DE3143061C2

DE3143061C2 - Verfahren zur individuellen Bemessung der Länge der Zugstange und des Segmenthebels eines Überdruckmeßgerätes

Info

Publication number: DE3143061C2
Application number: DE19813143061
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl.-Ing. 7302 Ostfildern Bacher; Heinz Ing.(grad.) 7067 Plüderhausen Hinderer; Ulrich Dr.-Ing. 7500 Karlsruhe Lübbert; Thomas Dipl.-Ing. Partmann
Original assignee: Fraunhofer Der Angewandten Forschung EV 8000 Muenchen Gesell zur Forderung; Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Haenni & Cie Mbh 7000 Stuttgart De
Priority date: 1981-10-30
Filing date: 1981-10-30
Publication date: 1986-07-24
Also published as: DE3143061A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Überdruckmeßgerät mit einem elastischen Meßglied. Die Bewegung des Meßgliedendes in der Bewegungsebene unter Druckbeaufschlagung wird zweidimensional gemessen und danach die Übertragung zum Anzeigewerk so bestimmt, daß der Meßfehler minimiert ist.

Description

daß sowohl der Faktor a den vorgeschriebenen Wert erreicht als auch die Nichtlinearität F(pJ möglichst klein wird.

Selbst mit der Annahme, daß sich der Rohrfederendpunkt 2 in dem genutzten Arbeitsbereich näherungsweise auf einer Geraden bewegt und die Druck-Weg-Funktion der Rohrfeder linear ist, kann das Zeigerwerk den Weg des Rohrfederendes nicht linear in einen Drehwinke! λ übertragen, weil der Hebel 4 mit der Zugstange 3 zusammen einen Kurbeltrieb darstellt, dessen Obertragungsverhalten bekanntlich nichtlinear ist

Die Charakteristik der Nichtlinearität des Zeigerwerkes läßt sich aber verändern, indemder Winkel γ zwischen Hebel und Zugstange durch Ändern von / und r verändert wird. F i g. 2 zeigt qualitativ die Wirkung verschiedener Winkel y.

In den F i g. 2a, 2b und 2c bewege sich das Rohrfederende durch wachsende Druckbeaufschlagung von Pq über P\ nach P₂. Gezeigt sind jeweils die Hebelpositionen für einen mittleren Druck.

In F i g. 2a bilden Hebel und Zugstange einen Winkel y, der ein rechter ist In diesem Fall ist das übertragungsverhalten neutral. In Fig.2b wird ein stumpfer Winkel y gebildet, der mit wachsendem Druck, d. h. wenn sich das Rohrfederende von Po nach P₂ bewegt, ein progressives Übertragungsverhalten bewirkt In Fig.2c ergibt sich das Umgekehrte, ein degressives Verhalten.

Bei der Anpassung eines Zeigerwerkes an eine spezielle Rohrfeder kann entsprechend der drei Freiheitsgrade Hebellänge r, Zugstangenlänge / und Nullpunktjustage des Zeigers bei der Zeigermontage eine Übereinstimmung des Meßwertes mit der Anzeige an drei Punkten erzielt werden.

Zur Ermittlung der wählbaren Größen wird die individuelle Rohrfeder in ihrer Halterang mit drei verschiedenen Drücken beaufschlagt und die Lage des Rohrfederendes in Bezug zu der Rohrfederhalterung zweidimensional in der Ebene der Rohrfeder gemessen. Mit Hilfe eines mit dem messenden Sensor verbundenen Prozeßrechners werden sodann die optimalen Werte für die Hebellänge r und die Zugstangenlänge /ermittelt und die Herstellung eines zu der Rohrfeder passenden individuellen Hebels und einer individuellen Zugstange eingeleitet Rohrfeder, individuelle Teile des Zeigerwerks und weitere für alle Meßwerke gleiche Teile werden sodann montiert und der Zeiger schließlich im drucklosen Zustand so aufgesetzt, daß er auf Null zeigt.

Diese Eichung an drei Punkten (zweckmäßigerweise Druck Null, halber Nenndruck und Nenndruck) führt zu einer erheblichen Verbesserung gegenüber automatisch geeichten Systemen, weiche die Nichtlinearität nicht einbeziehen.

Eine weitere Verbesserung ist durch ein anderes Vorgehen möglich, indem die Bewegung des Rohrfederendes bezüglich des aufgebrachten Druckes an so vielen Punkten gemessen wird, daß die Druck-Weg-Funktion hinreichend genau bestimmt wird. Dann können r und / so bestimmt werden, daß die maximale Abweichung über den ganzen Meßbereich minimal wird. eo

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 DE-OS 27 43 785 (Zusatz zu P 26 54 279) geht davon Patentansprüche: aus, daß nur eine Lagerstelle individuell positioniert wird. In dem Ausführungsbeispiel ist es die Lagerstelle

1. Verfahren zur individuellen Bemessung der am SegmenthebeL Hierdurch wird die kritische Bear-Länge der Zugstange und des Segmenthebels eines 5 beitung des Rohrfederendes nach der Messung vermie-Überdruckmeßgerätes zur Übertragung der Bewe- den. Es geht aber ganz kiar aus der Schrift hervor, daß gung einer Rohrfeder auf dessen Zeigerwerk durch dieses Vorgehen nur eine teilweise Kompensation der Messung der Bewegung des Endpunktes der Rohrfe- Abweichungen ermöglicht, insbesondere die der unterder bei verschiedenen Drücken zwecks Mmimierung schiedlichen Federkonstanten. Eine Anpassuug an die der Anzeigefehler des Überdruckmeßgerätes, da- io Nichtlinearitäten kann nur chargenweise nach Erfahdurch gekennzeichnet, daß die Bewegung rungswerten vorgenommen werden. Der vollständige des Endpunktes der Rohrfeder in ihrer Bewegungs- automatische Abgleich des Anzeigewerkes auf das ebene in einem zweidimensionalen Koordinatensy- Meßglied einschließlich Nichtlinearität kann so nicht erstem, in Form von Koordinatenpaaren, gemessen folgen.

wird. if DE-OS 15 73 937 beschreibt ein Rohrfedermanome-

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch ge- ter, bei dem die Nichtlinearität des funktionalen Zusamkennzeichnet, daß die Positionen des Meßgliedendes menhangs zwischen der Auslenkung der Rohrfeder und nur bei drei diskreten Drücken gemessen wird. dem Druck durch Einfügen einer exzentrischen Walze

3. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch ge- mit einem darauf abrollenden Zugband als mechanikennzeicfctst daß als Meßdruck die Werte Null, V₂ 20 schem Übertragungsglied gelöst ist Die Walze kann Nenndruck und Nenndruck verwendet werden. auch eine Form haben, durch die beliebige Nichtlineari-

täten ausgeglichen werden. Es handelt sich hier um ein

festes Konstruktionsmerkmal für eine bestimmte Ausführung eines Druckmeßinstrumentes. Ein Ausgleich 25 der Herstellungstoleranzen bzw. ein individueller Ab-

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem gleich der einzelnen Instrumente an die jeweilige Rohr-Oberbegriff des Anspruch 1. feder ist nicht der Inaalt dieser Druckschrift

Eine Methode, den mauellen Abgleich zu vermeiden, Aufgabe der Erfindung ist es, das Verfahren gemäß

liegt in der Angabe entsprechend großer Fehlergrenzen dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so zu verbessern, daß

für das fertige Überdruckmeßgerät 30 der sich aus der Nichtlinearität der Rohrfeder ergeben-

P 26 54 279 (Wiegand) beschreibt ein Verfahren zur de Meßfehler möglichst klein wird und die Nachteile der Herstellung eines Federmanometer-Meßsystems, bei bekannten Verfahren vermieden werden,
dem vor der Montage der Rohrfeder und des Zeiger- Erfindungsgemäß wird dies durch das im Kennzeiwerks eine Messung der Auslenkung der Rohrfeder un- chen des Anspruchs 1 angegebene Merkmal erreicht ter Druckbeaufschlagung stattfindet Der für jedes 35 Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in Meßglied ermittelte Zusammenhang zwischen Auslen- den Unteransprüchen gekennzeichnet
kung und Druck wird dazu benutzt, in speziellen Ar- Durch Messen der Bewegung des individuellen Meßbeitsschritten an individuell berechneten Stellen je ein gliedes unter Druckbeaufschlagung vor der Montage Loch in die an dem Rohrfederende befindliche Lasche des Anzeigewerkes können fo individuelle Hebellängen und in den Segmenthebel, der die Bewegung des Meß- 40 für die erforderlichen Übertragungshebel zum Anzeigeelementes auf das Zeigerwerk überträgt, zu stanzen. werk berechnet werden, so daß ohne weitere Justage Beide Löcher ergeben die Anlenkpunkte für die Zug- nach Zusammenbau des Meßgliedes und des zugehöristange, welche die Rohrfeder mit dem Segmenthebel gen Anzeigewerkes nicht nur die Nullposition (bei Miniverbindet. Dieses Vorgehen ermöglicht eine gewisse maldruck) und die Endposition (bei Nenndruck) einge-Kompensation der individuellen Abweichungen der 45 halten werden, sondern auch die Nichtlinearität des Rohrfeder, so daß ohne manuellen Abgleich Meßinstru- Meßgliedes möglichst gut ausgeglichen wird. Ein manumente der geforderten Genauigkeitsklasse entstehen. eller Abgleich kann so entfallen.
Die Messung der Auslenkung der Rohrfeder erfolgt da- Weitere Einzelheiten ergeben sich aus einem Ausfühbei eindimensional in einer festgelegten Meßrichtung. rungsbeispiel nach F i g. 1 mit einer Rohrfeder als elasti-Bei Beaufschlagung mit verschiedenen Drücken wird so schem Meßglied.

ein Taster über eine eindimensionale Linearführung bis Bei Beaufschlagung einer Rohrfeder 1 mit dem Meß-

zur Berührung an das Rohrfederende bewegt, und die Hruck bewegt sich deren Endpunkt 2 näherungsweise

Auslenkung aus den verschiedenen Positionen des Ta- auf einem Kreisbogen. Die Bewegung des Endpunktes

sters ermittelt, bei denen die Berührung stattfindet wird mit einer Zugstange 3, die die Länge / habe, auf

Dieses Verfahren hat folgende Nachteile: 55 einen Hebel 4 mit der Länge r übertragen. Der Hebel 4

ist an seinem anderen Ende durch ein festes Drehlager 5

— Das Stanzen des Loches in die Lasche an der Rohr- gehalten. Zwischen dem Hebel 4 und einer waagerechfeder nach der Messung erfordert besondere Sorg- ten Bezugslinie bildet sich der Winkel <x, der mit dem falt, weil die Rohrfeder bei dem Vorgang keinerlei beaufschlagten Druck ρ in folgendem funtktionalem ZuVerformungen erleiden darf. Sonst hat sie die ge- 60 sammenhang steht:

messene Charakteristik nicht mehr.

— Die Abweichung der Bewegungsrichtung des χ (ρ) = λο + a · ρ + f(p)
Rohrfederendes von der Bewegungsrichtung der

Linearführung wird nicht erfaßt und nicht berück- In f(p) sei die Nichtlinearität der Funktion enthalten,

sichtigt. 65 die sich aus der Nichtlinearität der Rohrfeder einerseits

— Das Verfahren ergibt nur eine Anpassung, bei der und derjenigen des aus Hebel 4 und Zugstange 3 gebilder Meßfehler an zwei Stellen des Meßbereiches zu deten Zeigerwerks andererseits ergibt. Ziel der indivi-NuIl gemacht wird. duellen Anpassung ist es nun, r und / so zu bestimmen,