DE956814C

DE956814C - Einrichtung zur Ermittlung zulaessiger Drehmomente an langgestreckten Betaetigungsgliedern

Info

Publication number: DE956814C
Application number: DEP15232A
Authority: DE
Inventors: Horst Fleischer
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1955-11-29
Filing date: 1955-11-29
Publication date: 1957-01-24

Description

Einrichtung zur Ermittlung zulässiger Drehmomente an langgestreckten Betätigungsgliedern Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Ermittlung zulässiger Drehmomente an langgestreckten Betätigungsgliedern, bei der die Prüflinge mit einem drehbar gelagerten Verstellorgan verbunden und von diesem auf Torsion beansprucht werden. Unter langgestreckten Betätigungsgliedern sind in diesem Fall insbesondere solche der Feinmechanik zu verstehen, wie z. B. kleine Achsen, Wellen und Schfaubhülsen von Trimmer- bzw.
Drehkondensatoren, Potentiometerachsen, Gewindekerne aus ferromagnetischem Material, z. B. aus Ferrit, usw.
Die bekannten Einrichtungen zur Ermittlung zulässiger Drehmomente sind als sogenannte mechanische Drehmomentschraubenzieher ausgebildet, bei denen die ansteigende Torsionsspannung auf einer Skala ablesbar ist. Für eine rationelle Kontrolle von Massenerzeugnissen ist aber die Prüfung mit Hilfe rein mechanisch arbeitender Drehmomentmesser nicht geeignet, da hierbei immer erst von Hand ein Drehmoment auf den Prüfling ausgeübt werden muß. Außerdem arbeiten rein mechanische Anzeigesysteme, die beim Überschreiten eines vorher einstellbaren Drehmomentwertes aus rasten, infolge unbestimmbarer Reibung zu ungenau.
Die Erfindung beseitigt diese Nachteile und schafft eine Einrichtung zur Ermittlung zulässiger Drehmomente eingangs erwähnter Art dadurch, daß das Verstellorgan mit einem Antriebsorgan magnetisch derart gekuppelt ist, daß durch Betätigen des Antriebsorgans ein Drehmoment auf das Verstellorgan übertragbar ist.
Die Prüflinge werden hierbei mit dem sich langsam drehen den Verstellorgan verbunden und dann, z. B. von Hand, festgehalten, so daß die Drehbewegung des Verstellorgans ebenfalls gestoppt wird. Da das Antriebsorgan aber noch weiterläuft, übt es nach wie vor ein Drehmoment auf das Verstellorgan und damit auf den Prüfling aus, so daß dieser auf Torsion beansprucht wird. Das übertragene Drehmoment ist genau vorherbestimmbar und gegebenenfalls unmittelbar meß- und regelbar.
Mit einer Einrichtung nach der Erfindung lassen sich sowohl Relativ- als auch Absolutmessungen -durchführen. Für Absolutmessungen kann die Kupplung des Verstellorgans mit dem Antriebsorgan über Elektromagnete erfolgen, wobei mit Hilfe des Magnetisierungsstromes das übertragene Drehmoment regel und meßbar ist.
Für die Massenkontrolle einer Vielzahl gleicher Prüflinge genügt jedoch eine Relativmessung mit einem vorgegebenen, maximal zulässigen Drehmomentwert. Eine sehr einfache und billige Einrichtung für derartige Relativmessungen erhält man, wenn die Kupplung des Verstellorgans mit dem Antriebsorgan mit Hilfe von Dauermagneten erfolgt. Hierbei können das Antriebsorgan und das Verstellorgan wenigstens teilweise aus ferromagnetisch weichem und/oder dauermagnetischem Material bestehen.
Sowohl bei der Verwendung von Elektromagneten als auch von Dauermagneten wirkt das auf die Prüflinge ausgeübte Drehmoment nicht ruckartig, wie bei den rein mechanisch arbeitenden Drehmomentmessern, sondern weich und nachgiebig ein, so daß hierbei keine schlagartigen Spitzenbeanspruchungen, die zur vorzeitigen Zerstörung der zu prüfenden Betätigungsglieder führen können, auftreten.
Einen besonders geringen Raum beansprucht eine Einrichtung nach der Erfindung, wenn das Verstellorgan und das Antriebsorgan koaxial übereinander angeordnet sind.
Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Fig. I zeigt einen Schnitt durch eine Einrichtung nach der Erfindung, welche mit Dauermagneten ausgerüstet ist, und Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie A-B der Fig. I.
Auf einer Grundplatte I sind zwei Seitenstützen 2 befestigt, in denen zwei Lagerbuchsen 3 gehaltert sind. Die Buchsen 3 dienen zur Lagerung einer Hohlwelle 4, welche eine Riemenscheibe 5 trägt, die von einem nicht dargestellten Elektromotor über einen Keilriemen angetrieben wird und die Hohlwelle 4 in etwa 25 Umdlrehungen/min versetzt.
In die Hohlwelle 4 ist die eigentliche Meßeinrichtung eingesetzt. Diese besteht aus einer mit der Hohlwelle 4 fest verbundenen Hülse 6 aus ferromagnetisch weichem Material, z. B. aus Stahl. Die Längsöffnung 7 der Hülse 6 ist mit acht radial über ihren Umfang verteilten und sich über ihre gesamte Länge erstreckenden Ansätzen 8 versehen, die als körperlich ausgeprägte Polschuhe in einer Magnetkreisanordnung wirken.
In der Offnung 7 der Hülse 6 ist ferner das als Rotor ausgebildete Verstellorgan g gelagert. Dieser Rotor g besteht vorzugsweise aus einem dauermagnetischen Material, welches im wesentlichen nicht kubische Kristalle von Polyoxyden des Eisens und mindestens eines der Metalle Barium, Strontium, Blei und gegebenenfalls Kalzium enthält.
Der Rotor 9 ist als zylindrischer Körper ausgebildet, auf dessen Umfang radial verteilt ebenfalls acht den Polschuhen 8 gegenüberliegende Magnetpole Io angebracht sind, die sich über die gesamte Länge des Rotors g erstrecken und abwechselnd polarisiert sind. Die magnetischen Kraftlinien der nicht körperlich ausgebildeten Magnetpole 10 schließen sich also über die Polschuhe 8 der Hülse 6, so daß beim Antreiben der Hülse 6 um ihre Längsachse der Rotor g synchron mitgedreht wird.
Der Rotor g ist mit einer sehr engen Passung, z. B. DIN-Passung H6/gs, in die Hülse 6 eingesetzt; hierbei ist der Luftspalt II zwischen dem Rotormantel und den Stifnflächen der Polschuhe 8 dermaßen klein und beträgt vorzugsweise etwa maximal 3/ion bis s/too mm, so daß der Rotor g im Innern der Hülse 6 im magnetischen Kraftfeld praktisch schwebt und eine besondere Achslagerung od. dgl. nicht erforderlich ist. Auf diese Weise ergibt sich eine sehr einfache und billige Anordnung.
Die Hülse 6 ist an ihren Stirnflächen mittels eines Deckels I2 und einer Kappe I3 verschlossen.
Um eine möglichst geringe Reibung des Rotors g in der Hülse 6 zu erreichen, stützt sich der Rotor g mit seiner einen Stirnfläche gegen eine im Deckel 12 befindliche Kugel 14 ab. Eine Distanzscheibe 15 verhindert ein axiales Verrutschen des Rotors g in der Hülse 6. Der Raum zwischen der Hülsenöffnung 7 und dem Rotor g enthält ein Gleitmittel, z. B. Ö1, wodurch die Reibungsverluste des Rotors g noch weiter herabgemindert werden.
An seinem vorderen Ende trägt der Rotor g eine Welle I6, an der ein zum Haltern der zu prüfenden Betätigungsglieder dienendes Werkzeug 17 mit Hilfe einer Madenschraube I8 befestigt ist. Das Werkzeug I7 ist im dargestellten Fall mit einer Schraubenzieherspitze 19 versehen, auf welche einen Schraubenzieherschlitz aufweisende Gewindekerne aus ferromagnetischem Material, z. B. aus Ferrit, aufgesetzt werden können.
Das Drehmoment, welches maximal auf derartige Kerne ausgeübt werden darf, ist bekannt. Die Abmessungen des Rotors 9, der Hülse 6 und des Luftspaltes II werden so gewählt, daß an der Welle i6 ein Drehmoment der maximal zulässigen Größe zur Verfügung steht. tSber die Scheibe 5 und die Hohlwelle 4 wird die Hülse 6 in Drehung versetzt; auf Grund der magnetischen Anziehungskraft wird dabei auch der Rotor g synchron mitgedreht. Nun wird, z. B. von Hand, auf die langsam umlaufende Schraubenzieherspitze 19 ein Gewindekern aufgesetzt und dieser festgehalten. Das Festhalten des Gewindekernes bewirkt, daß ebenfalls der Rotor g stehenbleibt. Da aber die Hülse 6 weiter umläuft, wird nach wie vor ein Drehmoment auf den Rotor g ausgeübt, welches sich letztlich auf den zu prüfenden Gewindekern überträgt und diesen auf Torsion beansprucht. Wenn der Kern diese Belastung ohne zu zerbrechen aushält, so ist damit bewiesen, daß er das im Höchstfalle auf ihn auszuübende, zulässige Drehmoment standhält. Mit dieser Einrichtung können also in kurzer Zeit eine große Anzahl ;ewindekerne od. dgl. geprüft werden.
An Stelle des Rotors g kann auch die Hülse 6 aus dauermagnetischem Material bestehen, wobei dann der z. B. aus Stahl gefertigte Rotor mit körperlich ausgeprägten Polen versehen sein muß.
Ebenfalls ist es möglich, die Hülse 6 länger als den Rotor g zu machen und die Hülse auf einem Teil ihrer Länge aus unmagnetischem Material herzustellen; dann kann nämlich durch Längsverschieben des Rotors g in der Hülse 6 das zu übertragende Drehmoment verändert werden, da sich die zusammenwirkenden Flächen der Magnetpole IO und der Polschuhe 8 hierbei verkleinern bzw. vergrößern. Zur Veränderung des zu übertragenden Drehmomentes können aber auch zwischen die Polschuhe 8 der Hülse 6 sogenannte Kurzschluß stifte od. dgl. eingesetzt werden, so daß sich die Anzahl der körperlich ausgeprägten Pole der Hülse verringert.
PATENTANSPROCEXE I. Einrichtung zur Ermittlung zulässiger Drehmomente an langgestreckten Betätigungsgliedern, bei der die Prüflinge mit einem drehbar gelagerten Verstellorgan verbunden und von diesem auf Torsion beansprucht werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellorgan (g) mit einem Antriebsorgan (6) magnetisch derart gekuppelt ist, daß durch Betätigen des Antriebsorgans ein Drehmoment auf das Verstellorgan übertragbar ist.

Claims

2. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplung des Verstellorgans (g) mit dem Antriebsorgan (6) mit Hilfe von Dauermagneten erfolgt.

3. Einrichtung nach den Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellorgan (g) und das Antriebsorgan (6) wenigstens teilweise aus ferromagnetisch weichem und/oder dauermagnetischem Material bestehen.

4. Einrichtung nach den Ansprüchen I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellorgan (g) und das Antriebsorgan (6) koaxial übereinander angeordnet sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsorgan aus einer um ihre Längsachse drehbaren Hülse (6) besteht, in deren Längsöffnung (7) das als Rotor (g) ausgebildete Verstellorgan gelagert ist, wobei die Hülsenöffnung und der Rotormantel mit einer Anzahl sich gegenüberliegender, radial angeordneter Pole (8 und IO) versehen sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebshülse (6) aus ferromagnetisch weichem Material besteht und ihre Längsöffnung (7) mit einer Anzahl in Achsrichtung der Hülse verlaufender, körperlich ausveprägter Polschuhe (8) versehen ist, während der Rotor (9) aus einem dauermagnetischen Material besteht und als zylindrischer Körper mit einer den Polschuhen entsprechenden Anzahl, vorzugsweise nicht körperlich ausgeprägter, Magnetpole (io) ausgebildet ist.

7. Einrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das dauermagnetische Material im wesentlichen aus nicht kubischen Kristallen von Polyoxyden des Eisens und mindestens einem der Metalle Barium, Strontium, Blei und gegebenenfalls Kalzium besteht.

8. Einrichtung nach den Ansprüchen 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspalt (11) zwischen dem Rotormantel und den Stirnflächen der Polschuhe (8) der Hülse (6) derart klein gewählt ist und vorzugsweise etwa maximal 3/ion bis 5/ion mm beträgt, daß der Rotor (g) im Innern der Hülse im magnetischen Kraftfeld praktisch schwebt, so daß eine besondere Achslagerung od. dgl. des Rotors nicht erforderlich ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen Hülsenöffnung (7) und Rotor (9) ein Gleitmittel, z. B.

01, enthält.

IO. Einrichtung nach den Ansprüchen I bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Antriebsorgan (6) auf das Verstellorgan (g) übertragene Drehmoment wahlweise einstellbar ist.

II. Einrichtung nach den Ansprüchen 5 bis IO, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (6) länger als der Rotor (g) ist und auf einem Teil ihrer Länge aus unmagnetischem Material besteht, so daß durch Längsverschieben des Rotors das von der Hülse übertragene Drehmoment veränderbar ist.

12. Einrichtung nach den Ansprüchen 5 bis IO, dadurch gekennzeichnet, daß zur Veränderung des zu übertragenden Drehmomentes zwischen die Polschuhe (8) der Hülse (6) Kurzschlußstifte od. dgl. einsetzbar sind, so daß sich die Anzahl der körperlich ausgeprägten Pole der Hülse verringert.

13. Einrichtung nach einem der bisherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellorgan (g) mit Mitteln (I6 bis I9) zum Haltern bzw. Fassen der zu prüfenden Betätigungsglieder versehen ist.