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Dynamometer Die meisten in der Industrie verwendeten Dynamometer bieten
Möglichkeiten zu Meßfehlern, die je nach der Bauart auf Erscheinungen zurückzuführen
sind, die im Zusammenhang mit der Viskositiit verwendder Flüssigkeiten, der Hysterese
von Slagneten oder dem mechanischen Ansprechen der Teile auftreten. Im Falle eines
mechanischen Dynamometers machen die Unregelmäßigkeiten der unter der zu messenden
Kraft entstehenden Durch-I)iegung die Nfessungen ungenau, sei es bei schwachen Belastungen
infolge einer zu geringen Empfiiidlichkeit oder bei hohen Belastungen infolge mangelnder
Übereinstimmung der gemessenen Durchbiegung mit der wirkenden Kraft.
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L)ie Erfindung schafft ein Dynamometer, I)ei dem <liese Nachteile
vermieden werden und das in jedem Falle gellatle uji<l 7lverl,issige Nlesstingen
ergibt und dabei trotzdem einfach und im Gebrauch bequem bleibt.
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Bei den üblicherweise verwendeten Dynamometern wird das Meßgerät
unmittelbar durch die in der Kraftrichtung erfolgende Verformung betätigt. Das Dynamometer
gemäß der Erfindung zeichnet sich dagegen dadurch aus, daß die Messung der Kraft
durch die Lageänderung eines Teils des Gerätes erfolgt, der der zu messenden Kraft
nicht unterworfen ist. Diese Lageänderung wird dabei durch Verformung des unmittelbar
unter der Einwirkung der zu messenden Kraft stehenden Teils des Gerätes hervorgerufen.
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Daraus ergibt sich, daß die zu messende Kraft Verformungen in den
sie übertragenden Teilen des Gerätes hervorruft; die sich daraus ergebenden Lageänderungen
der Teile des Gerätes, die der Kraft
nicht unterworfen sind, werden
vergrößert und durch das Meßorgan gemessen, das, obwohl ein untrennbares Ganzes
mit der gesamten Vorrichtung, doch vor der Einwirkung der zu messenden Kraft geschützt
ist.
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Dementsprechend ist die Meßeinrichtung in einem Teil des Dynamometers
befestigt, der nicht den Belastungen ausgesetzt ist und an dem sie vor den Verformungen,
die sie hervorrufen, geschützt ist. Sie wird durch den Teil des Dynamometers betätigt,
auf den die zu messende Kraft wirkt. Die Relativbewegungen der beiden Teile, die
infolge der durch die Kraft hervorgerufenen Verlagerungen und Drehungen der in geeigneter
Weise gewählten Abschnitte des Dynamometers eine mechanische Vergrößerung gestatten,
werden auf diese Weise dazu benutzt, die Empfindlichkeit des Gerätes zu vergrößern.
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Das so ausgebildete Gerät hat eine große Genauigkeit und eine hervorragende
Zuverlässigkeit.
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Es zeichnet sich durch eine leichte und sichereRückkehr zum Nullpunkt
aus. Im Falle mit hoher Frequenz veränderlicher Kräfte erlaubt es die Messung eines
Mittelwertes der zu messenden Kräfte.
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In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung
dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 eine Ansicht eines Dynamometers, teilweise im
Schnitt, und Fig. 2 eine Ansicht eines anderen Dynamometers.
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Das in Fig. I dargestellte Dynamometer besteht aus einem Ring I,
der vorzugsweise aus vergütetem Siliciumstahl besteht. Dieser Ring ist bei 2 etwas
seitlich der senkrechten Mittelebene in senkrechter Richtung geschlitzt. Oben und
unten ist an dem Ring I je eine Kugel 3 bzw. 4 angeordnet, die mit den Teilen 5
und 6, auf die die zu messenden Kräfte wirken, in Berührung kommen.
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Der linke Teil 7 des Ringes I wird mittels der Kugeln 3 und 4 fest
zwischen die Teile gespannt, an denen sich die Kräfte auswirken. Dadurch entsteht
eine elastische Verformung des Teils 7.
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Der rechte Ringteil 8, der den zu messenden Kräften nicht unmittelbar
ausgesetzt ist, trägt das Meßorgan. Zu diesem Zweck weist das Ende dieses Ringteils
einen Halter g auf, der einen Mikromesser 10 aufnimmt. Dieser Mikromesser kann von
beliebiger bekannter Bauart sein, z. B. einer solchen mit einem Ventil, dessen Stößel
II sich gegen die freie Seite des Schlitzes 2 abstützt. Die Anlage des Stößels erfolgt
vorzugsweise gegen ein an dem Ende der Ringhälfte 7 aufgelötetes Plättchen 12 aus
Wolframkarbid.
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Der Mikromesser 10 ist in den Halter 9 eingeschraubt. Die an seiner
Verlängerung vorgesehenen Flächen 14 ermöglichen ein Verdrehen und damit eine genaue
Einstellung des Messers auf die Nullstellung. Nach dem Einstellen in die richtige
Lage wird der Messer durch die Schraube 13 festgeklemmt.
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Wie es bekannt ist, ist der Mikromesser der erwähnten Bauart mit
einer Druckluftzuführungsleitung versehen. Er enthält ein Ventil, dessen Ver stellungen
sich in einem verschieden starken Entweichen von Luft äußern, durch das ein verschieden
hoher Druck vor dem Ventil entsteht, der zur Anzeige der Messung verwendet wird.
Die Verstellungen desVentils werden im vorliegenden Falle durch die Bewegungen des
Stößels 1 1 hervorgerufen.
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Wirkt nun eine Kraft zwischen den Teilen 5 und 6, so wird sie über
die Kugeln 3 und 4 auf den Teil 7 des geschlitzten Ringes übertragen, der dadurch
elastisch verformt wird. Diese Verformung wirkt sich für den Teil 8 des Ringes als
eine Verlagerung und Verdrehung aus, die nicht mehr in der Richtung der Kraft liegt,
sondern senkrecht dazu und außerdem vergrößert ist. Diese vergrößerte Verlagerung
bewirkt eine Bewegung des Stößels II, die durch den Mikromesser 10 gemessen wird.
Diese Nleßeinrichtung ist mit einer Skala versehen, die entsprechend den für die
Messung des Schnittdrucks üblichen Einheiten eingeteilt sein kann.
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Man erkennt, daß die Meßeinrichtung einen mit dem Arm 8 fest verbundenen
Teil 10 aufweist, während der Stößel I I, der mit dem im Innern des Teils Io angeordneten
Ventil verbunden ist und dauernd durch eine Feder gegen das Plättchen 12 gedrückt
wird, genau den Bewegungen der Stirnfläche 2 des Teils 7 relativ zu dem Teil 8 folgt.
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Mit dieser Einrichtung erzielt man sehr genaue Messungen. Beispielsweise
erhält man mit einem Ring, der so bemessen ist, daß sich bei einer Belastung von
500 kg eine Durchbiegung in der Richtung der Kraft von nicht mehr als 30 Mikron
ergibt, vollkommen eindeutige und brauchbare Ablesungen. Diese Genauigkeit ermöglicht
es, dieses Dynamometer bei Drehbänken oder anderen spanabhebenden Werkzeugmaschinen
zu verwenden, ohne daß man zu befürchten braucht, daß die zu untersuchenden Vorgänge
dadurch gestört werden.
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In Fällen, in denen sich ändernde Kräfte, insbesondere Schwingungskräfte,
gemessen werden sollen, steht zu befürchten, daß Resonanzerscheinungen zwischen
der Frequenz der Kräfte und der Eigenschwingungszahl des Ventils auftreten können.
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Für solche Fälle kann der Stößel 1 1 fest mit dem freien Ende des
Ringes verbunden werden. Auf diese Weise kann man den Mittelwert der veränderlichen
Kräfte messen.
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Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 wird das Dynamometer durch den
Ring 14 gebildet, der zwei seitliche Arme 15 und 16 aufweist. Der Ring wird wiederum
unter Zwischenschaltung zweier Kugeln 3 und 4, die oben und unten an dem Ring angeordnet
sind, zwischen die Teile 5 und 6 eingesetzt, zwischen denen die zu messenden Kräfte
wirken.
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Auf den Arm I6 ist das Stützplättchen I2 für den Stößel des Meßgerätes
10 aufgelötet. Das Meßgerät selbst, das vorzugsweise wiederum ein solches mit Druckluftzuführung
und Ventil ist, ist in eine mit Gewinde versehene Bohrung I7 des Armes 15 eingeschraubt.
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Verformungen, die unter einer über die Kugeln übertragenen Belastung
des Ringes I4' entstehen, wirken sich in vergrößertem Maße in Relativ-
lewegungen
der Enden der beiden Arme 15 und I6 aus. Diese Bewegungen werden, wie dies schon
beschriel>en wurde. durch das Meßgerät 10 gemessen.