DE743099C

DE743099C - Dynamometer

Info

Publication number: DE743099C
Application number: DEK164785D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Gottfried Traenkner
Original assignee: Krupp Stahl AG
Current assignee: Krupp Stahl AG
Priority date: 1942-05-24
Filing date: 1942-05-24
Publication date: 1944-01-06

Description

Kraftmesser Die Erfindung bezieht sich auf rein mechanisch wirkende Kraftmesser und bezweckt, eine Kraftmessung zu ermöglichen, bei der die Kraft bei ihrer Messung praktisch keinen Weg ausführt. Dieser Zweck wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Kraftmesser zwei mit Reibung aufeinander gleitbare Flä ehen aufweist, von denen eine durch eine Hilfskraft bewegt wird und dabei die andere entgegen einer Federwirkung mitnimmt, ûn, daß die Flächen durch die zu messende Kraft gegeneinandergedrückt werden.Force gauge The invention relates to purely mechanically acting Force gauge and aims to enable a force measurement in which the force at practically no way to measure it. This purpose is thereby achieved according to the invention achieves that the dynamometer has two surfaces that can slide on one another with friction, one of which is moved by an assistant and the other against one The spring effect takes along, ûn that the surfaces are pressed against each other by the force to be measured will.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung schaubildlich dargestellt. Two exemplary embodiments of the invention are shown diagrammatically in the drawing shown.

Bei dem ersten Ausführungsbeispiei (Abb.') ist auf einer Weller, die durch eine Hilfskraft in Richtung des Pfeiles 2 angetrieben wird, mit Reibung ein Ring 3 gelagert. An diesem ist ein Arm 4 befestigt, an dem eine Feder 5 angreift, die bei Dehnung dem Ring 3 eine dem Pfeil 2 entgegengesetzte Drehung zu erteilen sucht. Der Arm 4 weist eine Zeigerspitze 6 auf, die über eine Skala 7 spielt. Der Halbmesser der Reibfläche ist mit r, der Abstand des Angriffspunktes der Feder 5 von der Achse der Welle 1 mit R bezeichnet. In the first embodiment (Fig. ') Is on a Weller, which is driven by an auxiliary force in the direction of arrow 2, with friction a ring 3 is mounted. An arm 4 is attached to this, on which a spring 5 engages, to give the ring 3 a rotation opposite to the arrow 2 when stretched seeks. The arm 4 has a pointer tip 6 which plays over a scale 7. Of the The radius of the friction surface is r, the distance from the point of application of the spring 5 denoted by R from the axis of the shaft 1.

Wird die Welle I in Drehung versetzt, dann versucht sie, durch Reibung den Ring 3 mitzunehmen. Das gelingt ihr so lange, bis Gleichgewicht zwischen der Federkraft und der Reibkraft herrscht. Der Zeiger 6 wird dabei auf einen bestimmten Teilstrich der Skala 7 zeigen. Wird nun der Ring 3 durch die Kraft in der dargestellten Weise belastet, so erhöht sich die Reibkraft und damit der Ausschlag des Zeigers 6. Setzt man voraus, daß der Reibungskoeffizient, jt = const. ist, was bei trockener Reibung und geeigneten Lagerwerkstoffen erreichbar ist, dann läßt sich die auf die Feder wirkende Kraft Q nach folgender Gleichung ausrechnen: Q = µ P r/R Da also Q proportional P ist, kann die Skala 7 so geeicht werden, daß die Größe von P unmittelbar ablesbar ist. Dabei braucht die Kraft P keinen Weg auszuführen, wenn man von der Zusammendrückung der Lagerstellen der Welle 1 und des Ringes 3 absicht, die schr klein gehalten werden kann. If the shaft I is set in rotation, then it tries to use friction to take the ring 3 with you. She succeeds until there is a balance between the Spring force and the frictional force prevails. The pointer 6 is on a certain Show graduation of scale 7. If the ring 3 is now depicted by the force in FIG When loaded, the frictional force and thus the deflection of the pointer increases 6. Assuming that the coefficient of friction, jt = const. is what with dry Friction and suitable bearing materials is achievable, then the on the Calculate the spring acting force Q according to the following equation: Q = µ P r / R Da therefore Q is proportional to P, the scale 7 can be calibrated so that the size of P is immediately is readable. The force P does not need to travel if you move from the Compression of the bearings of the shaft 1 and the ring 3 intent, the schr can be kept small.

Will man mit einer Hilfskraft mehrere z. B. verschieden gerichtete, aber senkrecht zu der Achse der Welle 1 stehende Kräfte messen, so kann man mehrere Ringe 3 auf die Welle 1 lagern, die je für sich von einer der zu messendern Kräfte belastet und entgegen der Wirkung einer besonderen Feder verstellt werden. If you want to have several z. B. differently directed, But if you measure forces perpendicular to the axis of shaft 1, you can do several Store rings 3 on shaft 1, each of which is dependent on one of the forces to be measured loaded and adjusted against the action of a special spring.

Statt auf den Ring 3 kann man die zu messende Kraft auch auf die Welle 1 wirken lassen. In diesem Falle muß man, wenn die Kraft in verschiedenen Richtungen wirken kann und die jeweilige Richtung ebenfalls gemessen werden soll, den Ring in einzelne Segmente unterteilen, von denen jedes die Kraft in einer bestimmten Richtung mißt.Instead of the ring 3, the force to be measured can also be applied to the shaft 1 let it work. In this case one must when the force is in different directions can act and the respective direction should also be measured, the ring divide into individual segments, each of which has the force in a particular Measure direction.

Man kann bei verschiedenen Kraftrichtungen den Kraftmesser aber auch in der aus Abb.2 ersichtlichen Weise ausbilden.You can also use the dynamometer with different directions of force train in the manner shown in Fig.2.

Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel wird einer Welle 11 um eine Achse 12 eine Drehung in Richtung des Pfeiles 13 erteilt. In this second embodiment, a shaft 11 by one Axis 12 is given a rotation in the direction of arrow 13.

Die Welle 11 ist in dem nicht dargestelleten Gehäuse des Kraftmessers um den Punkt 14 räumlich schwenkbar grlagert. Durch die zu messende Kraft kann die Welle 11 ein Drehmoment um beliebige, durch den Punkt 14 gehende und senkrecht auf der Achse 12 stehende Achsen erhalten. Zur Veranschaulichung sind die beiden senkrecht aufeinanderstehenden Achsen I5 und 16 herausgegriffen.The shaft 11 is in the housing, not shown, of the dynamometer about the point 14 spatially pivotable grlagert. Due to the force to be measured, the Shaft 11 a torque by any, going through the point 14 and perpendicular to the axis 12 standing axes received. For the sake of illustration, the two are vertical Axes I5 and 16 on top of one another are picked out.

Auf der Welle 11 ist ein Rad 20 befestigt, das einen glatten Teil 21 und einen verzahnten Teil 22 aufweist. Der Durchmesser des glatten Teils ist gleich dem Teilkreisdurchmesser des verzahnten Teils. Um die Welle 11 herum sind vier Wellen 24,25,26,17 im Gehäuse gelagert, deren Acllsen in den beiden durch die achse 12 und die Achse 15 und 16 gehenden Ebenen liegen. Auf den Wellen 24. On the shaft 11, a wheel 20 is attached, which has a smooth part 21 and a toothed part 22. The diameter of the smooth part is equal to the pitch circle diameter of the toothed part. Around the shaft 11 are four shafts 24,25,26,17 mounted in the housing, whose acllsen in the two through the axis 12 and the axis 15 and 16 lying planes. On the waves 24.

25,26,27 sind vier Zylinder 28,29,30,31 befestigt, auf denen mit Reibung Ringe 32, 33,34,35 sitzen, die an ihrem Umfang ebenso ausgebildet sind wie das Rad 20 und die mit ihren glatten und verzahnten Teilen mit dem glatten bzw. verzahnten Teil des Rades 20 sich berühren bzw. in Eingriff stehen.25,26,27 four cylinders 28,29,30,31 are attached, on which with friction Rings 32, 33,34,35 sit, which are formed on their circumference as well as the wheel 20 and those with their smooth and toothed parts with the smooth or toothed Part of the wheel 20 touch or are in engagement.

Auf der Welle 24 ist ein Zahnrad 36 befestigt, das mit einem Zshnrad 37 kämmt. On the shaft 24 a gear 36 is attached, which with a Zshnrad 37 combs.

Dieses ist auf einer im Gehäuse gelagerten Welle 38 befestigt und weist außer seiner Außenverzahnung eine Innenverzahnung auf, mit der ein Zahnrad 39 in Eingriff steht, das auf der Welle 26 befestigt ist. Auf der Welle 38 sind um I80° versetzt zwei Stifte 40 und 41 angeordnet, gegen die sich eine in dieser Lage praktisch ungespannte Wickelfeder 42 mit ihren freien Enden 43 und 44 legt. Fest im Gehäuse sind ferner zwei Stifte 45 und 46 so angeordnet, daß sie in der gezeichneten Ausgangsstellung neben den Stiften 40 und 41 liegen und daß an ihnen ebenfalls die freien Enden der Feder 42 anliegen. Schließlich ist auf der Welle 38 noch ein Zeiger 47 befestigt, der über einer im Gehäuse angeordneten Skala 48 spielt.This is attached to a shaft 38 mounted in the housing and In addition to its external teeth, it has internal teeth with which a gearwheel 39 is engaged, which is fixed on the shaft 26. On the shaft 38 are offset by 180 ° two pins 40 and 41 are arranged against which one in this Position practically unstressed coil spring 42 with its free ends 43 and 44 sets. Fixed in the housing two pins 45 and 46 are also arranged so that they are in the drawn starting position next to the pins 40 and 41 and that on them the free ends of the spring 42 are also in contact. Finally is on the wave 38, a pointer 47 is also attached, which is positioned above a scale 48 in the housing plays.

Den Wellen 25 und 27 ist eine ähnliche Einrichtung zugeordnet. Die entsprechenden Teile sind in Abb. 2 mit um 100 vergrößerten Bezugszeichen versehen. A similar device is assigned to the shafts 25 and 27. the Corresponding parts are provided with reference numerals enlarged by 100 in FIG.

Während der Messung wird der Welle 11 durch eine Hilfskraft eine konstante Drehung in Richtung des Pfeils I3 erteilt. Dadurch werden die Ringe 32 bis 3j in Richtung der eingezeichneten Pfeile gedreht. Eine Drehung der Zylinder 28 bis 31 findet jedoch zunächst nicht statt; obgleich die Ringe die Zylinder durch Reibung mitzunehmen versuchen. Der Grund dafür liegt darin, daß die Wellen 24 und 2G bzw. 25 und 27 durch die Räder 37 bzw. I37 zu gegenläufiger Drehung gekuppelt sind. Wenn, um einen Fall herauszugreifen, die Reibung zwischen den Ringen 32 und 34 und den Zvlindern 28 bzw. 30 gleich groß ist und wenn die Größe der Räder 36 und 39 so gewählt ist, daß die Übersetzung zwischen den Wellen 24 und 38 einerseits und den Wellen 26 und 38 andererseits gleich groß ist, sind die Drehmomente, die durch die Wellen 24 und 26 auf die Welle 38 übertragen werden, jeweils gleich groß und entgegengesetzt gerichtet. Die Welle 38 bewegt sich also nicht. During the measurement, the shaft 11 is an auxiliary force constant rotation given in the direction of arrow I3. This causes the rings 32 to 3j rotated in the direction of the arrows. One rotation of the cylinders 28 to 31 does not take place initially; although the rings go through the cylinders Try to take away friction. The reason for this is that the shafts 24 and 2G or 25 and 27 coupled by the wheels 37 and I37 to rotate in the opposite direction are. If, to pick one case, the friction between rings 32 and 34 and the cylinder 28 or 30 is the same size and if the size of the wheels 36 and 39 is chosen so that the translation between the shafts 24 and 38 on the one hand and the shafts 26 and 38 on the other hand is equal, the torques are the are transmitted through the shafts 24 and 26 to the shaft 38, each of the same size and directed in the opposite direction. The shaft 38 is therefore not moving.

Das Entsprechende gilt für die mit der Welle I38 zusammenhängenden Teile.The same applies to those related to wave I38 Parts.

Es sei nun angenommen, daß die Welle II durch die zu messende Kraft ein Drehmoment um die Achse 15 im Sinne des Pfeils 50 erhält. Dann wird der glatte Teil 21 des Rades 20 auf den glatten Teil des Ringe 32 eine Kraft in Richtung des Pfeils 51 ausüben. Dadurch wird die Reibung zwischen dem Ring 32 und dem Zylinder 28 entsprechend vergrößert, während die Reibung zwischen dem Ring 34 und dem Zvlinder 30 unverändert bleibt. It is now assumed that the wave II by the force to be measured a torque about the axis 15 in the direction of the arrow 50 is received. Then the smooth one Part 21 of the wheel 20 on the smooth part of the ring 32 a force in the direction of the Exercise arrow 51. This reduces the friction between the ring 32 and the cylinder 28 correspondingly enlarged, while the friction between the ring 34 and the cylinder 30 remains unchanged.

Das Rad 37 erhält auf diese Weise von der Welle 24 ein größeres Drehmoment als von der Welle 2G und dreht sich daher im Sinne des Pfeils 53. Dabei nimmt der Stift 40 das freie Ende 43 der Feder 42 mit, die sich mit ihrem anderen freien Ende 44 an dem Stift 46 abstützt. Dieses Spannen der Feder 42 setzt sich so lange fort, bis sich die Rückstellkraft der Feder, die im gleichen Sinne wirkende (geringe) Reibungskraft des Ringes 34 und die entgegengesetzt wirkende Reibungskraft des Ringes 32 im Gleichgewicht halten. Die Größe der Verddrehung der Welle 38 wird durch den Zeiger 47 auf der Skala 48 durch einen Ausschlag nach rechts angezeigt. Der Ausschlag ist ein Maß für das im Sinne des Pfeils 50 wirkende Drehmoment, also für die zu messende Kraft.In this way, the wheel 37 receives a greater torque from the shaft 24 than from the shaft 2G and therefore rotates in the direction of arrow 53. The Pin 40 with the free end 43 of the spring 42, which is with its other free end 44 is supported on the pin 46. This tensioning of the spring 42 continues themselves so long until the restoring force of the spring, which acts in the same sense (low) frictional force of the ring 34 and the opposing frictional force of the ring 32 keep in balance. The amount of rotation of the shaft 38 becomes indicated by the pointer 47 on the scale 48 by a deflection to the right. The deflection is a measure of the torque acting in the direction of arrow 50, ie for the force to be measured.

Wirkt die Kraft im entgegengesetzten Sinne, so wird der glatte Teil 21 des Rades 20 in Richtung des Pfeils 54 gegen den Ring 34 gedrückt, was einen Ausschlag des Zeilgers zu nach der anderen Seite (nach links) zur Folge hat. Bei Kraftwirkungen um die Achse i6 werden die Ringe 33 oder 35 belastet (Pfeile 55 und 56), dementsprechend schlägt der Zeiger 147 nach links oder rechts aus. If the force works in the opposite sense, it becomes the smooth part 21 of the wheel 20 pressed in the direction of arrow 54 against the ring 34, what a The result is a rash of the Zeilger to the other side (to the left). at Forces around the axis i6, the rings 33 or 35 are loaded (arrows 55 and 56), the pointer 147 moves accordingly to the left or right.

Wiflct die zu messende Kraft um eine beliebige andere durch den Punkt 14 gehende Achse der Ebene 15, 16, dann werden zwei Ringe belastet, und aus dem Ausschlag beider Zeiger kann man einen Rückschluß auf die Größe und Richtung der Kraft ziehen.Wiflct the force to be measured by any other through the point 14 going axis of the plane 15, 16, then two rings are loaded, and from the The deflection of both pointers can be used to draw a conclusion about the size and direction of the Pulling power.

An die Stelle der Zeiger 47, I47 können Steuerorgane, z. B. Schieber von Servomotoren, oder Kontaktgeber treten, wenn man von der Größe der zu wirkenden Kräfte abhängige Wirkungen irgendwelcher Art erreichen will. Instead of the pointer 47, I47, control elements, e.g. B. Slide from servo motors, or contactors, if you think of the size of the one to act Wants to achieve effects dependent on forces of any kind.

Zur Erhöhung der Meßgenauigkeit können der Reibungskoeffizient und die Übersetzungsverhältnisse so gewählt werden, daß die an der Anzeigeeinrichtung wirkende Kraft größer ist als die zu messende Kraft. Im Falle der Anordnung nach Abb. I braucht hierzu nur µ R < I gemacht zu werden. Der Verstärkungsgrad ist dabei v = u r 1? Die vorbezeichneten Kraftmesser beruhen auf dem Prinzip d1es RSadiallagers. Statt dessen kann z. B. auch ein Axiallager Verwendung finden. Das ließe sich in Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels dadurch erreichen, daß statt des Ringes 3 eine Scheibe verwendet wird, die durch die zu messende Kraft gegen die Stirnseite der Welle I gedrückt wird. To increase the measurement accuracy, the coefficient of friction and the gear ratios are chosen so that the on the display device acting force is greater than the force to be measured. In the case of the arrangement after Fig. I only needs to be made µ R <I for this. The gain is where v = u r 1? The aforementioned force gauges are based on the principle of the R-radial bearing. Instead, z. B. also find a thrust bearing use. That could be done in Modification of the first embodiment achieved in that instead of the ring 3 a disk is used, which is caused by the force to be measured against the end face the shaft I is pressed.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Dynamometer, characterized in that it has two has surfaces which can be slid on one another with friction, one of which by an auxiliary force is moved while taking the other against a spring action, and that the Surfaces are pressed against each other by the force to be measured.

2. Force meter according to claim I, characterized in that on one A ring (3) is mounted with friction by a shaft (r) rotated by an auxiliary worker, on which the force to be measured acts in the radial direction and its rotation is a counteracts the spring (5) acting on a lever arm (4).

3. Force gauge according to claims I and 2, characterized in that that several rings (3) in the arrangement according to claim 2 are provided on the shaft (i) each of which is loaded with a force to be measured.

4. Force gauge according to claims 1 and 2, characterized in that that the force to be measured acts on the shaft (I, II), in particular its torque around an axis perpendicular to the axis of the shaft (1,11).

5. Force meter according to claim 4, characterized in that the ring (3) is divided into individual spring-loaded segments, each of which provides the force measures in a certain direction.

6. Force meter according to claim 2 or 4, characterized in that the force to be measured acts on several rings (32 to 35) arranged in a circle.

7. Force meter according to claim 6, characterized in that two each opposite rings (32, 34 or 33, 35) in the opposite sense on a Springs (42 or 142) that can be tensioned in both directions from a central position act.

8. Force meter according to claim 7, characterized in that around a Shaft driven by an auxiliary force and loaded by the force to be measured (11) four rings (32 to 35) are arranged, which have the smooth surface (21) of one the shaft attached wheel (20) touch with smooth surfaces and into a toothing (22) this wheel engages with gears, which also cause friction on shafts (24 to 273 are stored, two of which are opposite each other (24, 26) in the opposite one Senses are connected to a shaft (38), on which one in the starting position between two fixed stops (45, 46) lying, expediently unstressed spring (42) acts.

9. Force meter according to one of claims I to 7, characterized in that that the parts (3, 3S, r3S) adjusted against the spring action by friction with a Display device (6, 47, 147) or connected to a star device.

10. Force meter according to one of claims 1 to 7, characterized in that that the coefficient of friction and the translation ratios are chosen so that the The force acting on the display device is greater than the force to be measured.

II. Force meter according to claim I, characterized in that the surfaces sliding on each other with friction form a thrust bearing.

To distinguish the subject of the application from the state of the art are no publications were considered in the granting procedure.