DE3139374A1

DE3139374A1 - Mechanischer drehmementschluessel (drehmomentmessung ausserhalb des angriffszentrums)

Info

Publication number: DE3139374A1
Application number: DE19813139374
Authority: DE
Inventors: Eberhard Dipl.-Ing. Dr. 7312 Kirchheim/Teck Mayer
Original assignee: Dr Staiger Mohilo and Co GmbH
Current assignee: Dr Staiger Mohilo and Co GmbH
Priority date: 1981-10-03
Filing date: 1981-10-03
Publication date: 1983-04-14

Description

Mechanischer Drehmomentschlüssel
Bei der betriebsmäßigen Messung von Drehmomenten mit Drehmomentschlüsseln ist in der Regel darauf zu achten, daß ein bestimmter Krafteinleitungspunkt eingehalten wird. Dies deshalb, weil die Messung des Drehmoments außerhalb des Angriffspunkts des Drehmoments erfolgt und nur bei ganz bestimmten Verhältnissen der Hebelarme eine richtige.Ealibrierung vorgenommen wurde, wobei die dadurch definierten Hebelarme bei der entsprechenden Drehmomentmessung jeweils eingehalten werden müssen. Treten diesbezüglich Unachtsankeiten auf, kann es zu nicht unerheblichen Fehlmessungen kommen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Drehmomentschlüssel zu schaffen, dessen Anzeige vom Angriffspunkt der kraft unabhängig ist, so daß die Gefahr von auf Verscniebungen des EraftangriffspunKts zurückzuführende Fehlmessungen ausgeschaltet ist.
Diese Aufgabe ist erSindungsgemäd dadurch gelöst, daß der Drehmomentschlüssel mit einer Kompensationsmeßstelle versehen ists.welche auf Verschiebungen des Angriffspunkts der Kraft zurückzuführende ivleßfehlér eliminiert, indem der Meßwert der Initialmeßstelle um einen dem Verhältnis der auf die Übertragungsstelle des Meßwerts auf ein Meßorgan bezogenen Hebelarmlängen der beiden ivießstellen entsprechenden Betrag vermindert wird.
Die Erfindung wird im nachstehenden anhand einer Darstellung des Drehmoments als Funktion der Hebelarmlängen sowie anhand einiger beispielsweisen Ausführungsformen des Drehmomentschlüssels erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 den Verlauf des Drehmoments über der Länge des Hebelarms bei verschiedenen Kraftangriffspunkten, Fig. 2 einen Drehmomentschlüssel in Seitenansicht, Fig. 3 einen als Enickschlüssel ausgebildeten Drehmomentschlüssel ebenfalls in Seitenansicht, Fig. 4 einen anoden Meßstellen mit Dehnungsmeßstreifen versehenen Drehmomentschlüssel in Draufsicht, Fig. 5- den Drehmomentschlüssel nach Fig. 4 in Seitenansicht, Fig. 6 die zu einer Meßbrücke zusammengeschalteten Dehnungsmeßstreifen.
Fig. 1 zeigt zwei Drehmomentgerade 1 und 2, wobei die Gerade 1 über die gesamte Länge S1 des Hebelarms eines Drehmomentschlüssels mit den Angriffspunkt der Kraft F1 aufgezeichnet ist und die Gerade 2 von der Teillänge S2 des Hebelarms ausgeht, an welcher die Kraft F2 angreift.
Das maximale Drehmoment ist in beiden Fällen M0.
Nach den Gesetzen der Mechanik gilt für die Drehmomente M und K1 bei den Teilhebelarmlängen a und d:.
M1 = M0 - F1xa und K1 = M0 - F1xd.
Hieraus folgt: F1 x a = M0 - M1 und F1 x d = M0 - K1.
Durch Division dieser beiden Gleichungen ergibt sich die Beziehung: a dMi Daraus folgt M0 - M1 = a/d (M0 - K1) oder M0(1-a/d) = M1 - a/d # K1.
Eine entsprechende Anzeige größe Ma = M1 - (a/d K1) = M0(1 - a/d) ist somit unabhängig von der Größe F der Angriffskraft und damit auch unabhängig vom Kraftangriffepunkt, solange dieser außerhalb der Strecke d liegt, das heißt, solange die Hebelarme und S2 größer gleich d sind.
Bei dem in Fig. 2 dargestellten, nach der Lehre der Erfindung konzipierten Drehmomentschlüssel weist der Hebelarm 3 eine Initialmeßstelle 4 auf. An dieser Meßstelle ist der Hebelarm durch eine Ausnehmung geschwächt, um über den tbertragungshebel 5 an der Meßuhr 6 eine dem Drehmoment M1 entsprechende Größe zu erzeugen, die proportional zur Hebellänge b ist.
In sinngemäßer Weise wird durch eine Kompensationsmeßstelle 7, die ebenfalls durch eine Aussparung geschwächt ist, über den Meßuhrhalter 8 eine dem Drehmoment #1 und der Entfernung c proportionale negative Anzeige erzeugt. Wird das Verhältnis der Länge c des der kraftangriffsseitigen Kompensationsmeßstelle 7 zugeordneten Hebelarms zur Länge b des zur drehzentrumseitigen Initialmeßstelle 4 gehörigen Hebelarms gleich dem Verhältnis des Abstandes a des Drehzentrums 9 von der Initialmeßstelle 4 zum Abstand d der Kompensationsmeßstelle 7 gewählt, so erhält man eine vom Angriffspunkt der Kraft F unabhängige Anzeige des Drehmoments im Drehzentrum 9. Verzichtet man aus Festigkeitsgründen auf eine Schwächung des Hebelarms, so verändern sich bei gleichem Meßprinzip lediglich die Langenmaße.
In Fig. 3 ist ein als Knickschlüssel ausgebildeter Drehmomentschlüssel veranschaulicht. Dieser Schlüssel ist auf ein bestimmtes Moment eingestellt und zeigt beim Anziehen das Erreichen dieses Moments durch einen fichnappmechanismus an. Hierzu wird das Auslöseglied 10 über eine Feder 11 entsprechend vorgespannt. Die Kraft wird hierbei jedoch nicht an der Brücke 12, sondern an einem Zusatzhebel 13 eingeleitet, der über ein Abstützglied 14 die dem Hebelarm 13 und dem Moment K1 proportionale Korrektur einbringt.
Der Drehmomentschlüssel gemäß den Figuren 4 und 5 ist mit Dehnmeßstreifen mit den Widerständen R1, R2 R3'und R4 ausgerüstet. Dabei ist der AbstandXder Initialmeßstelle 15 von der Kompensationsmeßstelle 16 gleich dem Abstand der Initialmeßstelle 15 vom Drehzentrum 9 gewählt (d=2a). In diesem Fall ergibt sich eine besonders einfache Schaltung und Signalverarbeitung.
Unter der Einwirkung der Kraft F wird der Widerstand R1 proportional zum angreifenden Moment M1 vergrößert, der Widerstand R2 hingegen entsprechend proportional vermindert.
In dem aus den-Dehnmeßstreifen mit denwiderständen R1 und R2 gebildeten Brückenzweig (Fig. 6) erzeugt das Drehmoment M1 somit ein Meßsignal. Der Dehnmeßstreifen R3 mißt das Drehmoment K11 der Dekuimeßstreifen mit dem Widerstand R4 ist hingegen an einer neutralen Stelle des Hebelarms 17 angebracht und verändert seinen Wert nicht-. Somit ist in dem aus den Widerständen R3 und R4 gebildeten Brückenzweig nur der Dehnneßstreifen mit dem Widerstand R3 aktiv. Dadurch entsteht in diesem*Zweig nur die Hälfte des Signals K1. Die Bruckenausgangsspannung Um bildet die Differenz. Diese ist proportional zu M1-1/2 K1 entsprechend dem Verhältnis a:d - 1:2.
L e e r s e i t e

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Mechanischer Drehmomentschlüssel, dadurch gekennzeichnet, daß er mit einer Kompensationsmeßstelle versehen welche auf Verschiebungen des Angriffspunkts der Kraft zurückzuführende Meßfehler eliminiert, indem der meßwert der Initialmeßstelle um einen dem Verhältnis der auf die Cbertragungastelle des Meßwerts auf ein Meßorgan bezogeollen Hebelarmlängen der beiden Meßstellen entsprechenden Betrag vermindert wird.
2. Drehmomentschlüssel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich--net, daß das Verhältnis der Länge des der kraftangriffsseitigen Meßstelle zugeordneten Hebelarms zur Länge des zur drehzentrumseitigen meßstelle gehörigen Hebelarms gleich dem Verhältnis des Abstandes des Drehzentrums von der letzteren Meßstelle zum Abstand der kraftangriffsseitigen Meßstelle vom Drehzentrum gewählt ist. (c/b = a/d).
3. Drehmomentschlüssel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß er Zls snickschlüssel ausgebildet ist.
4. Drehmomentschlüssel nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebel arme mit Meßelementen zur elektrischen Messung des Drehmoments versehen sind.
5. Drehmomentschlüssel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßelemente als Dehnungsmeßstreifen ausgebildet sind.
6. Drehmomentschlüssel nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomente optisch und/oder akustisch angezeigt werden.
7. Drehmomentschlüssel nach den Ansprüchen4 und 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der drehzentrumseitigen Meßstelle vom Drehzentrum und der Abstand der kraftangriffssei.tigen Meßstelle von der drehzentrumseitigen Meßstelle gleich groß gewählt sind.