DE19616312A1 - Kalibriervorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum kalibrieren eines Kraftsensors oder einer Meßeinrichtung mit Kraftsensor.

Sie ist geeignet zur Kalibrierung von Kraftsensoren, die praktisch ohne Weg- oder Formänderung unter Krafteinwirkung eine physikalische Größe, z. B. den elektrischen Widerstand, die elektrische Kapazität, die Induktivität oder eine elektrische Spannung ändern. Solche Sensoren sind beispielsweise Dehnungsmeßstreifen.

Ein Bedarf zur normgerechten Kalibrierung von Kraftsensoren auf einfache Weise tritt beispielsweise im Rahmen der Qualitätskontrolle bei der Fertigung von Serienproduk­ ten, wie beispielsweise Leitungsschutzschaltern auf.

Ein in der Praxis übliches Vorgehen besteht darin, Sensoren oder Meßgeräte zur Kali­ brierung an den jeweiligen Hersteller oder ein autorisiertes Labor zu senden. Dieses Vorgehen hat jedoch den Nachteil, daß beim Kalibrieren nicht die gesamte Meßkette vom Sensor bis zur Anzeige berücksichtigt wird, auch nicht der Einbauort beziehungs­ weise die Einbaulage der Sensoren in einer Meßeinrichtung.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kalibriervorrichtung anzugeben, die es ermöglicht, Kraftsensoren oder Kraftmeßgeräte in Einbaulage und im Einklang mit einschlägigen Normen, insbesondere der Norm DIN 150 9000 ff. zu kalibrieren.

Diese Aufgabe wird durch eine Kalibriervorrichtung mit den in Anspruch 1 angegebe­ nen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in weiteren Ansprüchen an­ gegeben.

Mit der Vorrichtung ist es einem Anwender von Kraftsensoren möglich, eine Kraftmeß­ kette rückführbar auf ein anerkanntes nationales Normal, nämlich ein geeichtes Ge­ wicht, zu kalibrieren. Der Prüfling wird in simulierter Gebrauchslage in die Vorrichtung eingesetzt und kalibriert. Der Kalibriervorgang kann jederzeit in normgerechter und einfacher Weise und damit auch kostengünstig durchgeführt werden.

Eine ausführlichere Beschreibung der Erfindung erfolgt nachstehend anhand von in den Zeichnungsfiguren dargestellten Ausführungsbeispielen.

Es zeigen

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung der Kalibriervorrichtung,

Fig. 2 Details einer möglichen Ausgestaltung,

Fig. 3 eine Seitenansicht der in Fig. 2 gezeigten Ausgestaltung und

Fig. 4 Detaildarstellung möglicher Vorrichtungen zur Auflage geeichter Gewichte.

Fig. 1 zeigt eine Prinzipdarstellung einer Kalibriervorrichtung in Frontansicht. Mit ge­ strichelten Linien ist ein in die Kalibriervorrichtung eingesetzter Prüfling 1 dargestellt. Der Prüfling 1 ist ein Meßkopf 7 mit einem Kraftsensor 8, auf dem über eine Hebel­ anordnung 9 eine Kraft F einleitbar ist. Der Sensor 8 ist über eine Meßleitung 5 mit ei­ ner Auswerte- und Anzeigeeinrichtung 18 verbunden.

Die Kalibriereinrichtung weist ein Stativ 2 mit höhenverstellbaren Füßen 3 auf. Mit Hilfe der verstellbaren Füße 3 und unter Beachtung der Anzeige einer Dosenlibelle 4 ist das Stativ 2 ausrichtbar.

Der Prüfling 1 ist auf einer Aufnahmeplatte 6, die mit dem Stativ 2 verbunden ist, in seiner - im praktischen Meßeinsatz gegebenen - Einbaulage angeordnet.

Die Kalibriervorrichtung weist außerdem ein Wägekreuz 10 auf, das über ein reibungs­ armes Lager 11 mit dem Stativ 2 verbunden ist. Als Lager 11 ist beispielsweise ein Wälzlager geeignet.

Das Wägekreuz 10 wird durch waagerechte Wägebalkenabschnitte 12, 13 und senk­ rechte Balken 14, 15 gebildet. Der erste senkrechte, nach unten weisende Balken 14 ermöglicht es, eine von den Wägebalkenabschnitten 12, 13 ausgehende Zug- oder Druckkraft auf den Kraftsensor 8 zu übertragen. Im dargestellten Beispiel erfolgt die Übertragung der Druckkraft über die Hebelanordnung 9 des Meßkopfs 7. Der zweite senkrechte, nach oben weisende Balken 15 wirkt hier als Zeiger vor einer Null-Markie­ rung 16, die am Stativ 2 angebracht ist und die lotrechte Lage der senkrechten Bal­ ken 14, 15 des Wägekreuzes 10 angibt. Im oberen Bereich des Stativs 2 ist außerdem eine Arretiervorrichtung 17 angeordnet, die auf den senkrechten Balken 15 wirkt und eine Arretierung des Wägekreuzes 10 während Einstellarbeiten ermöglicht.

An den freien Enden der Wägebalkenabschnitte 12, 13 ist jeweils mittels einer geeich­ ten Masse 20 eine Kraft F einleitbar, wobei im dargestellten Beispiel eine am ersten Wägebalkenabschnitt 12 eingeleitete Kraft als Druckkraft auf den Sensor 8 wirkt. Durch alternative Krafteinleitung am zweiten Wägebalkenabschnitt 13 kann eine Zugkraft auf den Sensor 8 ausgeübt werden.

Fig. 2 zeigt die Frontansicht und Fig. 3 die Seitenansicht eines Ausschnitts aus einer möglichen Ausgestaltung der in Fig. 1 prinzipiell dargestellten Kalibriervorrichtung.

Aus den Fig. 2 und 3 ist unter anderem eine Gestaltung der Arretiervorrichtung 17 ersichtlich, sowie ein Flansch 23 zur höhenverstellbaren Verbindung der Aufnahme­ platte 6 mit dem Stativ 2. Außerdem ist in Fig. 2 ein Teller 19 am freien Ende des zweiten Wägebalkenabschnitts 13 zur Auflage eines geeichten Gewichts dargestellt.

Fig. 4 zeigt ebenfalls einen Teller 19, hier am freien Ende des ersten Wägebalkenab­ schnitts 12. Die Teller 19 weisen gestufte Vertiefungen 22 auf, die eine zentrierte Auf­ lage von Gewichten 20 mit jeweils unterschiedlichem Durchmesser ermöglichen.

Fig. 4 zeigt außerdem eine zum Teller 19 alternative Vorrichtung zur Auflage eines Gewichts 20. Diese Vorrichtung weist einen Becher 24 auf, in welchem das Gewicht 20 geführt wird. Der Wägebalken ist an seinem Ende mit einer praktisch punktförmigen Auflagestelle 25 für das Gewicht 20 versehen. Mit einer solchen Vorrichtung kann die Präzision der Kalibrierung gesteigert werden.

Wie aus den Zeichnungsfiguren 1 bis 4 ersichtlich ist, beruht der Aufbau der Kalibrier­ vorrichtung auf dem Prinzip des Wägebalken bzw. des Hebelgesetzes. Das besagt daß bei einem Verhältnis 1 : 1 der wirksamen Hebellängen, z. B. Wägebalkenabschnitt 12/ senkrechter Hebel 14, die durch ein geeichtes Gewicht 20 eingeleitete Kraft F gleich der Kraft am Prüfling 1 ist. Es versteht sich, daß auch ein anderes be­ kanntes Hebelverhältnis gewählt werden kann und eine entsprechende Umrechnung des Meßwertes vorgenommen werden kann.

Ein Kalibrierablauf unter Verwendung der Kalibriervorrichtung weist folgende Schritte auf:

• a) Kalibriervorrichtung mit Hilfe der Dosenlibelle 4 ausrichten;
• b) Kalibriervorrichtung mit den Ausgleichsgewichten - ohne Belastung bzw. Berüh­ rung des Wägebalkens 10 - ausbalancieren;
• c) Arretieren des Wägekreuzes 10;
• d) Einsetzen des Prüflings 1 in die vorbereitete Aufnahme 6, entsprechend der vor­ gesehenen Gebrauchslage bzw. Krafteinwirkung;
• e) Aufsetzen des Gewichtes 6 und Freigeben des Wägekreuzes 10;
• f) Vergleich der Meßanzeige mit der Prägung des geeichten Gewichtes 6; bei Kraft­ anzeigen (N) muß das Gewicht entsprechend umgerechnet werden;
• g) gegebenenfalls Aufnahme mehrerer Meßpunkte unter Verwendung unterschiedli­ cher Gewichte.

Claims (12)

1. Vorrichtung zum Kalibrieren eines Kraftsensors (8) oder einer Meßeinrichtung mit Kraftsensor (7, 8) die als Prüfling (1) anordenbar sind,

• a) mit einem Stativ (2), an dem eine Aufnahmeplatte (6) für den Prüfling (1), eine Wägebalkenanordnung (10 bis 15) und eine Arretiervorrichtung (17) befestigt sind,
• b) wobei die Wägebalkenanordnung (10 bis 15) waagerechte Wägebalkenab­ schnitte (12, 13) aufweist, die wenigstens an einem freien Ende eine Aufnah­ mevorrichtung (19) bzw. (24, 25) für geeichte Gewichte (20) tragen,
• c) und mit einer Hebelanordnung (9, 10) zur Einleitung einer vom geeichten Ge­ wicht (20) ausgehenden Kraft F auf den Prüfling (1).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Stativ (2) eine Dosenlibelle (4) angeordnet ist zur Ausrichtung der Vorrichtung.

3. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß als Aufnahmevorrichtung für Gewichte (20) ein Teller (19) mit gestuften Vertie­ fungen (22) verwendet ist, der eine zentrierte Auflage von geeichten Gewichten (20) mit unterschiedlichen Durchmessern sicherstellt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Auf­ nahmevorrichtung für Gewichte (20) eine rohr- oder becherförmige Führungseinrich­ tung (24) zur Aufnahme und Führung eines geeichten Gewichtes (20) angeordnet ist, wobei das geeichte Gewicht (20) auf einer zentrischen punktförmigen Auflagestel­ le (25) am Wägebalkenabschnitt (12 bzw. 13) aufliegt.

5. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß an beiden freien Enden der Wägebalkenabschnitt (12, 13) Aufnahmevorrich­ tungen (19 oder 14, 25) angeordnet sind, wodurch wahlweise eine Zug- oder Druck­ kraft auf den Prüfling (1) ausübbar ist, je nach gewählter Seite für die Auflage des Ge­ wichts (20).

6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die Aufnahmeplatte (6) mittels eines Flansches (23) höhenverstellbar am Sta­ tiv (2) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die Wägebalkenanordnung (10 bis 15) mittels eines Wälzlagers oder eines anderen reibungsarmen Lagers (11) um eine horizontale Achse kippbar gelagert ist.

8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß an wenigstens einem Wägebalkenabschnitt (12, 13) ein verschiebbares Ab­ gleichgewicht (21) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß die Wägebalkenanordnung (10 bis 15) als Wägekreuz (10) mit waagerechten Wägebalkenabschnitten (12, 13) und senkrechten Balken (14, 15) ausgeführt ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß am Stativ (2) ei­ ne Null-Markierung (16) für die Ausrichtung des Wägekreuzes (10) angebracht ist, wo­ bei ein nach oben weisender erster Balken (14) des Wägekreuzes (10) als Zeiger vor der Markierung (16) wirkt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Arre­ tierungsvorrichtung (17) auf den ersten senkrechten Balken (14) am Wägekreuz (10) einwirkt.

12. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, daß der Prüfling (1) über eine Meßleitung (5) mit einer Auswerte- und Anzeigeein­ richtung (18) verbunden ist, wodurch die gesamte, durch den Kraftsensor (8), die He­ belanordnung (9) und die Auswerte- und Anzeigeeinrichtung (18) gebildete Meßkette in einen Kalibriervorgang einbeziehbar ist.