DE3909914C1 - Calibration machine for force pick-ups - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kalibriermaschine für Kraftaufnehmer, mit einem an den jeweiligen Kraft­ aufnehmer anzuschließenden Lastübertrager für nacheinander ankoppelbare, in einem verketteten Stapel angeordnete Gewichte, mit einer Hub- und Absenk­ einrichtung für die Gewichte und mit einem zweiten, konzentrisch den ersten Gewichtsstapel umschließenden, verketteten Stapel von ankoppelbaren Gewichten.

Bei einer derartigen, durch den "PTB-Bericht Me-22, August 1978, Seiten 60 bis 63", bekannten Kalibrier­ maschine sind für beide Gewichtsstapel gesonderte Hub- und Absenkeinrichtungen vorgesehen, wobei der innere Gewichtsstapel in der Grundstellung nur mit seiner unteren Hälfte vom äußeren Gewichtsstapel aufgenommen ist. Daraus resultieren, insbesondere wenn die Kalibriermaschine für einen großen Meßbereich aus­ gelegt sein soll, ein erheblicher Herstellaufwand und eine beträchtliche Bauhöhe der Kalibriermaschine.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine über einen weiten Meßbereich einsetzbare Kalibriermaschine zu schaffen, die sich gegenüber dem Stand der Technik durch reduzierenden Herstellaufwand und niedrigerer Bau­ höhe auszeichnen soll.

Ausgehend von einer Kalibriermaschine der eingangs genann­ ten Art, wird die Lösung dieser Aufgabe erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die beiden obersten Gewichte beider Stapel unmittelbar miteinander verkettet sind, daß das Ver­ kettungs-Spiel zwischen den beiden jeweils obersten Gewichten größer als die Summe der Einzelspiele der Gewichte des ersten Stapels ist und daß die Gewichte beider Stapel mit einer einzigen Hub- und Absenkeinrichtung auf- und abbewegbar sind.

Durch diese Maßnahmen ist es möglich, etwa gleichhohe Ge­ wichtsstapel vorzusehen und so die Bauhöhe der Maschine be­ trächtlich zu reduzieren. Da bei der Erfindung für beide Sta­ pel nur eine einzige Hub- und Absenkeinrichtung erforderlich ist, sind die Herstellkosten erheblich reduziert.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann vor­ gesehen werden, daß das Verkettungs-Spiel zwischen den bei­ den jeweils obersten Gewichten um etwa ein Einzelspiel größer als die Summe der Einzelspiele der Gewichte des ersten Stapels ist und daß der erste Gewichtsstapel vollständig innerhalb des zweiten Gewichtsstapels untergebracht ist. Durch die enge Be­ grenzung des Spieles zwischen den beiden obersten Gewichten ist ein gleichmäßiger Ablauf bei einem aufeinanderfolgenden Ankoppeln der Gewichte auch bei einem Überwechseln zu einem zweiten Stapel gewährleistet. Durch die vollständige Anordnung des ersten Gewichtsstapels innerhalb des zweiten Gewichtssta­ pels ist eine Optimierung hinsichtlich niedriger Bauhöhe erzielt.

In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen werden, daß der Kraftübertrager aus einem Umkehrgehänge für Druck- und Zugkraft­ aufnehmer und aus einer am obersten Gewicht des ersten Stapels angeschlossene Zugstange besteht, die über eine sich selbst zentrierende Kupplung abhebbar miteinander verbunden sind, und daß das Umkehrgehänge die erste Laststufe bildet. Die Kalibriermaschine ist somit sowohl für Druck- als auch für Zugkraftaufnehmer einsetzbar, und durch die Einbeziehung des Umkehrgehänges als erste Laststufe entfällt die sonst notwendige Tarawaage zur Kompen­ sation des Gewichtes des Umkehrgehänges auf Null.

Gemäß einer Ausführungsform kann das Umkehrgehänge sich über den Kraftaufnehmer an einer Traverse ab­ stützen, die mittels eines Spindelantriebes auf- und abverfahrbar ist, in welchem Falle also die Hub- und Absenkvorrichtung von oben her an dem Gewichtsstapel angreift.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform kann die Hub- und Absenkeinrichtung aus einem für beide Gewichts­ stapel gemeinsamen Hubtisch bestehen, der einen Hubweg von mindestens dem Gesamt-Verkettungsspiel beider Gewichtsstapel auszuführen vermag.

Bei beiden Ausführungsformen ist vorteilhafterweise ein berührungsloser und damit rückwirkungsfreier, z. B. opto-elektronischer, inkrementaler Wegaufnehmer vorgesehen, der zur Messung der Verformung des Kraft­ aufnehmers und des Umkehrgehänges unter Last dient und nach dessen Maßgabe der Verfahrweg der Traverse bzw. des Hubtisches nachgesteuert wird.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen angegeben.

Der Gegenstand der Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungs­ beispieles näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Kalibriermaschine in Frontansicht, mit im Vertikalschnitt dargestellten Gewichtsstapeln,

Fig. 2 die Kalibriermaschine in Fig. 1 von links gesehen,

Fig. 3 im Vertikalschnitt und im größeren Maßstab die Zentrierkupplung der Kalibriermaschine gemäß Ausschnitt III in Fig. 1 und

Fig. 4, 5 und 6 die Zentrierkupplung in drei ver­ schiedenen Arbeitsstellungen.

Das Maschinengerüst der Kalibriermaschine besteht im wesentlichen aus vier im Quadrat angeordneten Säulen 1 bis 4, die durch einen oberen, mittleren und unteren Rahmen 5, 6, 7 stabilisiert sind, und aus zwei Kugel­ umlaufspindeln 8, 9, die jeweils zwischen einem Paar von Säulen 1, 3 und 2, 4 angeordnet sind. Die Spindeln 8, 9 bilden zusammen mit einem regelbaren Elektromotor und einem spielarmen Getriebe eine Hub- und Absenkeinrichtung 10 zum Verfahren einer Traverse 11, die auf den vier Säulen 1 bis 4 geführt ist. Auf der Quertraverse 11 ist ein Druck-Kraftaufnehmer 12 aufgesetzt, auf dem sich ein Lastübertrager 13 abstützt, an den die Gewichte der Kalibriermaschine ankoppelbar sind. Der Lastübertrager 13 besteht aus einem rechteckigen, rahmenförmigen Umkehrgehänge 14 und einer Zugstange 15, die über eine Kupplung 16 abhebbar miteinander verbunden sind. Statt eines Druck-Kraftaufnehmers 12 kann die Kalibriermaschine auch zur Kalibrierung eines Zug-Kraftaufnehmers eingesetzt werden, der in diesem Fall zwischen den Einspannlagern 17 an der Unterseite der Traverse 11 und den Lagern 18 an der unteren Rahmenseite des Umkehrgehänges 14 eingehängt wird.

Die Kalibriermaschine ist mit einem ersten Stapel 19 von vollzylindrischen Gewichtsscheiben 20 unterschied­ licher Dicke und mit einem zweiten Stapel 21 aus ring­ förmigen Gewichten 22 ausgerüstet. Die beiden Stapel 19, 21 sind konzentrisch angeordnet und der Stapel 19 ist vollständig innerhalb des äußeren Stapels 21 untergebracht. Die Gewichte sind innerhalb ihres Stapels als Kette mit jeweils geringem Einzelspiel zwischen zwei Gewichten in üblicher Weise gekoppelt. Die oberste Ringscheibe 23 des äußeren, zweiten Stapels weist eine verhältnismäßig kleine, von der Zugstange 15 durchsetzte Innenbohrung 24 auf, die wesentlich kleiner als die scheibenförmigen Gewichte 20 des inneren, ersten Stapels ist. Auf dem obersten Gewicht 25 des inneren Stapels ist konzentrisch zur Zugstange 15 ein Auflagering 26 angeordnet. Beim Kalibrieren des Kraftaufnehmers 12 wird die Traverse 11 mittels der Hub- und Absenkeinrichtung 10 aufwärts verfahren, wobei nacheinander zunächst die Gewichte 20 des inneren, verketteten Stapels 19 an den Kraftaufnehmer 12 angekoppelt werden, und nach Abheben des untersten Gewichtes des inneren Stapels 19 von seiner Basis 27 trifft dann die oberste Scheibe 25 bei einem weiteren Hochfahren der Traverse 11 auf die oberste Scheibe 23 des äußeren Stapels auf, dessen Gewichte dann ebenfalls nacheinander an den Kraft­ übertrager 13 angekoppelt werden. Da die obersten Gewichte 25, 23 der beiden Stapel miteinander ver­ kette sind, ist somit nur ein Antrieb zum Ankoppeln der Gewichte beider Stapel erforderlich.

Wie die Fig. 3 bis 6 veranschaulichen, trägt der Umkehrrahmen 14 an einer unteren, zentralen Ver­ längerungsstange 28 einen Doppelkegel 29, der über eine Ringschulter 30 in die Verlängerungsstange 28 übergeht. Dieser Doppelkegel 29 ist mit axialem Spiel von einem doppelkonischen Zentriergehäuse aufgenommen, welches aus zwei zusammengeschraubten Hälften 32, 33 besteht, von denen die untere Hälfte 32 starr mit der Zugstange 15 verbunden ist.

Fig. 4 veranschaulicht den Fall, daß Gewichte der Stapel 19 und/oder 21 angekoppelt sind, in welchem Fall das Zentriergehäuse 31 mit einem oberen Innen­ flansch 34 auf der oberen Ringschulter 30 des Doppel­ kegels 29 aufliegt.

Fig. 5 veranschaulicht die Situaton beispielsweise beim Auswechseln eines Kraftaufnehmers 12. Der Doppel­ kegel 29 sitzt mit seiner unteren Ringschulter 35 auf dem unteren Innenflansch 36 des Zentriergehäuses 31 auf, so daß das gesamte Umkehrgehänge in einer exakt zentrierten Stellung gehalten wird.

Fig. 6 zeigt die Stellung der Kupplungsteile beim Messen mit einer ersten Laststufe, die hier nur vom Umkehrgehänge 14 gebildet ist. Der Doppelkegel 29 ist durch Hochfahren der Traverse 11 soweit innerhalb des Zentriergehäuses 31 angehoben, daß er berührungs­ frei im Zentriergehäuse liegt.

Wie in Fig. 1 ferner noch veranschaulicht ist, ist die Kalibriermaschine mit einem opto-elektronischen, inkrementalen Wegaufnehmer 37 zur Messung der Ver­ formung des Kraftaufnehmers 12 und des Umkehrgehänges 14 unter Last versehen, dessen Ausgang zur Nach­ steuerung des Verfahrweges der Traverse 11 verwendet wird.

Claims (9)

1. Kalibriermaschine für Kraftaufnehmer (12), mit einem an den jeweiligen Kraftaufnehmer anzuschließenden Lastüber­ trager (13) für nacheinander ankoppelbare, in einem ver­ ketteten Stapel (19) angeordnete Gewichte (20), mit ei­ ner Hub- und Absenkeinrichtung (10) für die Gewichte und mit einem zweiten, konzentrisch den ersten Gewichtsstapel (19) umschließenden, verketteten Stapel (21) von ankoppel­ baren Gewichten (22), dadurch gekennzeichnet, daß die bei­ den obersten Gewichte (23, 25) beider Stapel (19, 21) un­ mittelbar miteinander verkettet sind, daß das Verkettungs- Spiel zwischen den beiden jeweils obersten Gewichten (23, 25) größer als die Summe der Einzelspiele der Gewich­ te (20) des ersten Stapels (19) ist und daß die Gewichte (20, 22) beider Stapel mit einer einzigen Hub- und Absenk­ einrichtung (10) auf- und abbewegbar sind.

2. Kalibriermaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Verkettungs-Spiel zwischen den beiden jeweils obersten Gewichten (23, 25) um etwa ein Einzelspiel größer als die Summe der Einzel­ spiele der Gewichte (20) des ersten Stapels (19) ist und daß der erste Gewichtsstapel (19) voll­ ständig innerhalb des zweiten Gewichtsstapels (21) untergebracht ist.

3. Kalibriermaschine nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftübertrager (19) aus einem Umkehrgehänge (14) für Druck- und Zugkraftaufnehmer und aus einer am obersten Gewicht (25) des ersten Stapels (19) ange­ schlossenen Zugstange (15) besteht, die über eine sich selbst zentrierende Kupplung (16) abhebbar miteinander verbunden sind, und daß das Umkehr­ gehänge (14) die erste Laststufe bildet.

4. Kalibriermaschine nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das oberste Gewicht (23) des zweiten Stapels (21) aus einer von der Zugstange (15) durchsetzten Ringscheibe besteht, deren Innen­ öffnung (24) wesentlich kleiner als die scheiben­ förmigen, vollzylindrischen Gewichte (20) des ersten Stapels (19) ist.

5. Kalibriermaschine nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen zur Zugstange (15) konzentrischen Auf­ lagering (26) auf der Oberseite des obersten Ge­ wichtes (25) des ersten Stapels (19).

6. Kalibriermaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zugstange (15) an ihrem oberen Ende in einem doppelkonischen Zentriergehäuse (31) einen unteren Abhänge-Doppel­ kegel (29) des Umkehrgehänges (14) mit axialem Spiel aufnimmt.

7. Kalibriermaschine nach einem oder mehreren der Ansrüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Umkehrgehänge (14) sich über den Kraftaufnehmer (12) an einer Traverse (11) abstützt, die mittels eines Spindelantriebes (8, 9, 10) auf- und abfahrbar ist.

8. Kalibriermaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hub- und Absenkeinrichtung aus einem für beide Gewichtsstapel gemeinsamen Hubtisch besteht.

9. Kalibriermaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch einen berührungslos wirkenden und damit rückwirkungs­ freien Wegaufnehmer (37) zur Messung der Verformung des Kraftaufnehmers (12) und Umkehrgehänges (14) unter Last, dessen Ausgang zur Nachsteuerung des Verfahrweges von Traverse (11) bzw. Hubtisch dient.