DE3440670C2 - Vorrichtung zum Messen der auf Maschinenbauteile wirkenden Kräfte und Momente - Google Patents

Vorrichtung zum Messen der auf Maschinenbauteile wirkenden Kräfte und Momente

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung sowie eine Vorrichtung zur Messung mindestens einer der Schubkraftkomponenten Fx und Fz an Maschinenbauteilen durch ausschließliche Messung von mehreren Druckkräften, deren Meßrichtungen auf den Richtungen der Schubkomponenten senkrecht stehen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Meßsignale der an jeweils einer Meßstelle angeordneten Meßelemente in einzelne, dehnungs- bzw. kraftproportionale Spannungswerte umgewandelt werden, um sie einem Rechenwerk zuzuführen, das auf der Basis des Drehmomentengesetzes mindestens die Schubkraftkomponenten Fx und Fz an der Stelle des Kraftangriffspunktes bildet. Ferner sieht die Erfindung vor, daß die Meßelemente in einer Zwischenplatte derselben eingelassen und mittels Druckscheiben zur Messung der Drucklasten vorgespannt sind. Die Einrichtung und Vorrichtung der Erfindung eignen sich insbesondere zur automatischen Messung von Kräften in Werkzeug- und Arbeitsmaschinen. Sie ermöglichen die automatische Maschinenüberwachung und insbesondere die automatische Erkennung von Werkzeugbrüchen und von Werkzeugverschleißzuständen während der Bearbeitung eines Werkstückes.

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der auf Maschinenbauteile wirkenden Kräfte und Momente, insbesondere zur Messung der Zerspankraftkomponenten an Schneidwerkzeugen von Werkzeugmaschinen, mit Hilfe von mindestens 3 Druck-, Kraft- bzw. Dehnungsmeßelementen, die in einer Ebene zwischen zwei unter der Einwirkung der zu messenden Kräfte stehenden Maschinenbauteilen montiert sind, jeweils selektiv mindestens eine Drucklast messen und deren Meßsignale zwecks Ermittlung der zu messenden Kräfte einem Rechenwerk zugeführt werden.
Eine solche Einrichtung ist bereits aufgrund der DE-OS 19 52 522 bekannt. Bei der bekannten Einrichtung werden die Meßsignale der an jeweils einer Meßstelle angeordneten piezoelektrischen Meßelemente über meßelementspezifische Verstärker in einzelne kraftproportionale Spannungswerte umgewandelt Hier kommen neben vier 3-Komponenten-Meßelementen auch vier 1-Komponenten-Meßelemente zum Einsatz, welche die , senkrecht zur Meßebene wirkenden Druckkräfte messen und aus deren Meßsignalen über ein Rechenwerk die
auf die Einrichtung wirkende Gesamtdruckkraft und die durch diese gebildeten Drehmomente berechnet werden. Eine Berechnung der Kräfte Fz und Fx unter Berücksichtigung der Hebelarme zwischen dem Werkzeugkraftangriffspunkt und den Meßelementen erfolgt jedoch aus den Meßsignalen der 1-Komponenten-Meßelemente nicht Ferner werden bei der bekannten Einrichtung die am Werkzeug angreifenden Kräfte und Momente vollständig über die 4 Meßelemente geleitet
Die bekannte Einrichtung erfordert deshalb sehr große Meßelemente, die den Kraftfluß vollständig übertragen können, deshalb sehr groß dimensioniert sein müssen und entsprechend teuer sind. Da aus Kostengründen die Meßelemente nur so groß wie nötig d:*nensioniert werden, besteht bei Oberlastungen der Werkzeuge auch die Gefahr einer Überlastung der Meßelemente und damit die Gefahr ihrer Zerstörung. Um auch die gleichzeitig wirkenden Schubkräfte über die Meßelemente übertragen zu können, müssen die Meßelemente über entsprechende Schrauben vorgespannt werden. Diese Vorspannkraft belastet die Meßelemente zusätzlich und mindert damit die maximale Werkzeugbelastung.
Durch die DE-OS 27 36 373 sind weiterhin ein Verfahren und eine Vorrichtung zur elektrischen Messung von Kräften bekannt geworden, wobei der Kraftfluß in einen Haupt- und einen parallelen Nebenkraftfluß aufgeteilt wird, der Hauptkraftfluß durch Übertragungsglieder aus Stahl geleitet wird und in dem Nebenkraftfluß mindestens eine elektrische Kraftmeßzelle und mindestens ein Federkörper hintereinander geschaltet werden.
Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß dieser DE-OS dienen jedoch lediglich zur Messung von in Kraftflußrichtung, d. h. in Richtung der Hintereinanderschaltung von Kraftmeßzelle und Federkörper, wirkenden Kräfte. Dementsprechend sind bei dem Verfahren und der Vorrichtung die Messung von Schubkräften und Momenten nicht vorgesehen. Erst recht wird durch sie die Messung der Zerspankraftkomponenten an Schneidwerkzeugen von Werkzeugmaschinen nicht offenbart.
Die infrage stehende Vorrichtung weist eine obere sowie eine untere Tragplatte auf, zwischen denen die jeweils hintereinander geschalteten Kraftmeßzellen und Federkörper innerhalb von Übertragungsgliedern für den Hauptkraftfluß angeordnet sind. Die Kraftmeßzellen und die Federkörper bilden infolge der Nachgiebigkeit der Federkörper jeweils eine unter Krafteinwirkung elastisch nachgiebige Einheit. Dagegen weisen die Übertragungsglieder eine hohe Steifigkeit auf. Bei der Vorrichtung wird der sich durch die Nachgiebigkeit der Übertragungsglieder bei Krafteinwirkung ergebende Verformungsweg von den Meßzellen und Federkörpern mitvollzogen. Infolge des Vorhandenseins der Federkörper tritt dabei neben der flächenbedingten Aufteilung in Krafthaupt- und Kraftnebenfluß noch eine Dämpfung des Kraftnebenflusses auf. Dies hat entsprechend dem Verhältnis der Nachgiebigkeit von Kraftmeßzellen und Federkörpern eine Minderung der Meßsignalempfindlichkeit zur Folge. Abgesehen davon ist bei der Vorrichtung von Nachteil, daß diese verhältnismäßig viele Bauteile aufweist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art, einerseits die [ Gefahr einer Überlastung der Meßelemente und damit die Gefahr ihrer Zerstörung zu vermeiden und anderer-
' seits trotzdem eine hohe Meßsignalempfindlichkeit zu erzielen. Darüberhinaus bezweckt die Erfindung die
Schaffung einer Vorrichtung, welche Mittel aufweist, um die ermittelten einzelnen Meßsignale dahingehend zu verwerten, daß mit diesen auch Schubkräfte and Drehmomente gemessen werden können.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
Die gewünschte Wirkung hinsichtlich der Vermeidung von Überlastungen und der Erzielung einer hohen Meßsignalempfindlichkeit ergibt sich dabei dadurch, daß die Meßelemente nicht nur im Kraftnebenfluß liegen, sondern auch ohne Zwischenschaltung von Federkörpern unmittelbar unter der Krafteinwirkung der Maschinenbauteile stehen. Die weiterhin bezweckte Verwertung der ermittelten einzelnen Meßsignale wird durch die vorgesehene Bildung von Schubkraftkomponenten und Drehmomenten über ein Rechenwerk erzielt.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist von Vorteil, daß bei dieser die Abstimmung zwischen Überlastungsschutz und Signalempfindlichkeit der Meßelemente ausschließlich durch das Flächenverhältnis von Meßelementen und Zwischenplatte erzielt wird und es hierzu keiner zusätzlichen Federkörper bedarf.
Hinsichtlich der Gestaltung und Anordnung der Meßelemente und der Zwischenplatte sind weitere vorteilhafte Merkmale vorgesehen, die sich aus den Unteransprüchen 2 bis 9 ergeben. So ergibt sich aufgrund der integrierten Anordnung der Meßelemente, Adapterplatten, Druckscheiben und der Zwischenplatte auch eine einfache Handhabung der genannten Vorrichtung, ilie düi'cii die bekannten einrichtungen nicht gegeben sir.d.
In vorteilhafter Ausgestaltung schlägt die Erfindung hinsichtlich der Verwertung der ermittelten Meßsignale weiter vor, aus den Meßsignalen der Drucklastmeßelemente, sowie aus den Abständen der Meßelemente und den Abständen des Kraftangriffspunktes mit Bezug auf den Nullpunkt des Koordinatensystems, mindestens eine der Schubkraftkomponenten bzw. der Drehmomente über ein Rechenwerk zu bestimmen.
Schließlich sind zur vorteilhaften Verwertung der ermittelten Meßsignale die Merkmale der Unteransprüche 10 bis 12 vorgesehen.
Die Erfindung wird in Form von Ausführungsbeispielen anhand einiger Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt
Fig.·! eine schematische Darstellung der beschriebenen Einrichtung, nämlich ihre Lage zwischen den beiden kraftführenden Maschinenbauteilen (9,10) und die schematische Anordnung der Meßelemente (1,2,3,4) in der Zwischenplatte (43) und
F i g. 2 eine detaillierte Darstellung über die Anordnung der Meßelemente (1,2,3,4) der Adapterplatten (44), der Druckscheibe (45), der Vergußmasse (48) sowie der Verschraubungen (50), der VerStiftungen (49) und der Ausnehmungen (46,47) innerhalb der Zwischenplatten sowie
F i g. 3 eine Schaltanordnung bzw. ein Rechenwerk zur Bestimmung der Kräfte Fx und Fz aus den einzelnen Druckkräften Y\, Yi, Vj und Ye, und den teilweise variablen Hebelarmen D, A, und C, gemäß den Gleichungen I und II,
F i g. 4 eine Schaltanordnung bzw. ein Rechenwerk zur zusätzlichen Bestimmung der Druckkraftkomponente Fy, der Kraftquotienten FxIFy und FJFy sowie der Drehmomente Ms und Mr.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung werden die Kräfte Fx, Fy und F1 vom Werkzeug (12) über das Bauteil (11) in das Bauteil (10) und von dort über die Meßelemente (1—4) und die Zwischenplatte (43) in das Bauteil (9) geleitet
In der dargestellten Anordnung kommen ausschließlich Drucklastelemente (1, 2, 3, 4) mit einer selektiven Empfindlichkeit in Richtung y des Koordinatensystems zum Einsatz. Diese Meßelemente befinden sich vorzugsweise auf den Eckpunkten eines Rechteckes, das symmetrisch um den Nullpunkt des Koordinatensystems angeordnet ist, wodurch die Lage der Drucklastmeßelemente relativ einfach mit Hilfe der beiden Abstände A und B angegeben werden können. Auch die Abstände C, D und £ zwischen dem Kraftangriffspunkt (13) und dem Mittelpunkt des Koordinatensystems sind einfach zu bestimmende Größen.
Wie F i g. 2 zeigt, füllt die Zwischenplatte (43) den Hohlraum zwischen den Maschinenbauteilen (9 und 10) nahezu vollständig aus. Die Drucklastmeßelemente sind wie an den bisher bezeichneten Stellen in entsprechend größere Bohrungen der Zwischenplatte (43) eingelassen und vorzugsweise mit einer weichen, dauerelastischen Vergußmasse (48) positioniert. Zum Ausgleich von Höhenunterschieden sind zusätzlich planparallele Adapterscheiben (44) über bzw. unter den Drucklastmeßelementen vorgesehen. Es ist ferner vorgesehen, die Zwischenplatte (43) gemeinsam mit den Drucklastmeßelementen (1 —4) bzw. den Adapterplatten (44) planparallel auf der Ober- und Unterseite vollständig zu überschleifen.
Zur Erzielung der notwendigen Vorspannung der Drucklastmeßelemente (1 —4) sind diese bzw. die Adapterscheiben (44) jeweils mit gleichdicken Druckscheiben (45) zu versehen, die aufgebracht werden. Die Dicke der Druckscheiben (45), die vorzugsweise aus Metallscheiben bestehen, sind unter Berücksichtigung der maximalen Belastbarkeit der Drucklastmeßelemente (1 —4) und ihrer Steifigkeit bzw. der Steifigkeit der Zwischenplatte (43) im Bereich der Meßelemente auszulegen.
Die Empfindlichkeit der Drucklastmeßelemente (1 —4) hinsichtlich der Meßsignale (Y\ — Ya) kann durch ihre
Auflagefläche bzw. durch die Auflagefläche der entsprechenden Adapterscheiben (44) und durch die entsprechenden Auflageflächen der Zwischenplatte (43) im Bereich der Meßelemente (1 —4) bestimmt werden. Zur
Änderung der Auflagefläche der Zwischenplatte (43) ist sie gezielt an Stellen ihrer Oberfläche auszunehmen (46 und 47).
Die Zwischenplatte (43) kann ohne Beeinträchtigung des Meßergebnisses zwischen den Maschinenbauteilen (9 und 10) an einer oder an mehreren Stellen verstiftet (49) werden. Eine Verschraubung (50) der beiden Maschinenbauteile (9 und 10) ist sowohl durch die Meßelemente (1—4) hindurch als auch zusätzlich oder ausschließlich neben den Meßelementen (1 —4) möglich.
In F i g. 3 stellen die Bausteine 1, 2, 3 und 4 die druckempfindlichen Drucklastelemente dar, die über die sensorspezifischen Vorverstärker 5,6,7 und 8 zu den Meßsignalen Vj, Yz, Y3 und Ya führen. Die Verstärkungsfaktoren der Vorverstärker sind variabel einstellbar, um Empfindlichkeitsunterschiede in den Drucklastmeßelementen auszugleichen oder solche Emfindlichkeitsunterschiede der einzelnen Meßstellen auszugleichen, die aufgrund unterschiedlicher Steifigkeiten in den Maschinenbauteilen (9 und/oder 10) und der Zwischenplatte (43) entstehen. Im letztgenannten Fall lassen sich die unterschiedlichen Verstärkungsfaktoren auf theoretischem Wege, z. B. nach der Finite-Element-Methode oder experimentell ermitteln.
Eine experimentelle Ermittlung der Verstärkungsfaktoren kann dadurch vorgenommen werden, daß bei bekannten Werten der Abstände (A —E) das Werkzeug (13) durch definierte Kräfte belastet wird und die entsprechenden theoretischen Sollwerte der Meßsignale (Y\, Y2, Yz und Ya) gemäß den im folgenden wiedergegebenen Gleichungen mit den tatsächlichen Meßsignalen (Y], Y2, Y3 und Ya) durch Verstellung der Verstärkungsfaktoren zur Deckung gebracht werden.
ρ . fr\+ λ) _ ρ . r-
Yx = · (B+E) - 4 ■ A ■ B
g- -
4 ' A ■ D
A- B
Fx- C
A- B
Fx- C
A- B
Fx- C
Über die Subtrahier- bzw. Addierverstärker (19—25) werden die in F i g. 3 angegebenen mathematischen Ausdrücke gebildet. Diese werden dann mit Hilfe der Werte für die Abstände A— Eüber die Dividierbausteine 28—31 und den Multiplizierbausteinen 34—37 sowie den Differenzbildnern 26-27 gemäß der skizzierten Schaltordnung so verrechnet, daß sich die Schubkraftkomponente F1 und F2 ergeben.
Für den Einsatz auf Drehmaschinen kann das Rechenwerk vereinfacht werden, da die Werte der Abstände A, B und C als unveränderlich anzunehmen sind und damit einige Bausteine durch einfachere ersetzt werden können. So kann der Baustein 37 durch einen Verstärker mit dem Verstärkungsfaktor A/C ersetzt werden und der Baustein 28 sowie die Eingabe 14 entfallen. Ferner kann der Baustein 34 durch einen Verstärker mit dem Verstärkungsfaktor B/C ersetzt werden und der Baustein 29 sowie die Eingabe 15 entfallen. Die Eingabe 16 für den Wert des Abstandes Ckann ebenfalls entfallen, wenn für die Eingaben 17 und 18 direkt die Quotienten D/C und E/Ceingegeben werden, wobei dann ebenfalls die Bauteile 30 und 31 überflüssig sind.
Falls das Rechenwerk vollständig oder teilweise durch einen Digitalrechner realisiert wird, ist zu berücksichtigen, daß die Rechenzeiten kurz genug sind, um hochfrequente, für Werkzeugbrüche typische Kraftsignalanteile, durch den Digitalrechner unverfälscht wiedergeben zu können.
F i g. 4 zeigt eine Erweiterung des Rechenwerkes um die Dividierbausteine 32 und 33 sowie um die Multiplizierbausteine 38 und 39. Mit Hilfe dieser zugefügten Bausteine wird es möglich, zusätzlich die Kraftquotienten FxIFy und FJFy sowie die Drehmomente Ms und Mr zu bestimmen. Ferner ist hier ein weiterer Ausgang für die
bereits gebildete Druckkraftkomponente Fy vorgesehen. Diese Erweiterung ist deswegen sinnvoll, weil Anwendungsfälle bekannt geworden sind, wo sich die genannten Kraftquotienten (z. B. bei der Drehbearbeitung) besser zur Erkennung von Werkzeugverschleiß eignen als die Schubkraftkomponenten Fx und Fz. Ferner kommen a Anwendungsfälle zur Werkzeugüberwachung bei Bohr- und Fräswerkzeugen vor, wo die Drehmomente Ms
ι oder Mr zur Werkzeugüberwachung günstige Überwachungsergebnisse liefern.
Bei der Anwendung der Erfindung wirkt sich eine neuere Entwicklung im Bereich der Steuerung von Arbeitsmaschinen, insbesondere von Werkzeugmaschinen, insofern positiv aus, daß für das Verfahren der modernen »Werkstückprogrammierung«, im Vergleich zur veralteten »Werkzeugprogrammierung«, die Werkzeugkoordination in bezug zu einem Maschinenreferenzpunkt bekannt sind. Da aufgrund der mechanischen Konstruktion der Werkzeugmaschine bzw. Arbeitsmaschine die Lage der Drucklastmeßelemente (1,2,3,4) und die Lage der Werkzeugaufnahme festgelegt sind, ergibt sich aus den Werkzeugkoordinaten (auch Werkzeugkorrekturwerte genannt) unter Berücksichtigung der Lage des Maschinenreferenzpunktes in bezug zur Mitte des Koordinatensystems der Drucklastmeßelemente immer ein bekannter, werkzeugabhängiger Abstand (Q D, E) zwischen dem Werkzeug bzw. seinem Kraftangriffspunkt (13) und dem Koordinatennullpunkt der Drucklastmeßelemente (1,2, 3,4).
Diese Abstände (C, D, E) sind also nicht eigens für die Erfindung zu ermitteln, sondern bereits für die Programmierung der Maschinensteuerung erforderlich und damit bekannt. Sie können off-line in das Rechenwerk (5 bis 37) bzw. in eine dieses Rechenwerk beinhaltende Werkzeugüberwachungseinheit oder auch on-line durch eine direkte Koppelung mit der Maschinensteuerung über die Eingabeelemente (14 bis 18) eingegeben werden.
Auf Drehmaschinen bilden die Abstände A, B und C feste Werte, da sie durch die Konstruktion der Maschine und den Ort der fest eingebauten Drucklastmeßelemente (1 —4) bestimmt werden. Lediglich die Abstände D und E zwischen dem Koordinatennullpunkt und dem Kraftangriffspunkt (13) werden zusätzlich durch die veränderli- m ehe Geometrie des Werkzeuges (12) und des dieses aufnehmenden Bauteils (11) bestimmt. Die Werte der Abstände E und D sind unter Berücksichtigung des Referenzpunktes der Arbeits- bzw. Werkzeugmaschine und
den werkzeugabhängigen Werkzeugkorrekturwerten einfach und automatisch bestimmbare Größen.
Aus der Summe der einzelnen Meßsignale Yi, Y2, Y3, Y4 der Druckmeßelemente (1,2,3,4), die das Signal für
die Druckkraftkomponente Fy ergibt und den Gleichungen, die sich aus den Drehmomenten um die Achsen χ (Ms) und ζ (Mr) — gebildet aus den Kraftkomponenten Fx, Fx und F2, den Abständen A, B, C, D und E sowie den Meßsignalen Yi, Y2, Y3und Y4 — ergeben, lassen sich für FK und Fz die folgenden Gleichungen herleiten:
F1. = Yx+ Y2+ Y3+Y4
EMn = O = Fx ■ C - Fy ■ E - (Y3 + Y4) · B + (Y1 + Yx) · B ZM5 = O = F.- C -Fy D -(Y2 + Yi) -A +(Yx + Y4)- A
Fx = F,-+ (Y3 + Y4) · -~ - (Y1 + Y2) ■ -|-
Fx = -^ ■ (Yx + Y2+ Y3+ Y4) - ^ ■ [(Yx + Y2) - (Y3 + Y4)]
^—^-—————————^
F2 = ± ■ (Yx + Y2+ Y3 + Y4) - ± ■ [(Yx + Y4) - (Y1 + Y3)]
20
Wie sich zeigt, ist im Falle von Drehmaschinen die zu bestimmende Schubkraft Fx nur von den Variablen, den Meßsignalen Y\, Y2, Yi und V4 sowie dem Abstand £ abhängig (B und Csind konstant), während die Schubkraft F2 nur von den Variablen, den Meßsignalen Y1, Y2, Y3 und Y^ sowie vom Abstand D (A und C sind konstant) abhängig ist. Da die Abstände D und £ werkzeugabhängige und damit bekannte Werte sind und A, B und CaIs bekannte, feste Werte vorliegen, wird es möglich, die Kräfte Fx und F2 über ein Rechenwerk (5—37), welches nach den angegebenen Gleichungen arbeitet, zu bestimmen.
Beim Einsatz der Erfindung auf Bearbeitungszentren bzw. Bohr- und Fräswerken können die Abstände C, D und £ ständig veränderliche Werte annehmen, da sie neben der Werkzeuggeometrie auch von den Achspositionen der Maschinenschlitten abhängig sein können. Auch in diesen Fällen lassen sich die Werte der Abstände C, D und £ automatisch, zum Beispiel über die Steuerung der Maschine, bestimmen, da die Achspositionen aufgrund der Achsmeßsysteme innerhalb einer Arbeits- bzw. Werkzeugmaschine bekannt sind. Die Bestimmung der Kräfte Fx und F2 erfolgt dann über die entsprechenden veränderlichen Werte der Abstände C, D und £ ebenfalls über das Rechenwerk.
Die Erfindung eignet sich insbesondere zur automatischen Messung von Kräften in Werkzeug- und Arbeitsmaschinen. Sie ermöglicht die automatische Erkennung von Werkzeugbrüchen und Werkzeugverschleißzuständen während der Bearbeitung eines Werkstückes und stellt damit eine wesentliche Voraussetzung für die Einführung automatischer Fertigungssysteme dar. Sie bietet ferner Möglichkeiten zur Erhöhung der Bearbeitungsgenauigkeit der Maschinen.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
35 40 45 50 55 60 65

Claims (12)

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zum Messen der auf Maschinenbauteile wirkenden Kräfte und Momente, insbesondere zur Messung der Zerspankraftkomponenten an Schneidwerkzeugen von Werkzeugmaschinen, mit Hilfe von mindestens 3 Druck-, Kraft- bzw. Dehnungsmeßelementen, die in einer Ebene zwischen zwei unter der Einwirkung der zu messenden Kräfte stehenden Maschinenbauteilen montiert sind, jeweils selektiv mindestens eine Drucklast messen und deren Meßsignale zwecks Ermittlung der zu messenden Kräfte und/oder Momente einem Rechenwerk zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßelemente (1,2,3,4) in einer Zwischenplatte (43) angeordnet sind, die sie sich zwischen den beiden Maschinenbauteilen
ίο (9,10) befindet und einen Teil des Kraftflusses zwischen den beiden Maschinenbauteilen überträgt, während nur die Übertragung eines Restteils dieses Kraftflusses über die Meßelemente erfolgt und über das Rechenwerk aus den Signalen der einzelnen Meßelemente und den Abständen zwischen dem außerhalb der Meßvorrichtung liegenden Kraftangriffspunkt und den Meßelementen die Schubkraftkomponenten (Fx und F3J und/oder die Druckkraftkomponente (Fy) am Kraftangriffspunkt und/oder die von diesen Komponenten erzeugten Drehmomente (Ms und/oder Mr) gebildet wird bzw. werden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Dickenunterschiede zwischen den Meßelementen (1,2,3,4) und der Zwischenplatte (43) durch Adapterplatten (44) ausgeglichen werden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch Vorspannung der Meßelemente (1,2,3,4) Druckscheiben (45) auf die Druckflächen der Meßelemente bzw. Adapterplatten (44) montiert und die Druckscheiben (45) hinsichtlich ihrer Dicke so ausgelegt sind, daß unter Berücksichtigung der Steifigkeit der Zwischenplatte (43) im Bereich der Meßelemente, etwaiger Adapterplatten (44) und der Druckscheiben (45) die Maximalbelastung der Meßelemente nicht überschritten und die gewünschte Empfindlichkeit derselben erreicht wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der Meßelemente-Empfindlichkeit die Auflagefläche der Zwischenplatte (43) durch entsprechende Materialausnehmungen (46, 47) verkleinert oder die Meßelemente- bzw. Adapterplattenauflageflächen entsprechend vergrößert sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßelemente (1,2,3,4) oder die Adapterplatten (44) vor Montage der Druckscheiben (45) gemeinsam mit der Zwischenplatte (43) beidseitig planparallel auf ihren Belastungsflächen überschliffen sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenplatte (43) die Meßelemente (1, 2,3,4) und, soweit vorhanden, die Adapterplatten (44) mit Ausnahme ihrer Druckflächen abdichtend voll umschließt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abdichtung der Hohlraum zwischen der Zwischenplatte (43) und den Meßelementen (1, 2, 3, 4) sowie eventuellen Adapterplatten (44) mit einer dauerelastischen Masse (48) vergossen ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verbindung der beiden Maschinenbauteile (9 und 10) durch Schrauben sich die Verbindungsschrauben (50) neben den Meßelementen (1,2,3,4) befinden und die Meßelemente sowie die Zwischenplatte (43) vorspannen.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme von Schubkräften zwischen den beiden Maschinenbauteilen (9 und 10) VerStiftungen (49) zwischen diesen und der Zwischenplatte (43) vorgesehen sind.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Abständen A, B der Meßelemente (1, 2, 3, 4) und den Abständen C, D, E des Kraftangriffspunktes mit Bezug auf den Nullpunkt eines Koordinatensystems, in dessen x-z-Ebene sich die Meßelemente befinden, und aus den einzelnen Drucklasten der Meßelemente über ein Rechenwerk die Schubkraftkomponenten (Fx und F3.) an der Stelle des Kraftangriffspunktes (13) gemäß den Gleichungen
Fx = -|- · (Ji + Y2 + Y, + H) - -|- · [Oi + Y2) - (Y3 + Y^
^ - ·§■ · Oi + IS + IS + H) - -£ · [Oi + H) - (»5 + Yi)]
gebildet werden.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Kraftangriffspunkt (13) durch Auswechseln oder Verschieben des die Kräfte aufnehmenden Bauteils, z.B. eines Werkzeugträgers (11), hinsichtlich seiner Abstände (Q D und E) zum Nullpunkt des Koordinatensystems verändern kann und diese entsprechend veränderten Werte von der Maschine, in der sich die Meßvorrichtung befindet, bzw. von deren elektronischer Steuerung jederzeit gemeinsam oder auch einzeln an die Eingabeelemente (16, 17, 18) des Rechenwerkes übergeben werden können, während die Abstände A und B über andere Eingabeelemente (i4,15) des Rechenwerks fest vorgegeben werden oder im Rechenwerk fest einprogrammiert sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß alle Abstände (A, B, C, D und E) als Konstanten fest in das Rechenwerk eingegeben werden, ohne daß sich das Übersprechen durch die anderen beiden Kraftkomponenten (Fy und F»^oder (Fy und F7) an der Stelle des Kraftangriffspunktes auf die jeweils zu bestimmende Schubkraftkomponente (F2)oder (Fx)\n für den Meßzweck unvertretbarem Maße ändern.
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