DE3804043A1

DE3804043A1 - Torque measuring device

Info

Publication number: DE3804043A1
Application number: DE19883804043
Authority: DE
Inventors: Klaus Baethke
Original assignee: ERICHSEN A M GmbH
Current assignee: ERICHSEN A M GmbH
Priority date: 1988-01-23
Filing date: 1988-02-10
Publication date: 1989-07-27

Abstract

In a torque measuring device having a torque conduction shaft (3) mounted rotatably in a bearing block (1) fixed to a housing, in order to achieve a high sensitivity in a simultaneously small construction, the torque conduction shaft (3) is provided with a rigid cross-shaft (4), which is articulated at the end via a coupling (5) to the free end of an elongated measuring spring (6) which is provided with strain gauges (8) and extends back over the cross-shaft (4) towards the torque conduction shaft (3) and is clamped at its other end in the bearing block (1). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Drehmomentmeßgerät mit einer drehbar in einem gehäusefesten Lagerblock gelagerten Drehmomenteinleitungswelle.The invention relates to a torque measuring device one rotatable in a bearing block fixed to the housing mounted torque input shaft.

Es sind zahlreiche Drehmomentmeßgeräte bekannt, bei denen die Drehmomenteinleitungswelle an einem Ende gehäusefest eingespannt ist und die Torsion der Welle als Maß für das aufgebrachte Drehmoment gemessen wird. Solche Torsions-Meßgeräte sind aber nicht zur genauen Erfassung von kleinen Drehmomenten geeignet, bei spielsweise für Drehmomente unter 1000 oder gar unter 500 Ncm (Newtonzentimeter).There are numerous torque meters known which the torque input shaft at one end is fixed to the housing and the torsion of the shaft is measured as a measure of the applied torque. However, such torsion measuring devices are not accurate Detection of small torques suitable for for example for torques below 1000 or even below 500 Ncm (Newton centimeters).

Durch die DE-OS 27 19 712 ist ferner ein Dreh momentaufnehmer bekannt, bei welchem das Drehmoment auf einen Innenring aufgebracht wird, der über radial abragende Blattfedern in einem gehäusefesten Außenring abgestützt ist. Die Blattfedern sind mit Dehnungsmeß streifen versehen, und aus der Ausbiegung der Blatt federn wird dort ein Maß für das aufgebrachte Dreh moment gewonnen. Dieses bekannte Gerät erfordert aber eine erhebliche Baugröße.DE-OS 27 19 712 is also a turn known torque transducer, at which the torque is applied to an inner ring that is radial protruding leaf springs in a housing-fixed outer ring is supported. The leaf springs are with strain gauges strips provided, and from the deflection of the sheet there is a measure of the applied rotation moment won. However, this known device requires a considerable size.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Dreh momentmeßgerät für kleinere Drehmomente, insbesondere für Meßbereiche bis maximal 500 oder maximal 1000 Ncm zu schaffen, das bzw. dessen Drehmomentaufnehmer in sehr kleiner, kompakter Bauform herstellbar ist und sich durch eine hohe Meßgenauigkeit auszeichnet.The invention has for its object a rotation Torque measuring device for smaller torques, in particular for measuring ranges up to a maximum of 500 or a maximum of 1000 Ncm to create the or its torque transducer in very small, compact design can be produced and is characterized by high measuring accuracy.

Die Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Drehmomenteinleitungswelle einen starren Querhebel trägt, der endseitig über eine Koppel an das freie Ende einer länglichen, mit Dehnungsmeßstreifen versehenen Meßfeder angelenkt ist, welche sich über den Querhebel hinweg zur Dreh momenteinleitungswelle zurückerstreckt und am anderen Ende am Lagerbock eingespannt ist. Gemäß einer bevor zugten Ausführungsform der Erfindung ist hierbei vor gesehen, daß der Querhebel, die Koppel und die Meß feder mit ihren Mittellängsachsen in einer Diametral ebene der Drehmomenteinleitungswelle liegen.This object is achieved according to the invention achieved that the torque input shaft rigid cross lever carries the end of a Link to the free end of an elongated, with Strain gauge hinged measuring spring is, which turns over the cross lever moment initiation wave stretched back and on the other End clamped on the bearing block. According to one before drafted embodiment of the invention is here seen that the cross lever, the paddock and the measuring spring with their central longitudinal axes in a diametral plane of the torque input shaft.

Das Drehmomentmeßgerät nach der Erfindung ist aus nur wenigen, robusten Bauteilen in äußerst kompakter Weise aufgebaut, da nunmehr der, quasi als Kurbel wirkende Hebel und die Meßfeder mit geringem Abstand unmittel bar übereinander angeordnet werden können, so daß nur eine entsprechend kurze Koppel benötigt wird und die Bauhöhe sehr niedrig gehalten werden kann. Die Bau breite hängt im wesentlichen von der Länge des Quer hebels ab, die so groß zu wählen ist, daß die Kraft übertragung zu einer ausreichend empfindlichen Durch biegung der Meßfeder führt. The torque meter according to the invention is from only few, robust components in an extremely compact manner built up, as the one that now acts as a crank Lever and the measuring spring with a short distance immediately bar can be arranged one above the other, so that only a correspondingly short coupling is required and the Height can be kept very low. The construction width essentially depends on the length of the cross lever that is so large to choose that the strength transmission to a sufficiently sensitive through bend of the measuring spring leads.

Hierbei kann gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen werden, daß die Meßfeder aus einem länglichen Stahlstreifenstück besteht, das angrenzend an sein Einspannende einen im Querschnitt reduzierten Abschnitt aufweist, an dem die Dehnungs meßstreifen angeordnet sind.Here, according to an advantageous embodiment the invention provide that the measuring spring is an elongated piece of steel strip that adjacent to its clamping end one in cross section has reduced portion at which the stretch measuring strips are arranged.

Der Erfindung zufolge ist ferner vorgesehen, daß die Drehmomenteinleitungswelle beidseits des Querhebels über Nadellager im Lagerbock gelagert ist, so daß auf die Einleitungswelle ausgeübte Seitenkräfte nicht auf die Meßfeder weitergeleitet werden. Ebenfalls kann der Erfindung zufolge vorgesehen werden, daß die Dreh momenteinleitungswelle an ihrem innenliegenden Ende über ein Axiallager in Form einer Kugel an einer gehäusefesten Wand abgestützt ist. Durch eine solche axiale Punktlagerung in der Drehachse der Drehmoment einleitungswelle werden auch Axialkräfte sicher und reibungsarm aufgefangen.According to the invention it is further provided that the Torque input shaft on both sides of the cross lever is stored in the bearing block via needle bearings, so that on the initial wave does not exert lateral forces the measuring spring are forwarded. The can also According to the invention it is provided that the rotation torque introduction shaft at its inner end via a thrust bearing in the form of a ball on one fixed wall is supported. By such axial point bearing in the axis of rotation of the torque input shaft are also safe and axial forces caught with little friction.

Die Koppel ist der Erfindung zufolge vorteilhafter weise über ihre hebelseitige Anlenkstelle hinaus ver längert und trägt dort einen Überlast-Anschlagstift, der beidendig in zugehörige Aufnahmelöcher eines ge häusefesten Lagerblockes eingreift.The coupling is more advantageous according to the invention refer beyond their lever-side articulation point elongates and carries an overload stop pin there, the both ends in the corresponding receiving holes of a ge fixed bearing block engages.

Der Erfindung zufolge können der Lagerblock, die Dreh momenteinleitungswelle, der Querhebel, die Koppel und die Meßfeder zu einer Drehmomentaufnehmer-Baueinheit zusammengefaßt sein. Diese kann in ein quaderförmiges Gerätegehäuse eingebaut werden, aus welchem das Be tätigungsende der Drehmomenteinleitungswelle heraus ragt und welches zugleich ein Anzeigegerät enthält. According to the invention, the bearing block, the rotation torque introduction shaft, the cross lever, the coupling and the measuring spring to a torque transducer assembly be summarized. This can be cuboid Device housing are installed, from which the Be actuation end of the torque input shaft protrudes and which also contains a display device.

Ebenfalls ist es möglich, das Drehmomentmeßgerät als T-förmigen Doppelhand-Schraubenschlüssel auszubilden, und hierbei die Drehmomentaufnehmer-Baueinheit und ein Anzeigegerät entweder in dem Knotenstück des T-Schlüssels oder separat mit Verbindungskabel unterzubringen.It is also possible to use the torque measuring device as To form T-shaped double-hand wrenches, and here the torque transducer assembly and a Display device either in the node of the T-key or separately with connection cable to accommodate.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert, in der zeigtThe invention is described below with reference to the drawing explained in more detail in the shows

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Dreh momentaufnehmers des Meßgerätes nach der Erfindung, Fig. 1 is a schematic view of the rotary momentaufnehmers of the measuring device according to the invention,

Fig. 2 eine konstruktive Ausführung des Dreh momentaufnehmers, in einem Schnitt gemäß der Linie II-II in Fig. 3, Fig. 2 is a constructional design of the rotary momentaufnehmers, in a section along the line II-II in Fig. 3,

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Drehmomentauf nehmer nach Fig. 2, Fig. 3 is a plan view of the torque to participants according to Fig. 2,

Fig. 4 ein erstes Ausführungsbeispiel für ein Drehmomentmeßgerät nach der Erfindung mit eingebautem Drehmomentaufnehmer nach den Fig. 1 bis 3 und Fig. 4 shows a first embodiment of a torque measuring device according to the invention with built-in torque sensor according to FIGS. 1 to 3 and

Fig. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Drehmomentmeßgerätes nach der Erfindung. Fig. 5 shows a second embodiment of a torque measuring device according to the invention.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Drehmomentaufnehmer mit einer in einem Lagerblock 1 über Nadellager 2 gelager ten Drehmomenteinleitungswelle 3. An der Welle 3 ist ein seitlich abragender Querhebel 4 starr befestigt, der an seinem Ende über eine Koppel 5 an das freie Ende einer länglichen Meßfeder 6 angelenkt ist. Die Meßfeder 6 erstreckt sich über den Querhebel 4 und die Einleitungswelle 3 hinweg zurück und ist an ihrem anderen Ende 7 im Lagerblock 1 festgespannt. Nahe der Einspannstelle ist die Meßfeder 6 beidseits mit Dehnungsmeßstreifen 8 versehen. Wird auf die Welle 3 ein Drehmoment aufgebracht, führt dies zu einer Durch biegung der Meßfeder 6, was über die Dehnungsmeß streifen 8 erfaßt und als Maß für das aufgebrachte Drehmoment ausgewertet wird. Fig. 1 shows schematically a torque transducer with a torque input shaft 3 mounted in a bearing block 1 via needle bearings 2 . On the shaft 3 , a laterally projecting cross lever 4 is rigidly attached, which is articulated at its end via a coupling 5 to the free end of an elongated measuring spring 6 . The measuring spring 6 extends back over the cross lever 4 and the introduction shaft 3 and is clamped at its other end 7 in the bearing block 1 . Near the clamping point, the measuring spring 6 is provided on both sides with strain gauges 8 . If a torque is applied to the shaft 3 , this leads to a deflection of the measuring spring 6 , which is measured via the strain gauges 8 and is evaluated as a measure of the torque applied.

Die Fig. 2 und 3 zeigen eine konstruktive Ausführungs form zum Drehmomentaufnehmer nach Fig. 1. Die Dreh momenteinleitungswelle 3 ist beidseits des Querhebels 4 über Nadellager 2, 2 im Lagerblock 1 gelagert. Ihr innenliegendes Ende ist über ein Axialdrucklager in Form einer Kugel 9 an einer am Lagerblock 1 fest geschraubten Gehäusewand 10 abgestützt, so daß auf die Welle 3 ausgeübte Seitenkräfte oder Axialkräfte vom Lagerblock 1 aufgefangen werden. Der Hebel 4 liegt in einer oberen Längsausnehmung 11 des Lagerblockes 1. Die Koppel 5 ist über die hebelseitige Anlenkstelle 12 hinaus nach unten verlängert und ragt in eine Quer ausnehmung des Lagerblockes 1. Die Koppel 5 trägt dort einen Überlastanschlagstift 13, der mit beiden Enden in entsprechend bemessene Ausnehmungen 14 des Lagerblockes 1 eingreift. Figs. 2 and 3 show a constructive execution form for the torque transducer of Fig. 1. The Torque introduction shaft 3 on both sides of the transverse lever 4 via needle bearings 2, 2 stored in the storage unit 1. Its inner end is supported by an axial thrust bearing in the form of a ball 9 on a housing wall 10 which is firmly screwed to the bearing block 1 , so that lateral forces or axial forces exerted on the shaft 3 are absorbed by the bearing block 1 . The lever 4 lies in an upper longitudinal recess 11 of the bearing block 1 . The coupling 5 is extended downward beyond the lever-side articulation point 12 and projects into a transverse recess in the bearing block 1 . The coupling 5 there carries an overload stop pin 13 , which engages with both ends in correspondingly dimensioned recesses 14 in the bearing block 1 .

Die Meßfeder 6 ist nahe an ihrem Einspannende 7, das beim Ausführungsbeispiel auf der dem Querhebel 4 ab gewandten Seite der Einleitungswelle 3 liegt, mit einem Abschnitt 15 verminderten Querschnittes ver sehen, an dem die Dehnungsmeßstreifen 8 angebracht sind. Der Querhebel 4, die Koppel 5 und die Meßfeder 6 liegen mit ihren Längsmittelebenen in einer Diametral ebene der Welle 3. The measuring spring 6, which is located on the near its clamping end 7 in the embodiment the cross lever 4 from side facing the introduction shaft 3, see reduced with a portion 15 cross-section ver on which the strain gauges are mounted. 8 The transverse lever 4 , the coupling 5 and the measuring spring 6 lie with their longitudinal center planes in a diametrical plane of the shaft 3 .

Der in der Fig. 2 und 3 gezeigte Drehmomentaufnehmer ist als eine Baueinheit ausgebildet, die an ein Meß gerätegehäuse 16 anschraubbar ist, welches in den Fig. 2 und 3 strichpunktiert angedeutet ist.The torque transducer shown in FIGS. 2 and 3 is designed as a structural unit which can be screwed onto a measuring device housing 16 , which is indicated by dash-dotted lines in FIGS . 2 and 3.

Fig. 4 zeigt ein Drehmomentmeßgerät nach der Erfindung, welches aus einem quaderförmigen Geräte gehäuse 17 besteht, in welches die Drehmoment- Baueinheit 18 nach den Fig. 2 und 3 derart eingebaut ist, daß das freie, mit einem Vierkant 19 versehene Betätigungsende der Drehmomenteinleitungswelle 3 an einer Schmalseite des Gehäuses herausragt. In dem Gehäuse ist zugleich eine an die Dehnungsmeßstreifen 8 angeschlossene Anzeigeeinrichtung 20 untergebracht. Fig. 4 shows a torque meter according to the invention, which consists of a rectangular device housing 17 , in which the torque assembly 18 according to Figs. 2 and 3 is installed such that the free, provided with a square 19 actuating end of the torque input shaft . 3 protrudes on a narrow side of the housing. A display device 20 connected to the strain gauges 8 is also accommodated in the housing.

Fig. 5 zeigt ein Drehmomentmeßgerät in Form eines T-förmigen Doppelhand-Schraubenschlüssels 21. Hier ist die Drehmomentaufnehmer-Baueinheit 18 in einem mittleren Knotenstück 22 des T-förmigen Schlüssels derart untergebracht, daß die Drehmomenteinleitungs welle 3 in Richtung des T-Beines weist. An der dem freien Wellenende gegenüberliegenden Seite ist am Knotenstück eine Anzeige 23 vorgesehen. Fig. 5 shows a torque meter in the form of a T-shaped double-hand screw key 21. Here, the torque transducer assembly 18 is housed in a central node 22 of the T-shaped key such that the torque input shaft 3 points in the direction of the T-leg. A display 23 is provided on the node piece on the side opposite the free shaft end.

Claims

1. torque meter with a rotatably mounted in a housing-fixed bearing block Drehmomentein line wave, characterized in that the torque introduction shaft (3) carries a rigid cross-lever (4), which ends via a coupling (5) at the free end of an elongated, with strain gauges (8 ) provided measuring spring ( 6 ) is articulated, which extends back over the cross lever ( 4 ) to the torque input shaft ( 3 ) and is clamped at its other end in the bearing block ( 1 ).

2. Torque measuring device according to claim 1, characterized in that the transverse lever ( 4 ), the coupling ( 5 ) and the measuring spring ( 6 ) with their central longitudinal axes lie in one and the same diametral plane of the introduction shaft ( 3 ).

3. Torque measuring device according to claims 1 or 2, characterized in that the measuring spring ( 6 ) consists of an elongated steel strip piece which, adjacent to its clamping end ( 7 ), has a section ( 15 ) with a reduced cross section, on which the strain gauges ( 8 ) are arranged.

4. Torque measuring device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the torque input shaft ( 3 ) on both sides of the cross lever ( 4 ) via needle bearings ( 2 ) in the bearing block ( 1 ) is mounted.

5. Torque meter according to one of claims 1 to 4, characterized in that the Bremsein lead shaft ( 3 ) is supported at its inner end via an axial bearing in the form of a ball ( 9 ) on a housing-fixed wall ( 10 ).

6. Torque measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the coupling ( 5 ) is extended beyond its lever-side articulation point ( 12 ) and carries an overload stop pin ( 13 ), which ends at both ends in associated receiving holes ( 14 ) of the bearing block ( 1 ) intervenes.

7. Torque measuring device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the bearing block ( 1 ), the torque input shaft ( 3 ), the transverse lever ( 4 ), the coupling ( 5 ) and the measuring spring ( 6 ) to form a torque transducer unit ( 18 ) are summarized.

8. Torque meter according to claim 7, characterized in that the torque transducer construction unit ( 18 ) is installed in a cuboid device housing ( 17 ) from which the actuating end of the introduction shaft ( 3 ) protrudes and which also contains a display device ( 20 ).

9. Torque meter according to claim 7, characterized in that it is designed as a T-shaped double-hand wrench ( 21 ), the torque transducer assembly ( 18 ) and a display device ( 23 ) in the node ( 22 ) of the T-key are.