DE4216973A1

DE4216973A1 - Vorrichtung zur Kalibrierung einer Drehmomentmeßwelle

Info

Publication number: DE4216973A1
Application number: DE19924216973
Authority: DE
Inventors: Reinhold Bendel
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: AEG Anlagen und Automatisierungstechnik GmbH
Priority date: 1992-05-22
Filing date: 1992-05-22
Publication date: 1993-11-25

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Kalibrierung einer Drehmomentmeßwelle, die einen Torsionsstab zwischen Meßwellenflanschen enthält, dessen beide Enden jeweils an Wellenenden ankuppelbar sind.

Zur Messung von Drehmomenten zwischen Maschinenteilen werden Drehmomentmeßwellen verwendet, die zwischen den Enden von Wellen angeordnet werden, über die die Drehmomente übertragen werden. Die Drehmomentmeßwellen müssen vor dem Einsatz kalibriert und in bestimmten Zeiträumen auf ihre Genauigkeit hin überwacht werden.

Drehmomentmeßwellen enthalten jeweils Torsionsstäbe, deren Enden an die Enden der Wellen angekuppelt werden. Zur Kalibrierung oder Kontrolle werden die Drehmomentmeßwellen jeweils an einem Ende gegen eine Drehung gesichert. Am anderen Ende der Drehmomentwelle wird ein Hebelarm mit einer Tragschale angebracht, in der Gewichte eingelegt werden. Das vom Hebelarm der Tragschale und dem jeweiligen Gewicht erzeugte Drehmoment ist bekannt und wird dem jeweiligen Ausschlag des an die Drehmomentmeßwelle angeschlossenen Meßgeräts zugeordnet bzw. mit diesem Ausschlag verglichen. Die Eichung oder Kontrolle mit an Hebelarmen angreifenden Gewichten ist aus folgenden Gründen ungünstig:

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.
2. Bei großen Drehmomenten ist die Eichung oder Kontrolle wegen der Mehrfachauflage und -abnahme schwerer Gewichte beschwerlich und zeitraubend.
3. Die auskragenden Hebelarme und die Tragschalen benötigen Platz.
4. Die Gewichtskräfte verursachen beachtliche Zusatzkräfte auf die Pendellager bzw. Lauflager bei den Drehmomentmeßwellen.
5. Die Gewichtskraft ändert sich mit der Änderung der Erdbeschleu nigung (Abhängigkeit von der geographischen Lage).

Die im Punkt 4 erwähnten Gewichtskräfte rufen Eichfehler bei den Drehmomentmeßwellen hervor. Die Gewichtskraft übt sowohl ein Drehmoment als auch ein Biegemoment auf dem Meßwellenflansch der Hebelarmseite an der jeweiligen Drehmomentmeßwelle aus. Das Biegemoment, das im Betrieb der Drehmomentmeßwelle nicht vorhanden ist, kann erhebliche Eichfehler hervorrufen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Gattung derart weiterzuentwickeln, daß unter Vermeidung der vorstehend angegebenen Nachteile eine genauere Kalibrierung der Drehmomentmeßwelle möglich ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mit beiden Meßwellenflanschen Hebelarme verbunden sind, die sich vom Meßwellenflansch nach beiden Seiten erstrecken und jeweils an einem Ende an Verbindungsstäbe angelenkt sind, deren andere Enden starr je an den einen Ende von weiteren, über eine zur Welle miteinander verbundenen Hebelarmen befestigt sind, die fluchtend zu den Hebelarmen an der Drehmomentmeßwelle angeordnet sind, daß das andere Ende des einen mit der Drehmomentmeßwelle verbundenen Hebelarms mit dem anderen Ende des fluchtend zu ihm angeordneten Hebelarms über einen Kraftmeßbügel gelenkig verbunden ist und daß das andere Ende des anderen an der Drehmomentmeßwelle angeordneten Hebelarms mit dem anderen Ende des fluchtend zu ihm angeordneten Hebelarms über eine Verstelleinrichtung gelenkig verbunden ist. Bei dieser Vorrichtung wird in der Drehmomentmeßwelle der Einfluß von Scherkräften vermieden. Deshalb läßt sich eine höhere Kalibriergenauigkeit erreichen.

Vorzugsweise ist die Verstelleinrichtung eine Mutter mit einem Rechts- und einem Linksgewinde, in die Gewindebolzen eingeschraubt sind, deren Enden mit Gelenkösen an den Hebelarmen befestigt sind. Mit dieser Vorrichtung läßt sich schnell und einfach eine Verschiebbewegung zwischen den beiden miteinander fluchtenden Hebelarmen erreichen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Verstelleinrichtung und der Kraftmeßbügel jeweils austauschbar über Stäbe an den Hebelarmen befestigt. Diese Anordnung erlaubt eine Vertauschung der Positionen der Verstelleinrichtung und des Kraftmeßbügels. Dadurch kann auf einfache Weise der positive und negative Meßbereich der Drehmomentmeßwelle kalibriert werden.

Es ist günstig, wenn die Welle mit einem Längenausgleich versehen ist. Die Vorrichtung kann dann auf einfache Weise an unterschiedlich lange Drehmomentmeßwellen angepaßt werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in einer Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben, aus dem sich weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile ergeben.

Es zeigen

Fig. 1 eine Vorrichtung zur Kalibrierung einer Drehmomentmeßwelle in Seitenansicht;

Fig. 2 die Vorrichtung gem. Fig. 1 von vorne und

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linien I-I der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung.

Eine Drehmomentmeßwelle 1 weist beiderseits eines nicht näher bezeichneten Torsionsstab Flansche 2, 3 oder Naben auf. Die Drehmomentmeßwelle 1 ist mit einem nicht näher bezeichneten Gehäuse auf einem Träger 4 befestigt. Mit dem einen Flansch 2 ist ein Hebelarm 5 verbunden. Der Hebelarm 5 ist in der Mitte am Flansch 2 befestigt und weist zwei gleich lange, nach entgegengesetzten Seiten verlaufende Abschnitte 6, 7 auf. Am anderen Flansch 3 ist ein gleich ausgebildeter Hebelarm 8 befestigt. Der Hebelarm 8, der in seiner Mitte mit dem Flansch 3 verbunden ist, weist ebenfalls zwei gleich lange Abschnitte 9, 10 auf.

Fluchtend zu dem Hebelarm 5 ist im Raum oberhalb der Drehmomentmeßwelle 1 ein weiterer, gleich ausgebildeter Hebelarm 11 angeordnet, der zwei gleich lange Abschnitte 12, 13 aufweist und in seiner Mitte an einer Welle 14 befestigt ist, die parallel zur Drehmomentmeßwelle 1 verläuft. Am anderen Ende der Welle 14 ist ein Hebelarm 15 befestigt, der fluchtend zum Hebelarm 8 im Raum oberhalb der Drehmomentmeßwelle 1 angeordnet ist. Der Hebelarm 15, der in seiner Mitte mit der Welle 14 verbunden ist, ist gleich ausgebildet wie die Hebelarme 5, 8 und 11 und weist ebenso wie diese zwei gleich lange Abschnitte auf, die nicht näher bezeichnet sind.

Das Ende des Abschnitts 7 des Hebelarms 5 ist mit einer Gelenköse 16 am Ende eines Stabs 17, im folgenden auch als Verbindungsstab bezeichnet, angelenkt, dessen anderes Ende starr mit dem Ende des Abschnitts 12 des Hebelarms 11 verbunden ist. Die Längsachse des Stabs 17 verläuft unter einem rechten Winkel zur Längsachse des Hebelarms 11. In gleicher Weise ist das Ende 9 des Hebelarms 8 mit einer Gelenköse an einem Stab 18 befestigt, der starr mit dem Ende des einen Abschnitts des Hebelarms 15 verbunden ist. Der Stab 18 ist ebenso wie der Stab 17 mit seiner Längsachse unter einem rechten Winkel auf die Längsachse des Hebelarms 15 ausgerichtet.

Das Ende des Abschnitts 6 ist mit einer Gelenköse 16 an das eine Ende eines Gewindebolzens 19 angelenkt. Das Ende des Abschnitts 13 des Hebelarms 11 ist mit einer Gelenköse 16 an das eine Ende eines weiteren Gewindebolzens 20 angelenkt. Die anderen Enden beider Gewindebolzen 19, 20 sind in Gewindebohrungen einer Mutter 21 eingeschraubt, die Links-, Rechtsgewinde aufweist. Bei Drehung der Mutter 21 wird der Abstand zwischen den Enden der Abschnitte 6, 13 in Abhängigkeit von der Drehrichtung vergrößert oder verkleinert. Das Ende 10 des Hebelarms 8 ist mit einem Kraftmeßbügel 22 verbunden, an den auch das Ende des darüber liegenden Abschnitts des Hebelarms 15 angeschlossen ist. Als Kraftmeßbügel kann ein unter der Type MBM von der Fa. Dr. Ing. Georg Wazau, Meß- und Prüftechnik, Keplerstraße 12, W-1000 Berlin 10, hergestellter Bügel verwendet werden, der nach DIN 51301 genormt ist. Die Welle 14 ist mit einem Längenausgleich versehen, so daß eine Anpassung der Vorrichtung an unterschiedlich lange Drehmomentmeßwellen möglich ist.

Nach dem Befestigen der Hebelarme 5, 8 an den Flanschen 2, 3 der Drehmomentmeßwelle 1 wird der Kraftmeßbügel 22 durch Drehen der Mutter 21 mit Hilfe der Hebelarme 5, 8, 11, 15, der Stäbe 17, 18, der Welle 14 über die Drehmomentmeßwelle 1 belastet. Die so erzeugte und mit dem Kraftmeßbügel 22 meßbare Kraft wird mit der Länge L des Hebelarms zwischen den Gelenkösen 16 multipliziert und ergibt das Drehmoment der Md-Welle, das zur Kalibrierung, z. B. mit einem Anzeigegerät 23 verwendet wird, das an die Drehmomentmeßwelle 1 angeschlossen ist, die z. B. Drehungsmeßstreifen aufweist. Infolge der gleichschenkligen Hebelarme werden die Lager der Drehmomentmeßwelle 1 bei anstehendem Wellenstrom nicht belastet.

Kraftmeßbügel bzw. Kraftmeßdosen können mit einer höheren Genauigkeit kalibriert werden, wenn nur eine Kraftrichtung ausgenutzt wird. Dieser Vorteil kann durch das Vertauschen der Positionen des Kraftmeßbügels 22 und der Mutter 21 genutzt werden. Wenn die höhere Kalibriergenauigkeit nicht erforderlich ist, kann auf die Vertauschung verzichtet und es können mit der Mutter nacheinander die positiven und negativen Kalibrierkräfte erzeugt werden.

Die Mutter 21 kann auch an Stelle des Rechts- und Linksgewindes unterschiedliche Steigungen aufweisen, auf die die Gewinde der Gewindebolzen 19, 20 entsprechend eingestellt sind. Die Verwendung einer anders gearteten Längenverstellvorrichtung ist ebenfalls möglich.

Claims

1. Vorrichtung zur Kalibrierung einer Drehmomentmeßwelle, die einen Torsionsstab zwischen Meßwellenanschlüssen enthält, dessen beide Enden jeweils an Wellenenden ankoppelbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß mit beiden Meßwellenanschlüssen Hebelarme (5, 8) verbunden sind, die sich vom Meßwellenanschluß nach beiden Seiten erstrecken und jeweils an einem Ende an Verbindungsstäbe (17, 18) angelenkt sind, deren andere Enden starr je an den einen Enden von weiteren, über eine Welle (14) miteinander verbundenen Hebelarmen (11, 15) befestigt sind, die fluchtend zu den Hebelarmen (5, 8) an der Drehmomentmeßwelle (1) angeordnet sind, daß das andere Ende des einen mit der Drehmomentmeßwelle (1) verbundenen Hebelarms (8) mit dem anderen Ende des fluchtend zu ihm angeordneten Hebelarms (15) über einen Kraftmeßbügel (22) gelenkig verbunden ist und daß das andere Ende des anderen, an der Drehmomentmeßwelle (1) angeordneten Hebelarms (5) mit dem anderen Ende des fluchtend zu ihm angeordneten Hebelarms (11) über eine Verstelleinrichtung gelenkig verbunden ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung eine Mutter mit einem Rechts- und einem Linksgewinde ist, in die die Gewindebolzen einschraubbar sind, deren Enden mit Gelenkösen (16) an den Hebelarmen befestigt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle der Rechts- Linksgewinde Gewinde mit unterschiedlicher Steigung oder eine anders geartete Längenverstellung eingesetzt werden.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstelleinrichtung und der Kraftmeßbügel (22) jeweils austauschbar über Stäbe an den Hebelarmen (5, 11, 8, 16) befestigt sind.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (14) mit einem Längenausgleich versehen ist.