference to the accompanying figures.
Es zeigen:Show it:
Die Drehmomentmessanordnung
An dem Flansch
Auf die Aufnahme
Das Flügelrad
Die Drehmomentmessanordnung
Über eine geeignete Regelschleife kann über eine Regelung des an der Druckluftdüse
Die Drehmomentmessanordnung
In dieser Draufsicht ist besonders gut erkennbar, dass die Druckluftdüsen
Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass eine erfindungsgemäße Drehmomentmessanordnung
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- DrehmomentmessanordnungTorque measuring system
- 22
- Montagebasismounting base
- 33
- Drehmomentsensortorque sensor
- 55
- Prüfling/KugellagerDUT / Bearings
- 77
- Mitnehmer/FlügelradCarrier / impeller
- 99
- Druckluftdüsecompressed air nozzle
- 1111
- Messanordnung/LichtschrankeMeasuring arrangement / light barrier
- 1313
- Strahlengangbeam path
- 3030
- Aufnahmeadmission
- 3232
- Flanschflange
- 7070
- Aufnahmeadmission
- 7272
- Flügelwing
Claims (9)
Priority Applications (1)
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Family Applications (1)
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-
2012
- 2012-12-20 DE DE102012112822.7A patent/DE102012112822B4/en active Active
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |