DE3331708C3 - Device for checking and / or calibrating a torque measuring device - Google Patents
Device for checking and / or calibrating a torque measuring deviceInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Kontrolle und/oder Eichung einer Drehmomentmeßvorrichtung in Form einer Pendelmaschine oder Drehmomentmeßwelle, die ein Meßelement enthält, dessen Anzeige bei der Eichung mit auf die Drehmomentmeßeinrichtung ausgeübten vorbekannten Momenten verglichen wird.The invention relates to a device for Control and / or calibration of a torque measuring device in the form of a pendulum machine or torque measuring shaft, which contains a measuring element whose Display during calibration with the torque measuring device exerted known moments compared becomes.
Zur Messung von Drehmomenten an Rotationsmaschinen werden häufig Pendelmaschinen eingesetzt, bei denen das Maschinengehäuse gegenüber dem Läufer schwenkbar gelagert ist. Zwischen dem Gehäuse und dem Maschinenfundament ist eine Kraftmeßmethode angeordnet, mit der das zwischen dem Läufer und dem Gehäuse herrschende Drehmoment gemessen wird. Die Kraftmeßsonde enthält beispielsweise zwei aus dem Gehäuse herausragende Stangen, die an ihren äußeren Enden jeweils am Maschinenfundament und am Maschinengehäuse angelenkt sind.For measuring torques on rotary machines Pendulum machines are often used at which the machine housing opposite the rotor is pivotally mounted. Between the housing and a force measuring method is arranged on the machine foundation, with that between the rotor and the housing prevailing torque is measured. The Force probe contains, for example, two from the Housing protruding rods attached to their outer Ends on the machine foundation and on the machine housing are articulated.
Aus der Zeitschrift ATM, Blatt V 136, Juli/August 1975, S. 117 und 118 ist eine Drehmomentmeßeinrichtung bekannt, die eine Pendelmaschine enthält, deren Stator über einen Hebelarm mit dem Druckeinleitungskopf einer Kraftmeßsonde verbunden ist. Das Gehäuse der Kraftmeßdose ruht auf einem Fundament.From ATM magazine, sheet V 136, July / August 1975, pp. 117 and 118 is a torque measuring device known, which contains a pendulum machine, the Stator via a lever arm with the pressure introduction head a force sensor is connected. The housing the load cell rests on a foundation.
Die Drehmomentmeßeinrichtung wird nach der Montage geeicht und in bestimmten Zeiträumen auf ihre Genauigkeit hin überwacht. Für die Eichung und die Kontrolle werden am Maschinengehäuse Hebelarme mit Tragschalen befestigt, in die unterschiedliche Gewichte eingelegt werden. Die von den Hebelarmen, den Tragschalen und den Gewichten hervorgerufenen Drehmomente sind genau bekannt, so daß eine entsprechende Zuordnung zu den jeweiligen Anschlägen der Kraftmeßdose vorgenommen werden kann.The torque measuring device is after the Assembly verified and in certain periods monitors their accuracy. For calibration and control are on the machine housing lever arms attached with trays in which different Weights are inserted. The lever arms, the carrying shells and the weights Torques are known exactly, so that a corresponding Assignment to the respective attacks of the Load cell can be made.
Eine andere Möglichkeit zur Messung von Drehmomenten besteht darin, im Zuge einer die Drehmomente übertragenden Welle eine Drehmomentmeßwelle anzuordnen, die einen Torsionsstab enthält, dessen beide Enden an entsprechenden Wellenenden angekuppelt sind. Vor der Eichung wird die Drehmomentmeßwelle in einem mit dem Maschinenfundament befestigten Bock drehbar gelagert. Zur Eichung oder Kontrolle der Drehmomentmeßwelle wird diese an einem Ende gegen eine Drehung gesichert. Am anderen Ende der Drehmomentmeßwelle wird ein Hebelarm mit einer Tragschale angebracht, in der Gewichte eingelegt werden. Das vom Hebelarm der Tragschale und dem jeweiligen Gewicht erzeugte Drehmoment ist ebenso wie bei der Pendelmaschine bekannt und wird dem jeweiligen Ausschlag des an die Drehmomentmeßwelle angeschlossenen Meßgerätes zugeordnet bzw. mit diesem Ausschlag verglichen.Another way to measure torque consists in the course of a the torques to transmit a shaft for transmitting torque, which contains a torsion bar, both ends of which are coupled to the corresponding shaft ends. Before calibration, the torque measuring shaft is in one trestle fastened with the machine foundation rotatably mounted. For calibration or control of the torque measuring shaft it will end up against one Secured rotation. At the other end of the torque measuring shaft becomes a lever arm with a support shell attached in which weights are inserted. That from Lever arm of the carrier shell and the respective weight Torque generated is the same as with the pendulum machine known and will the respective rash of measuring device connected to the torque measuring shaft assigned or compared with this rash.
Die Eichung oder Kontrolle mit an Hebelarmen angreifenden Gewichten ist aus folgenden Gründen ungünstig:Verification or control with levers on the lever arms Weighting is inconvenient for the following reasons:
- 1. Die Gewichtskräfte können nicht kontinuierlich verändert werden, da nur abgestufte Gewichte verfügbar sind. Zwar lassen sich die Gewichte fein unterteilen, jedoch wächst bei einer feinstufigen Eichung bzw. Kontrolle der Zeitaufwand erheblich an.1. The weight forces can not be continuous can be changed because only graded weights are available are. The weights can be divided finely, however, grows with a fine-tuned calibration or control of the time required considerably at.
- 2. Bei großen Drehmomenten ist die Eichung oder Kontrolle wegen der Mehrfachauflage und -abnahme schwerer Gewichte beschwerlich und zeitraubend.2. For large torques, the calibration is or Check because of the multiple edition and acceptance heavy weights arduous and time consuming.
- 3. Die auskragenden Hebelarme und die Tragschalen benötigen Platz.3. The cantilevered lever arms and the support shells need space.
- 4. Die Gewichtskräfte verursachen beachtliche Zusatzkräfte auf die Pendellager bzw. Lauflager bei den Drehmomentmeßwellen.4. The weight forces cause considerable additional forces on the self-aligning bearings or barrel bearings the torque measuring shafts.
- 5. Die Gewichtskraft ändert sich mit der Änderung der Erdbeschleunigung (Abhängigkeit von der geographischen Lage).5. The weight changes with the change gravitational acceleration (depending on the geographical Location).
Die in Punkt 4 erwähnten Gewichtskräfte rufen Eichfehler hervor, deren Größe bei Pendelmaschinen und Drehmomentmeßwellen unterschiedlich ist.The weight forces mentioned in point 4 call calibration errors their size in pendulum machines and Torque measuring shafts is different.
Bei Pendelmaschinen ergeben sich unterschiedliche Belastungen der Pendelmaschinenlager, je nachdem, auf welcher Seite der Pendelmaschine die Gewichte über die Hebelarme angreifen. Diese unterschiedlichen Belastungen der Lager können unterschiedliche Genauigkeiten bei der Eichung bzw. Kontrolle hervorrufen.There are different types of pendulum machines Loads on the pendulum machine bearings, depending on which side of the pendulum machine the weights are over attack the lever arms. These different burdens the bearings can have different accuracies during calibration or control.
Bei der Drehmomentmeßwelle übt die Gewichtskraft sowohl ein Drehmoment als auch ein Biegemoment auf den Meßwellenflansch auf der Hebelarmseite aus. Das Biegemoment, das im Betrieb der Drehmomentmeßwelle nicht vorhanden ist, kann erhebliche Eichfehler hervorrufen.The weight force exerts on the torque measuring shaft both a torque and a bending moment the measuring shaft flange on the lever arm side. The Bending moment that occurs during the operation of the torque measuring shaft is not present, can cause considerable calibration errors.
Bekannt ist eine Einrichtung zur Eichung von Dynamometern. Bei dieser Einrichtung ist ein geeichtes Kraftmeßgerät in Reihe mit einem in seiner Länge kontinuierlich einstellbaren hydraulischen Krafterzeugungselement angeordnet. Die Enden des Kraftmeßgeräts sind zwischen zwei Querträgern eines Rahmens eingespannt (US-PS 40 90 393).A device for the calibration of dynamometers is known. At this Facility is a calibrated force gauge in series with one in its length continuously adjustable hydraulic Force generating element arranged. The ends of the force gauge are clamped between two cross members of a frame (US-PS 40 90 393).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung derart weiterzuentwickeln, daß unter Vermeidung der vorstehend angegebenen Nachteile eine kontinuierliche Kraft- bzw. Drehmomentausübung für Eich- und Kontrollzwecke möglich ist.The invention has for its object a device the genus described above develop that while avoiding the above stated disadvantages a continuous Force or torque exertion for calibration and control purposes is possible.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 beschriebenen Maßnahmen gelöst. Der im Anspruch 1 erläuterte Gegenstand benötigt nur wenig Raum, ist leicht zu handhaben und kann daher schnell montiert und einfach hergestellt werden. Mit dieser Vorrichtung kann durch eine entsprechende Einstellung im Meßelement wahlweise eine Zug- oder Druckkraft erzeugt werden. In den Lagern treten daher keine Biegemomente und keine wesentlich verschiedenen Belastungen auf, die im normalen Betrieb nicht vorkommen. The object is achieved by the claim 1 described measures solved. The one in the claim 1 explained subject requires little Space is easy to use and can therefore be quick assembled and easily manufactured. With this Device can be adjusted accordingly either a tensile or compressive force in the measuring element be generated. There are therefore no bending moments in the bearings and no significantly different loads that do not occur in normal operation.
Das Krafterzeugungselement hat einen konstruktiv einfachen Aufbau und ein relativ geringes Gewicht.The force generating element has a structurally simple structure and a relatively light weight.
Bei Drehung der Schraube werden die mit den beiden Schraubenenden verbundenen Teile jeweils einander angenähert oder auseinander bewegt. Auf diese Weise können wechselsweise kontinuierlich einstellbare Zug- oder Druckkräfte erzeugt werden. Je nach der Steigung des Gewindes können dabei auch große Kräfte erzeugt werden, die auf die beiden Stellen übertragen werden, auf die mittels des Eich- bzw. Kontrollgerätes ein Drehmoment übertragen wird. Bei Gewinden mit verschiedenen Steigungen können die Gewinde gleiche oder gegensinnige Steigungen aufweisen.When the screw turns, the two screw ends connected parts each approximate or moved apart. In this way, continuously adjustable traction or pressure forces are generated. Depending on the pitch of the thread large forces can also be generated that act on the two Positions are transferred to which the calibration or Control device a torque is transmitted. With threads with Different pitches can be the same or opposite threads Have slopes.
Zweckmäßigerweise ist die Gabel über einen Bolzen an ein Ende einer an das Meßgerät angeschlossenen Lageröse angelenkt. Damit wird zwischen dem Krafterzeugungselement und dem Meßgerät eines der beiden kardanischen Gelenke geschaffen.The fork is expediently attached to one end of a bolt the measuring device connected to the eye. So that between the force generating element and the measuring device one of the two gimbal joints created.
Bei einer günstigen Ausführungsform ist das Kraftmeßgerät ein geeichter Kraftmeßbügel. Ein solcher Kraftmeßbügel beansprucht ebenso wie das Krafterzeugungselement wenig Raum. Außerdem zeichnet sich der Kraftmeßbügel durch ein relativ geringes Gewicht aus. Die Eich- bzw. Kontrolleinheit hat daher insgesamt ein geringes Gewicht und einen kleinen Raumbedarf. Dies vereinfacht die Montage. Beispielsweise kann die Eich- bzw. Kontrolleinheit auch an schwerer zugänglichen Stellen und bei beengten Raumverhältnissen montiert werden. Ferner wird der Transport erleichtert. In a favorable embodiment, the force measuring device is a calibrated Force measuring bracket. Such a load cell claims as much as that Force generating element little space. In addition, the Force measuring bracket characterized by a relatively low weight. The calibration or Control unit therefore has a low overall weight and one small space requirement. This simplifies assembly. For example the calibration or control unit even in hard to reach places and be installed in confined spaces. Furthermore, the Transport made easier.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die wirksamen Hebelarme zwischen der Drehachse der Pendelmaschine und den Kraftrichtungen in dem Meßelement und in der aus dem Kraftmeßgerät und dem Krafterzeugungselement bestehenden Eicheinrichtung gleich sind. Unter wirksamem Hebelarm ist hierbei die Strecke zwischen der Drehachse der Pendelmaschine und dem Schnittpunkt mit der jeweiligen Senkrechten zu verstehen, die der Richtung der Kraft im Meßelement bzw. der Eich- und Kontrolleinrichtung entspricht. Während die Kraftrichtung immer senkrecht zum wirksamen Hebelarm sein muß, können die wirksamen Hebelarme für das Meßelement und die Eicheinrichtung auch verschieden groß sein. Bei der Eichung ist dann eine Umrechnung unter Berücksichtigung der verschiedenen Hebelarmlängen notwendig.In another preferred embodiment provided that the effective lever arms between the axis of rotation of the pendulum machine and the directions of force in the measuring element and in that from the force measuring device and the force generating element Calibration device are the same. With an effective lever arm is the distance between the axis of rotation the pendulum machine and the intersection with the respective one Vertical to understand that of the direction the force in the measuring element or the calibration and control device corresponds. While the direction of force always must be perpendicular to the effective lever arm, can the effective lever arms for the measuring element and the calibration device can also be of different sizes. At the calibration is then a conversion taking into account of the different lever arm lengths necessary.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist in Verbindung mit einer Drehmomentmeßwelle derart ausgebildet, daß die Einstellschraube an ihrem der Gabel abgewandten Ende in einen ersten Hebelarm einschraubbar ist, der an einem Ende der Drehmomentmeßwelle starr befestigt ist, deren Ende starr mit einem zweiten Hebelarm verbunden ist, der mit seinem zweiten Ende an eine mit dem Meßgerät verbundene Lageröse angeschlossen ist. Diese Vorrichtung dient zur einfachen und schnellen Eichung von Drehmomentmeßwellen.Another preferred embodiment is in connection designed with a torque measuring shaft such that the adjusting screw on her facing away from the fork Screwable end into a first lever arm is that at one end of the torque measuring shaft is rigidly attached, the end of which is rigid with a second lever arm is connected to its second End to a bearing eye connected to the measuring device connected. This device is for simple and quick calibration of torque measuring shafts.
Weitere Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind in den Ansprüchen 6, 8 und 9 beschrieben.Further refinements of the inventive concept are described in claims 6, 8 and 9.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.The invention is described in the following with the help of a a drawing shown embodiment explained in more detail.
Es zeigtIt shows
Fig. 1 eine schematische Ansicht von der Seite einer Pendelmaschine mit einer für die Eichung oder Kontrolle mit Gewichten vorgesehenen Vorrichtung. Fig. 1 is a schematic view from the side of a pendulum machine with a device provided for calibration or control with weights.
Fig. 2a eine schematische Ansicht von der Seite einer Drehmomentmeßwelle mit einer für die Eichung oder Kontrolle mit Gewichten vorgesehenen Vorrichtung, FIG. 2a is a schematic side view of a torque sensor shaft having an intended for the calibration or control device with weights,
Fig. 2b die Vorrichtung gemäß Fig. 2a von der Seite, FIG. 2b shows the apparatus according to Fig. 2a from the side,
Fig. 3 ein Eich- oder Kontrollgerät gemäß der Erfindung von vorne, Fig. 3 is a calibration or control device according to the invention from the front,
Fig. 4 die in Fig. 3 dargestellte Vorrichtung von der Seite, Fig. 4 shows the device in Fig. 3 shown from the side,
Fig. 5 eine schematische Ansicht einer mit einem Eich- oder Kontrollgerät gemäß Fig. 3 und 4 versehenen Pendelmaschine von vorne, Fig. 5 is a schematic view of a calibration or control apparatus according to Fig. 3 and 4 provided pendulum machine from the front,
Fig. 6 eine Seitenansicht der Pendelmaschine gemäß Fig. 5, Fig. 6 is a side view of the pendulum machine of FIG. 5,
Fig. 7 eine schematische Ansicht einer mit einem Eich- oder Kontrollgerät gemäß Fig. 3 und 4 versehenen Drehmomentmeßwelle von der Seite, Fig. 7 is a schematic view of a, with a calibration or control apparatus according to Fig. 3 and 4 provided torque sensor from the side
Fig. 8 die Vorrichtung gemäß Fig. 7 von vorne, Fig. 8 shows the device according to FIG. 7 from the front,
Fig. 9 einen Schnitt längs der Linie 1-1 der in Fig. 7 dargestellten Vorrichtung, Fig. 9 shows a section along the line 1-1 of the device shown in Fig. 7,
Fig. 10 einen Schnitt längs der Linien II-II der in Fig. 7 dargstellten Vorrichtung. Fig. 10 is a section along the lines II-II of the device shown in Fig. 7.
Eine Pendelmaschine 1 enthält ein Maschinengehäuse 2, das in Pendellagerböcken 3 gelagert ist. Die Pendellagerböcke 3 sind auf einem Fundament 4 befestigt, bei dem es sich um einen Rahmen aus Stahlträgern handeln kann. An den beiden Längsseiten des Maschinengehäuses 2 sind in waagerechter Richtung Hebelarme 5, 6 befestigt, die für die Eichung bzw. Kontrolle eines Meßelementes 7 vorgesehen sind. Das Meßelement 7 besteht beispielsweise aus einer Kraftmeßdose, aus der zwei wellenförmige Anschlußenden 8, 9 herausragen. Das Anschlußende 8 ist an einer Stelle 10 am Hebelarm 5 angelenkt. Das andere Anschlußende 9 ist an einer Stelle 12 an einen Lagerbock 11 angelenkt. An den Enden der Hebelarme 5, 6 sind an Schneidenlagern Tragschalen 13, 14 aufgehängt. Die Tragschalen 13, 14 dienen zur Aufnahme von Gewichten, mit denen das Meßelement 7 geeicht oder kontrolliert wird. Die Abstände der Aufhängestellen der Tragschalen 13, 14 von der Mitte 15 des Pendelmaschinengehäuses 2 sind gleich groß und in Fig. 1 mit A bezeichnet. Bei der in Fig. 1 dargestellten Pendelmaschine soll der Abstand der Stelle 10 von der Mitte 15 A/2 sein. Die Gewichte der Hebelarme 5, 6 und der Tragschalen 13, 14 heben sich in bezug auf die Mitte 15 des Maschinengehäuses 2 auf. Bei der Eichung ist die Pendelmaschine 1 mechanisch entkuppelt.A pendulum machine 1 contains a machine housing 2 , which is mounted in self-aligning pillow blocks 3 . The self-aligning bearing blocks 3 are fastened to a foundation 4 , which can be a frame made of steel girders. On the two long sides of the machine housing 2 lever arms 5, 6 are attached in the horizontal direction, which are provided for the calibration or control of a measuring element 7 . The measuring element 7 consists, for example, of a load cell from which two wavy connection ends 8, 9 protrude. The connection end 8 is articulated at a point 10 on the lever arm 5 . The other connection end 9 is articulated at a point 12 to a bearing block 11 . At the ends of the lever arms 5, 6 support shells 13, 14 are suspended from cutting edge bearings. The support shells 13, 14 serve to hold weights with which the measuring element 7 is calibrated or checked. The distances between the suspension points of the support shells 13, 14 from the center 15 of the pendulum machine housing 2 are of the same size and are designated by A in FIG. 1. In the pendulum machine shown in Fig. 1, the distance of the point 10 from the center should be 15 A / 2. The weights of the lever arms 5, 6 and the support shells 13, 14 cancel each other out with respect to the center 15 of the machine housing 2 . The pendulum machine 1 is mechanically uncoupled during the calibration.
Wird in die linke Tragschale 14 ein Gewicht gelegt, dann wird das Meßelement 7 einer Druckkraft ausgesetzt. Andererseits wird die Drehmomentmeßvorrichtung 7 auf Zug beansprucht, wenn ein Gewicht in die Tragschale 13 gelegt wird. Bei der Belastung der Tragschale 14 mit einem Eichgewicht GE, das in Fig. 1 mit einem Pfeil dargestellt ist, ist die Belastung der Pendellagerböcke 3 um das Eichgewicht GE kleiner als das Gewicht des Maschinengehäuses 2, der Hebelarme 5, 6 und der Tragschalen 13, 14. Wird die rechte Tragschale 13 mit dem Eichgewicht GE belastet, das als Pfeil an der Tragschale 13 dargestellt ist, dann steigt die auf den Pendellagerböcken 3 ruhende Last bei den in Fig. 1 dargestellten geometrischen Verhältnissen um das Dreifache des Eichgewichts an. Diese auf die Lager einwirkenden unterschiedlichen Kräfte können je nach der Drehmomentrichtung zu unterschiedlichen Genauigkeiten bei der Eichung führen.If a weight is placed in the left carrying shell 14 , the measuring element 7 is subjected to a compressive force. On the other hand, the torque measuring device 7 is subjected to tension when a weight is placed in the support shell 13 . When the support shell 14 is loaded with a calibration weight G E , which is shown in FIG. 1 with an arrow, the load on the self-aligning bearing blocks 3 by the calibration weight G E is less than the weight of the machine housing 2 , the lever arms 5, 6 and the support shells 13, 14 . If the right-hand support shell 13 is loaded with the calibration weight G E , which is shown as an arrow on the support shell 13 , then the load resting on the self-aligning pillow blocks 3 increases by three times the calibration weight in the geometric relationships shown in FIG. 1. Depending on the torque direction, these different forces acting on the bearings can lead to different accuracies in the calibration.
Die Fig. 2 zeigt eine Drehmomentmeßwelle 16, die in einem Lagerbock 18 drehbar gelagert ist. Die Drehmomentmeßwelle 16 hat an ihren Enden je einen Flansch 20, 22. Der Flansch 22 ist starr an einem ortsfesten Körper 24 befestigt. Am Flansch 20 ist ein Hebelarm 26 angeschraubt, dessen Länge zwischen der Mitte 28 der Drehmomentmeßwelle 16 und der Schneidenlagerung einer Tragschale 30 wie bei der in Fig. 1 gezeigten Anordnung den Wert A haben soll. In die Tragschale 30 werden die Gewichte eingelegt, mit der das nicht näher dargestellte Anzeigegerät geeicht oder kontrolliert wird. Mit der Drehmomentmeßwelle 16 sind Dehnungsmeßstreifen verbunden, die in Verbindung mit einer Meßschaltungsanordnung an das Anzeigegerät angeschlossen sind. Fig. 2 shows a torque sensor 16, which is rotatably mounted in a bearing block 18. The torque measuring shaft 16 has a flange 20, 22 at each end. The flange 22 is rigidly attached to a stationary body 24 . A lever arm 26 is screwed onto the flange 20 , the length of which is to have the value A between the center 28 of the torque measuring shaft 16 and the cutting edge bearing of a support shell 30, as in the arrangement shown in FIG. 1. The weights are inserted into the carrier shell 30 , with which the display device, not shown, is calibrated or checked. Strain gauges are connected to the torque measuring shaft 16 and are connected to the display device in connection with a measuring circuit arrangement.
Ein Eichgewicht ist in Fig. 2 durch einen Pfeil GE dargestellt. Dieses Eichgewicht übt in Verbindung mit den Gewichten der Tragschale 30 und des Hebelarmes 26 sowohl ein Drehmoment als auch ein Biegemoment auf den Flansch 20 aus. Hat der Hebelarm 26 vom Lager der Drehmomentmeßwelle 16 einen Abstand von der zweifachen Lagerlänge, dann verursacht das Eichgewicht auf der rechten Lagerseite eine Beanspruchung, die etwa dem Dreifachen des Eichgewichts GE nebst Tragschalengewicht entspricht. Auf der linken Lagerseite ist die Beanspruchung nur das Zweifache des Eichgewichts GE nebst Tragschalengewicht. Diese Kräfte sind bei Betrieb der Drehmomentenmeßwelle normalerweise nicht vorhanden, so daß durch diese Eichmethode ebenfalls Fehler bei der Eichung entstehen können.A calibration weight is represented in FIG. 2 by an arrow G E. In conjunction with the weights of the support shell 30 and the lever arm 26, this calibration weight exerts both a torque and a bending moment on the flange 20 . If the lever arm 26 from the bearing of the torque sensor 16 a distance of twice the standard length, then the calibration weight on the right side bearing causes a stress that corresponds approximately to three times the calibration weight G E together with supporting shell weight. On the left side of the bearing, the load is only twice the calibration weight G E plus the weight of the bucket. These forces are normally not present when the torque measuring shaft is in operation, so that errors in the calibration can also occur due to this calibration method.
Derartige Ungenauigkeiten bei der Eichung bzw. Kontrolle sowie die eingangs erwähnten Nachteile der Eichung mit Gewichten werden durch eine Vorrichtung vermieden, wie sie im einzelnen in den Fig. 3 und 4 gezeigt ist. Das Eich- bzw. Kontrollgerät gemäß Fig. 4 besteht aus einem Kraftmeßgerät 32, bei dem es sich vorzugsweise um einen geeichten Kraftmeßbügel handelt. Zwei wellenförmige Enden 34 des Kraftmeßgerätes 32 sind je mit Gewindemuffen 36 nebst Kontermutter versehen. Ein Ende 34 ist über die Gewindemuffe 36 mit einer Lageröse 38 verbunden, die aus einem Lagerring besteht, der mit einem Schaft verbunden ist, der an der Gewindemuffe 36 befestigt ist. Die Lageröse 38 ist mit einem Gewindebolzen 40 an einem in Fig. 3 und 4 nicht dargestellten gabelförmigen Gegenstück befestigbar.Such inaccuracies in the calibration or control as well as the disadvantages mentioned above of the calibration with weights are avoided by a device as shown in detail in FIGS. 3 and 4. The calibration or control device according to FIG. 4 consists of a force gauge 32, which preferably is a calibrated Kraftmeßbügel. Two wavy ends 34 of the force measuring device 32 are each provided with threaded sleeves 36 together with the lock nut. One end 34 is connected via the threaded sleeve 36 to a bearing eyelet 38 which consists of a bearing ring which is connected to a shaft which is fastened to the threaded sleeve 36 . The bearing eye 38 can be fastened with a threaded bolt 40 to a fork-shaped counterpart, which is not shown in FIGS. 3 and 4.
Das Ende 34 ist über die Gewindemuffe 36 mit einer Lageröse 42 verbunden, die ebenfalls aus einem Lagerring mit Schaft besteht. Die Lageröse 42 ist über ihren Lagerring, in den ein Gewindebolzen 44 eingesetzt ist, mit einem Krafterzeugungselement 46 verbunden.The end 34 is connected via the threaded sleeve 36 to a bearing eyelet 42 , which also consists of a bearing ring with a shaft. The bearing eyelet 42 is connected to a force generating element 46 via its bearing ring, in which a threaded bolt 44 is inserted.
Das Krafterzeugungselement 46 besteht aus einer Gabel 48 und einer Einstellschraube 50. Die Einstellschraube 50 enthält in ihrer Mitte einen Sechskant 52. Beiderseits des Sechskante 52 sind Gewinde 54, 56 mit in einander entgegengesetzten Richtungen verlaufenden Steigungen vorgesehen. Das Gewinde 54 ist in die Basis der Gabel 48 eingeschraubt. Das Gewinde 56 wird in eine in den Fig. 3 und 4 nicht dargestellte Gewindebohrung eingeschraubt. Das Kraftmeßgerät 32 ist somit in Reihe mit dem Krafterzeugungselement 46 angeordnet und mittels der Lagerösen 38, 42 und der Gewindebolzen 40, 44 kardanisch zwischen zwei Stellen befestigbar, von denen die eine lediglich eine an das Gewinde 56 angepaßte Gewindebohrung und die andere eine Gabel nach Art der Gabel 48 sein muß.The force generating element 46 consists of a fork 48 and an adjusting screw 50 . The adjusting screw 50 contains a hexagon 52 in its center. Threads 54, 56 are provided on both sides of the hexagon 52 with pitches running in opposite directions. The thread 54 is screwed into the base of the fork 48 . The thread 56 is screwed into a threaded bore, not shown in FIGS. 3 and 4. The force measuring device 32 is thus arranged in series with the force generating element 46 and can be gimbally fastened by means of the bearing eyelets 38, 42 and the threaded bolts 40, 44 between two locations, one of which is only a threaded hole adapted to the thread 56 and the other a fork according to Art the fork must be 48 .
Das in Fig. 3 und 4 gezeigte Eich- bzw. Kontrollgerät, das aus der Reihenanordnung des Meßgeräts 32 und des Krafterzeugungselementes 46 besteht, wird zur Eichung bzw. Kontrolle der in Fig. 5 und 6 gezeigten Drehmomentmeßvorrichtung an einer Pendelmaschine 1 benutzt. Das Eich- und Kontrollgerät ist nur bei entkuppelter Pendelmaschine 1 eingebaut. Gleiche Elemente der in den Fig. 1, 5 und 6 dargestellten Anordnungen sind hierbei mit gleichen Bezugsziffern versehen. Das Gehäuse 2 der Pendelmaschine 1 weist einen seitlichen Flansch 58 auf, an dem zwei gabelförmige Lagerböcke 60 befestigt sind, die Lagerbohrungen 62 aufweisen, die den gleichen Abstand von der Mitte 15 des Maschinengehäuses 2 haben wie die Stelle 10. Dieser Abstand ist ebenso wie in Fig. 1 mit A/2 bezeichnet. In der Lagerbohrung 62 ist das Anschlußende 8 des Meßelements 7 angelenkt. Das andere Anschlußende 9 des Meßelementes 7 ist ebenso wie bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung an der Stelle 12 des Lagerbocks 11 angelenkt. Hierbei wird unterstellt, daß die wirksamen Hebelarme zwischen der Drehachse der Pendelmaschine 1 und den Senkrechten, in deren Richtung die Kräfte im Eich- und Kontrollgerät sowie in den wellenförmigen Anschlußenden 8, 9 des Meßelements 7 verlaufen, gleich sind. Diese Maßnahme ermöglicht einen direkten Vergleich der mit dem Meßelement 7 und dem Meßgerät 32 festgestellten Kräfte.The calibration or control device shown in FIGS. 3 and 4, which consists of the series arrangement of the measuring device 32 and the force generating element 46 , is used for calibration or control of the torque measuring device shown in FIGS. 5 and 6 on a pendulum machine 1 . The calibration and control device is only installed when the pendulum machine 1 is uncoupled. The same elements of the arrangements shown in FIGS . 1, 5 and 6 are provided with the same reference numbers. The housing 2 of the pendulum machine 1 comprises a lateral flange 58 which are attached to the two fork-shaped bearing blocks 60, the bearing bores 62 may have, have the same distance from the center 15 of the machine housing 2 as the position 10th As in FIG. 1, this distance is designated A / 2. The connection end 8 of the measuring element 7 is articulated in the bearing bore 62 . The other connection end 9 of the measuring element 7 is articulated, as in the device shown in FIG. 1, at the point 12 of the bearing block 11 . It is assumed here that the effective lever arms between the axis of rotation of the pendulum machine 1 and the vertical, in the direction of which the forces in the calibration and control device and in the wavy connecting ends 8, 9 of the measuring element 7 , are the same. This measure enables a direct comparison of the forces determined with the measuring element 7 and the measuring device 32 .
Steht das Maschinengehäuse 2 unter dem Einfluß eines Drehmomentes, dann wird dieses Moment von dem Meßelement 7 und dem Lagerbock 11 bzw. dem Fundament 4 aufgenommen. Das aus dem Meßgerät 32 und dem Krafterzeugungselement 46 bestehende Eich- bzw. Kontrollgerät ist mit der Lageröse 38 an dem zweiten Lagerbock 60 angelenkt, der auf dem Flansch 58 neben dem ersten Lagerbock 60 angeordnet ist. Die Einstellschraube 50 ist mit ihrem Gewinde 56 in eine Gewindebohrung 64 des Lagerbocks 11 eingeschraubt. Die Bohrungen 62 der Lagerböcke 60 sind von der Längsachse des Maschinengehäuses gleich weit entfernt. Die Gewindebohrung 64 in Lagerbock 11 hat von der Längsachse den gleichen Abstand wie die Stelle 10, an der das Meßelement 7 angreift. Die Lagerböcke 60 bilden Hebelarme, deren Verbindungslinien mit der Längsachse des Maschinengehäuses senkrecht zum Anschlußende 8 und dem Ende 34 verlaufen.If the machine housing 2 is under the influence of a torque, this moment is taken up by the measuring element 7 and the bearing block 11 or the foundation 4 . The calibration or control device consisting of the measuring device 32 and the force generating element 46 is articulated with the bearing eye 38 on the second bearing block 60 , which is arranged on the flange 58 next to the first bearing block 60 . The adjusting screw 50 is screwed with its thread 56 into a threaded bore 64 of the bearing block 11 . The bores 62 of the bearing blocks 60 are equidistant from the longitudinal axis of the machine housing. The threaded bore 64 in the bearing block 11 is at the same distance from the longitudinal axis as the point 10 at which the measuring element 7 engages. The bearing blocks 60 form lever arms, the connecting lines of which run perpendicular to the connecting end 8 and the end 34 with the longitudinal axis of the machine housing.
Die Einstellschraube 50 wird anfangs so tief in die Gewindebohrung 64 eingeschraubt, daß die Stellung zwischen dem Maschinengehäuse 2 und dem Lagerbock 11 derjenigen entspricht, bei der kein Drehmoment auf das Maschinengehäuse einwirkt. Durch anschließende Drehung der Einstellschraube 50 wird je nach der Drehrichtung, der Abstand zwischen dem Lagerbock 11 und der Gabel 48 vergrößert oder verkleinert. Dies geschieht gegen die von der Drehmomentmeßvorrichtung 7 ausgeübte Rückstellkraft, die das Maschinengehäuse 2 und den Lagerbock 11 in ihre Ausgangslage zu bringen versucht. Die entsprechende Kraft wird am Kraftmeßgerät 32 festgestellt und mit derjenigen verglichen, die das Drehmomentmeßgerät 7 anzeigt. Falls das Drehmomentmeßgerät noch nicht geeicht ist, können den jeweiligen Ausschlägen die am Kraftmeßgerät 32 angezeigten Kräfte bzw. nach Umrechnung mit den jeweiligen Hebelarmlängen die entsprechenden Drehmomente zugeordnet werden.The adjusting screw 50 is initially screwed so deep into the threaded bore 64 that the position between the machine housing 2 and the bearing block 11 corresponds to that in which no torque acts on the machine housing. Subsequent rotation of the adjusting screw 50 increases or decreases the distance between the bearing block 11 and the fork 48 , depending on the direction of rotation. This occurs against the restoring force exerted by the torque measuring device 7 , which tries to bring the machine housing 2 and the bearing block 11 into their starting position. The corresponding force is determined on the force measuring device 32 and compared with that indicated by the torque measuring device 7 . If the torque measuring device has not yet been calibrated, the respective deflections can be assigned the forces displayed on the force measuring device 32 or, after conversion with the respective lever arm lengths, the corresponding torques.
Die Fig. 7 und 8 zeigen eine Vorrichtung zur Eichung bzw. Kontrolle einer Drehmomentmeßwelle 16. Hierbei sind gleiche Elemente der Vorrichtung gemäß den Fig. 2a, 2b, 7 und 8 mit den gleichen Bezugsziffern versehen. FIGS. 7 and 8 show a device for calibration and control of a torque sensor sixteenth The same elements of the device according to FIGS. 2a, 2b, 7 and 8 are provided with the same reference numbers.
Die Drehmomentmeßwelle 16 ist mit ihrer nicht näher dargestellten Einrichtung für die elektrische Erfassung des Drehmomentes am Flansch 22 starr mit einem U-förmigen Bügel 66 verbunden, dessen Schenkel 68 parallel zur Längsachse 70 der Drehmomentmeßwelle 16 verlaufen. Mit den Schenkeln 68 sind Stäbe 72 verbunden, die rechtwinklig von einem Hebelarm 74 abstehen, der senkrecht zur Längsachse 70 verläuft. Die Stäbe 72 sind jeweils an einem Ende 76 des Hebelarmes 74 und an einer Stelle im Abstand der Dicke des Bügels 66 angeordnet. Ein zweiter Hebelarm 78 ist mit dem Flansch 20 verbunden. Der Hebelarm 74 weist eine Aussparung 80 auf, durch die eine mit dem Hebelarm 78 verbundene Welle 82 hindurchragen kann. Die Welle 82 ist in der Aussparung 80 mittels eines Lagers 84 drehbar gelagert. Das abgekröpfte Ende 86 des Hebelarms 74 weist eine Gewindebohrung 88 auf, in die das Gewinde 56 der Einstellschraube 50 eingeschraubt ist.The torque measuring shaft 16 is rigidly connected to a device (not shown in more detail) for the electrical detection of the torque on the flange 22 with a U-shaped bracket 66 , the legs 68 of which extend parallel to the longitudinal axis 70 of the torque measuring shaft 16 . Rods 72 are connected to the legs 68 and protrude at right angles from a lever arm 74 which extends perpendicular to the longitudinal axis 70 . The rods 72 are each arranged at one end 76 of the lever arm 74 and at a point at a distance from the thickness of the bracket 66 . A second lever arm 78 is connected to the flange 20 . The lever arm 74 has a cutout 80 through which a shaft 82 connected to the lever arm 78 can protrude. The shaft 82 is rotatably supported in the recess 80 by means of a bearing 84 . The cranked end 86 of the lever arm 74 has a threaded bore 88 , into which the thread 56 of the adjusting screw 50 is screwed.
Der zweite Hebelarm 78 ist an seinem, dem Flansch 20 abgewandten Ende 90 über den Gewindebolzen 40 mit der Lageröse 38 verbunden, die am Kraftmeßgerät 32 befestigt ist.The second lever arm 78 is connected at its end 90 facing away from the flange 20 via the threaded bolt 40 to the bearing eye 38 which is fastened to the force measuring device 32 .
Mit dem Bügel 66 und den Stäben 72 wird das Drehmoment vom Flansch 22 in die Ebene des Hebelarms 78 übertragen, so daß Biegemomente auf die Drehmomentmeßwelle 16 vermieden werden. Das Kraftmeßgerät 32 ist bei der in den Fig. 7 bis 10 dargestellten Anordnung rechtwinklig zur Längsachse 70 der Drehmomentmeßwelle 16 und rechtwinklig zur Mitte des zweiten Hebelarms 78 angeordnet. Durch das Lager 84 wird der Hebelarm 74 zentriert, so daß keine Biegemomente in der Drehmomentmeßwelle auftreten können. Durch Drehung des Sechskants 52 wird der Abstand zwischen den Hebelarmen 74, 78 vergrößert oder verkleinert. Die Abstandsänderung verursacht in Verbindung mit dem Hebelarm 78 durch die Verdrehung der Drehmomentmeßwelle 16 ein Moment. An dem Kraftmeßgerät 32 kann für den jeweiligen Abstand zwischen den Enden 86, 90 die aufzubringende Kraft abgelesen und mit der Länge des Hebelarmes 78 in das entsprechende Drehmoment umgerechnet werden. Damit läßt sich das nicht dargestellte Anzeigegerät, das mit der Drehmomentmeßwelle 16 verbunden ist, eichen oder kontrollieren. Ein besonderer Aufnahmebock für die Drehmomentmeßwelle 16 ist nicht erforderlich.With the bracket 66 and the rods 72 , the torque is transmitted from the flange 22 into the plane of the lever arm 78 , so that bending moments on the torque measuring shaft 16 are avoided. In the arrangement shown in FIGS . 7 to 10, the force measuring device 32 is arranged at right angles to the longitudinal axis 70 of the torque measuring shaft 16 and at right angles to the center of the second lever arm 78 . The bearing arm 74 is centered by the bearing 84 , so that no bending moments can occur in the torque measuring shaft. By turning the hexagon 52 , the distance between the lever arms 74, 78 is increased or decreased. The change in distance in connection with the lever arm 78 causes a moment due to the rotation of the torque measuring shaft 16 . The force to be applied can be read from the force measuring device 32 for the respective distance between the ends 86, 90 and converted into the corresponding torque with the length of the lever arm 78 . Thus, the display device, not shown, which is connected to the torque measuring shaft 16 , can be calibrated or checked. A special mounting bracket for the torque measuring shaft 16 is not required.
Die in Fig. 3 und 4 dargestellte Eich- bzw. Kontrollvorrichtung ist universell anwendbar, wobei die Steigung der Krafteinstellschraube 50 der jeweiligen Meßaufgabe angepaßt werden muß.The calibration or control device shown in FIGS . 3 and 4 can be used universally, the slope of the force adjusting screw 50 having to be adapted to the respective measuring task.
Wie sich aus den Fig. 7 bis 10 ergibt, wird die Winkelverdrehung zwischen den Flanschen 20 und 22 über die Hebelarme 74 und 78 auf die aus dem Krafterzeugungselement 46 und dem Kraftmeßgerät 32 bestehende Einheit übertragen.As is apparent from Figs. 7 to 10, the angular displacement between the flanges 20 and 22 on the lever arms 74 and 78 to the existing from the power generating element 46 and the force gauge 32 unit is transmitted.
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