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Die Erfindung bezieht sich auf Dynamometer mit einer in einem Gehäuse
gegen die Kraft einer Feder (Hauptfeder) längsverschiebbar geführten Zugstange,
an deren aus dem Gehäuse vorstehendem Ende die zu messende Kraft angreift und die
im Gehäuseinnern mit einem Anschlag gegen die an einem Gehäuseboden abgestützte
Hauptfeder anliegt, sowie mit Mitteln zum Übertragen der Zugstangenbewegungen auf
das im Winkel zur Zugstange geradlinig bewegliche Betätigungsglied eines seitlich
am Gehäuse angeordneten Anzeigeinstruments.
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Bei einem bekannten Drehmomentmesser mit seitlich am Gehäuse angebrachtem
Anzeigeinstrument, bei dem zwar auch durch die zu messende Kraft verursachte axiale
Bewegungen eines Verstellglieds auf ein im Winkel zu diesen Bewegungen geradlinig
bewegliches Betätigungsglied des Anzeigeinstruments übertragen werden, besteht das
Verstellglied jedoch nicht aus einer federbelasteten Schubstange, sondern aus einer
von der zu messenden Kraft in Drehung versetzten Schraube, deren Drehbewegungen
keine nachgiebige Kraft entgegenwirkt und die infolgedessen nach Aufhören der zu
messenden Kraft in jeder ihr durch sie verliehenen Stellung verbleibt. Da die Schraube
beim Verdrehen nur minimale Axialbewegungen ausführt und außerdem auf sie keine
Rückstellkraft wirkt, sind die zwischen Schraube und Anzeigeinstrument wirksamen
tSbertragungsglieder nur geringfügigen Beanspruchungen, vor allem keinen plötzlich
ihre Richtung oder ihre Intensität wechselnden, insbesondere keinen stoßartigen
Beanspruchungen, ausgesetzt.
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Im Gegensatz dazu besteht bei Dynamometern mit gegen Federkraft verschiebbarer
Zugstange, insbesondere solchen, die zum Messen größerer Kräfte bestimmt und mit
entsprechend starken Federn ausgemstet sind, die Gefahr, daß bei schnellenSinderungen
der zu messenden Kraft, vor allem bei plötzlichem Aufhören der von ihr ausgeübten
Belastung, erhebliche Stoßkräfte auf das bewegliche Betätigungsglied der Anzeigeeinrichtung
übertragen werden. Dabei kommt es leicht nicht nur zu einer unerwünschten Veränderung
in der Justierung der Anzeigevorrichtung und des Übertragungsmechanismus, sondern
oft auch zu ernstlichen Beschädigungen empfindlicher Präzisionsteile.
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Die Erfindung befaßt sich mit der Aufgabe, ein Dynamometer der eingangs
genannten Art in einer Weise zu verbessern und zu vervollkommnen, daß selbst plötzliche
und starke Veränderungen in der Richtung und in der Geschwindigkeit der Zugstangenbewegungen
keine Veränderungen in der Justierung und vor allem keine Beschädigungen von Teilen
des Übertragungsmechanismus und des Anzeigeinstruments verursachen können.
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Das wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß als Mittel zur Übertragung
der Zugstangenbewegungen eine mit der Zugstange bewegliche, gegen deren Achse geneigte
und in die Richtung der zu messenden Kraft weisende Steuerfläche dient, gegen die
das Betätigungsglied des Anzeigeinstruments federnd über eine Rolle anliegt, und
deren Träger durch eine zweite Feder (Anschlagfeder) in Richtung der zu messenden
Kraft an einen mit der Zugstange beweglichen Anschlag angedrückt wird.
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Infolge dieser Maßnahmen ist die Zugstange mit dem Betätigungsglied
des Anzeigeinstruments in keiner Bewegungsrichtung starr gekuppelt, sondern
so, daß
eine plötzliche Zunahme der zu messenden Kraft von dem mit der Zugstange beweglichen
Steuerglied elastisch aufgenommen wird, während beim plötzlichen Absinken der zu
messenden Kraft sich dieses Steuerglied vom Betätigungsglied des Anzeigeinstruments
vorübergehend absetzen kann. Damit sind schädliche Einflüsse vom Anzeigeinstrument
und von den Kupplungsgliedern zwischen ihm und der Zugstange ferngehalten und Veränderungen
in der Justierung der zusammenwirkenden Teile des Übertragungsmechanismus und der
Anzeigevorrichtung sowie Beschädigungen selbst empfindlicher Teile unmöglich gemacht.
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Die Übertragung von durch von außen auf eine Meßvorrichtung wirkenden
Kräften auf eine mit ihr verbundene Anzeigevorrichtung über eine Schrägfläche eines
Verstellglieds und eine gegen sie federnd anliegende Kugel oder Rolle am Betätigungsglied
des Anzeigeinstruments ist zwar an sich nicht neu. Jedoch befindet sich eine solche
Übertragung bei einer Vorrichtung zum Anzeigen des Größtmaßes von kleinen, schnellen
Bewegungen, bei der die Schrägfläche Teil einer kippbeweglichen Platte ist, die
mit einer feststehenden Platte einen Keilspalt begrenzt, in den die Kugel oder Rolle
durch eine Feder mehr oder weniger tief bis zum Festklemmen eingeschoben wird. Die
bekannte Vorrichtung ist zur kontinuierlichen Übertragung der auch in ihrer Richtung
wechselnden Längsbewegungen des von der zu messenden Kraft angegriffenen Verstellglieds
weder bestimmt noch geeignet; sie ermöglicht nur das einmalige Festhalten des End-
bzw. Höchstbetrages einer Vielzahl von schnell aufeinanderfolgender Verstelleiníiüsse
und bedarf zur Vorbereitung für einen neuen Meßvorgang der Zurückführung in ihre
Ausgangslage durch zusätzliche Hilfsmittel und zusätzlichen Kraftaufwand.
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Zwei Ausführungsbeispiele für den Gegenstand der Erfindung sind in
der Zeichnung dargestellt und seien anschließend näher beschrieben. Es zeigt F i
g. 1 das erste Ausführungsbeispiel des Dynamometers in teilweisem Längsschnitt,
Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie A-A in Fig. 1, F i g. 3 das zweite Ausführungsbeispiel
in teilweisem Längsschnitt, Fig.4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 3,
Fig. 5 eine Einzelheit im Schnitt nach der Linie V-V in Fig. 4 sowie Fig. 6 einen
Schnitt nach der Linie VI-VI in Fig. 5.
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Das Dynamometer hat ein zylindrisches Gehäuse 1, an dessen einem
Ende ein Befestigungsbügel 2 angeordnet ist. Am anderen Ende befindet sich ein in
ein Gewinde 3 eingeschraubter Ring4, dessen äußere Endfläche mit einer Bodenplatte
5 abgedeckt ist. Durch diese Bodenplatte hindurch erstrecken sich einige Befestigungsbolzen
6, die in den Ring 4 eingeschraubt sind. Die Zugstange 7 hat ein Loch 8 für einen
Befestigungsbolzen od. dgl. Mit Hilfe der Organe 2, 7 und 8 ist das Dynamometer
zwischen zwei Teilen eingespannt, zwischen denen die Zugkraft oder Belastung gemessen
werden soll.
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Die Zugstange besitzt ein Gewinde 9, dessen Außendurchmesser ungefähr
gleich dem Durchmesser des übrigen Teils der Zugstange ist. Auf das Gewinde 9 sind
ein Kolben 10 und ein Ring 11 aufgeschraubt,
die zusammen einen
Anschlag für die Zugstange 7 umgebende kraftaufnehmende Tellerfedern 12 bilden.
Das Federpaket stützt sich am entgegengesetzten äußeren Ende gegen einen Ring 13
ab, der am Bodenring 4 aufliegt. Durch mit dem Ring 13 verbundene dünne Schienen
13 a sind die Tellerfedern 12 am Umfang geführt.
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Das Gehäuse hat einen festen Innenflansch 14.
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Zwischen diesem und dem Kolben 10 ist eine Tellerfeder 16 angeordnet,
die als Stoßschutz beispielsweise für den Fall dient, daß das an die Zugstange angehakte
Seil od. dgl. reißt oder die Belastung schnell abnimmt. In diesem Fall würde die
Zugstange 7 durch die gespannten Tellerfedern 12 nach innen geschleudert werden.
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Bei einem Zug an der Zugstange 7 wird diese unter Zusammendrückung
der Tellerfedern 12 nach außen gezogen. Der der Zugkraft oder dem Gewicht entsprechende
Verschiebeweg soll gemessen werden.
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Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 sind dazu folgende Vorrichtungen
vorgesehen: Am inneren Ende der Zugstange 7 ist mittels einer Schraube 20 ein Halter
21 starr befestigt, auf dem um eine Schwenkachse 22 ein Übertragungsorgan in Form
eines einarmigen Hebels 23 mit einer unteren Steuerfläche 24 gelagert ist. Zwischen
dem freien Ende des Hebels 23 und dem unteren Teil des Halters 21 sind Zugfedern
25 angeordnet, die den Hebel 23 gegen einen am Halter 21 angeordneten verstellbaren
Anschlag andrücken, der im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem Zapfen 26
besteht, der exzentrisch auf einem im Halter 21 drehbar angeordneten Bolzen27 sitzt.
Dieser ist in eingestellter Drehlage durch eine Mutter 28 verriegelbar. Der Hebel
23 mit der Steuerfläche 24 wird in bezug auf die Längsrichtung der Zugstange 7 in
einer schräg nach oben gerichteten Lage gehalten.
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Gegen die Steuerfläche 24 stützt sich eine Rolle 29 ab, die auf einer
Spindel 30 drehbar gelagert ist. Die Spindel erstreckt sich nach außen aus dem Dynamometergehäuse
1 heraus in einen schräg nach unten gerichteten rohrförmigen Anbau 50, der am Gehäuser
dicht angeschweißt ist. Am äußeren Ende des Anbaus 50 ist der Boden 51 eines Zeigergehäuses
mit großem Durchmesser dicht angeschweißt, in dem ein Zeigergerät hinter einer dicht
befestigten Glasscheibe 52 angeordnet ist. Am Boden 51 ist ein Führungsrohr 53 befestigt,
durch das sich die Spindel 30 erstreckt.
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Die Spindel 30, die an ihrem äußeren Ende ein steiles Flachgewinde31
hat, ist axial verschieblich auf einer Kugellaufbahn 32 in einer im Führungsrohr
53 angeordneten Buchse 33 gelagert. Ein Ring 34 ist mittels einer Sperrschraube
35 auf der Spindel 30 befestigt. Die Sperrschraube ist in einer Längsnut 36 im Führungsrohr
53 beweglich, so daß die Spindel 30 bei ihrer durch die Steuerfläche 24 hervorgerufenen
Axialbewegung gegen Drehung gesichert ist.
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Zwischen dem Ring 34 und dem Außenring eines im Führungsrohr 53 angebrachten
Kugellagers 37 ist eine Feder 38 angeordnet, die bestrebt ist, die Spindel 30 nach
innen zu verschieben und die Rolle 29 an der Steuerfläche 24 zu halten.
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Auf das Gewinde 31 ist eine Hülse 39 geschraubt, die mittels einer
darauf geschraubten Scheibe 40 am Innenring des Kugellagers 37 befestigt und dadurch
gegen Axialverschiebung gesichert ist, wenn
sie bei der Axialverschiebung der Spindel
30 vom Gewinde 31 gedreht wird. Auf der Scheibe 40 ist ein Zeiger 41 befestigt,
der somit der Drehbewegung der Hülse 39 folgt, so daß die der Zusammendrückung der
Dynamometerfedern 12, also der Belastung oder dem Gewicht entsprechende Axialverschiebung
der Spindel 30 an einer Skala abgelesen werden kann, die an dem Zwischenboden 54
des Zeigergehäuses angebracht ist.
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Zwischen dem Ring 34 und der Hülse 39 ist eine Schraubenfeder 42
eingespannt, die bestrebt ist, die Hülse in Richtung zur Nullage des Zeiger 41 zu
drehen.
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Die Neigung der Steuerfläche 24 zur Längsachse der Zugstange 7 beträgt
beispielsweise zwischen 10 und 450, vorzugsweise zwischen 15 und 300. Die Spannung
der Federn 25 ist genügend groß, um den Hebel 23 in steter Berührung mit dem Zapfen
26 zu halten und im Gebrauch des Dynamometers den Druck zwischen der Steuerfläche
24 und der Rolle 29 zu überwiegen. Die Steuerfläche 24 verhält sich dabei wie ein
am Halter 21 angeordneter Teil, d. h., sie folgt den Verschiebebewegungen der Zugstange
7.
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Die Federn 25 haben einerseits die Aufgabe, eine Feineinstellung der
Neigung der Steuerfläche mit Hilfe des Exzenterzapfens 26 zu ermöglichen, und bilden
andererseits einen Schutz gegen Stoßschäden, wenn die Belastung oder das Gewicht
plötzlich aufhören oder sich stark ändern. Dabei wird die Zugstange 7 durch die
Tellerfedern 12 schnell nach innen geschleudert, und die darauffolgende kräftige
Verzögerung wird dann durch die Federn 25 weich gedämpft, die nur so stark zu sein
brauchen, daß sie immer die normale Berührung zwischen den Teilen 23 und 26 sicherstellen.
Im Ausführungsbeispiel sind zwei Federn angeordnet, und zwar je eine an einem Ende
eines am Hebel 23 angebrachten Querstücks 25 a. Diese Federn können durch eine oder
mehrere auf den Hebel wirkende Druckfedern oder durch eine auf der Schwenkachse
22 angebrachte Torsionsfeder ersetzt werden.
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Im zweiten Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 bis 6 sind alle Teile,
mit Ausnahme der in dem von den Tellerfedern 12 abgekehrten Raum pa des Dynamometergehäuses
befindlichen Teile, in gleicher Weise ausgebildet wie in F i g. 1. Jedoch ist hier
das mit der Steuerfläche 24 für die Rolle29 versehene Obertragungsorgan längsverschieblich
in Richtung der Zugstangenachse in einer Verlängerung 53 a des Führungsrohres 53
geführt. Die Verlängerung 53 a erstreckt sich in den Raum 1 a hinein. Sie ist somit
unabhängig von den Verschiebebewegungen der Zugstange 7. Die Zugfedern 25 sind zwischen
dem Übertragungsorgan und dem hülsenförmigen Teil 53 a angeordnet. Das somit federbeeinflußte
tÇbertragungsorgan besteht hier aus einer Stange 93, in die eine mit der Steuerfläche
24 versehene, etwa sektorförmige Platte 93 a eingreift. Die Stange 93 ist in einer
oberen und unteren Öffnung im Teil 53 a geführt und in der Längsrichtung der Zugstange
7 verschieblich. An ihrem der Zugstange zugekehrten Ende hat sie ein Innengewinde
59 (Fig. 5), in das eine Stellschraube 60 eingeschraubt ist, deren Kopf 61 durch
die Federn 25 gegen das Ende der Zugstange7 oder gegen einen mit dieser verbundenen
besonderen Teil 62 gehalten wird, so daß die Teile 93, 93 a an den normalen Längsbewegungen
der Zugstange7 teilnehmen. Die Federn 25 bilden wie
im ersten Ausführungsbeispiel
einen Stoßschutz für die Übertragungsorgane.
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Je eine Feder 25 greift an einem am Ende der Stange 93 angeordneten
Querstück 25 a an. Die Platte 93 a hat einen kreisbogenförmigen Rücken 65, der in
einer entsprechend ausgebildeten seitlichen Aussparung 66 der Stange 93 geführt
ist (Fig. 5 und 6). Auf einer Seite der Platte 93 a befindet sich eine im Querschnitt
winkelförmige, bogenförmige Nut 67. Eine in die Stange 93 eingeschraubte Sperrschraube
68 besitzt eine kegelförmige Spitze, welche gegen die der Stange 93 zugekehrte Schrägseite
der Nut 67 anliegt und beim Einschrauben den Rücken der Platte gegen den Grund der
Aussparung 66 der Stange andrückt Durch Lösen der Schraube 68 kann durch Verschwenken
der Platte 93 a die gewünschte Schräglage der Steuerfläche 24 eingestellt werden,
was nur beim Zusammenbau der Teile notwendig ist.
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Die Feineinstellung der Schräglläche 24 in bezug auf die Rolle 29
erfolgt sonst mit Hilfe der Stellschraube 60, die in eingestellter Lage durch eine
Gegenmutter 69 gesichert wird.