DD130690B1 - DEVICE FOR MEASURING TORQUE - Google Patents

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung:Field of application of the invention:

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Messung von Drehmomenten an angeflanschten Antriebsorganen, z.B. Motoren, Getriebeausgängen od.dgl., die die Erfassung der Meßwerte unter Betriebsbedingungen ermöglicht, die darüber hinaus in jeder Anbauposition des Antriebes einsetzbar ist und hohe Meßgenauigkeiten gewährleistet.The invention relates to a device for measuring torques on flanged drive members, e.g. Engines, transmission outputs or the like., Which allows the detection of measured values under operating conditions, which is also used in any mounting position of the drive and ensures high measurement accuracy.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen:Characteristic of the known technical solutions:

Die direkte Messung von Drehmomenten an angeflanschten Motoren od.dgl. ist bisher noch nicht bekannt geworden. Die Messung mittels bekannter Meßverfahren am Abtrieb eines nachgeordneten Getriebes mit Planschmotor liefert nur ungenaue bzw. verfälschte Werte, wenn der Drehmomentenverlauf an der Llotorwelle erfaßt werden soll, da das Ergebnis durch die nicht erfaßbaren dynamischen Einflüsse dazwischenliegender Getriebestufen und die Unter- bzw. Übersetzung der Drehzahlen beeinflußt wird. Derartige Einrichtungen zur Ermittlung bzw. Messung des vorhandenen Drehmomentes, insbesondere an umlaufenden Maschinenteilen, sind bisher in mehreren Ausführungsformen bekannt geworden. Alle Lösungen des Standes der Technik beruhen auf dem Prinzip, die Verformung des beaufschlagten, rotierenden Bauteils direkt oder an einem austauschbar in den Kraftfluß einfügbaren Maschinenelement zu erfassen, die hervorgerufenen Spannungs- bzw. Formänderungszustände mit geeigneten Methoden der Meßtechnik zu ermitteln und einem Anzeige- oder Re-The direct measurement of torques on flanged motors or the like. is not yet known. The measurement by means of known measuring methods at the output of a downstream transmission with splash motor supplies only inaccurate or falsified values when the torque curve to be detected on the Llotorwelle, as the result of the undetectable dynamic influences of intermediate gear stages and the under or translation of the speeds being affected. Such devices for determining or measuring the existing torque, in particular on rotating machine parts, have been known in several embodiments. All solutions of the prior art are based on the principle to detect the deformation of the applied rotating component directly or on a replaceable insertable into the power flow machine element to determine the induced stress or strain states by suitable methods of measurement and a display or Re-

ЗО gistriergerät zuzuführen.ЗО to supply the meter.

Eine bekannte Einrichtung zur Messung von Drehmomenten an Wellen geht davon aus, unter Verwendung einer kupplungsartigen, verformbaren Speichenanordnung die mit Dehnungsmeßstreifen ausgerüsteten Meßspeichen auf der inneren NabeA known device for measuring torques on shafts assumes, using a clutch-type, deformable spoke arrangement, the strain gauges equipped with strain gauges on the inner hub

fest anzuordnen und gelenkig an Mitnehmerholzen eines äußeren Halteringes angreifen zu lassen· Diese Lösung setzt voraus, daß der Kraftfluß an einer vorbestimmten Stelle getrennt und die beispielsweise funktionsbedingt vorhandene Kupplung gegen die Speichenanordnung und den äußeren Haltering ausgewechselt werden kann. Derartige Verhältnisse, die den Einsatz der beschriebenen Vorrichrung für die Drehmomentenmessung an Flanschantrieben ermöglichen würden, sind nicht gegeben bzw, ebenfalls nur über einen sehr großen Aufwand an Hilfsvorrichtungen realisierbar (DD-PS 71214).This solution presupposes that the power flow can be separated at a predetermined location and the clutch, for example due to its function, can be exchanged for the spoke arrangement and the outer retaining ring. Such conditions that would allow the use of Vorrichrung described for the torque measurement on flange drives are not given or, also only a very large amount of auxiliary devices realized (DD-PS 71214).

Es gehört außerdem für die Messung von Drehmomenten zum Stand der Technik, einen mit Dehnungsmeßstreifen ausgerüsteten Verformungskörper paßfederartig zwischen zwei Anpassungsteile formschlüssig in den Drehmomentenfluß einzufügen, wobei am Verformungskörper speziell ausgebildete Krafteinleitungsflächen sowie Freiarbeitungen zur Aufnahme der Dehnungsmeßstreifen vorgesehen sind. Diese Anordnung ist im Anwendungsbereich auf hinreichend große Wellendurchmesser beschränkt, da die Anbringung der Dehnungsmeßstreifen eine entsprechende Größe des Verformungskörpers bedingt und dieser wiederum nur in entsprechend großen Wellenquerschnitten untergebracht werden kann (DD-PS 110554). Eine Messung angeflanschter Antriebe herkömmlicher Größe ist nicht möglich.It is also part of the measurement of torques to the prior art, fitted with strain gauges form-fitting spring-like manner between two fitting parts in the torque flow, wherein the deformation of the body specially trained force introduction surfaces and free work to accommodate the strain gauges are provided. This arrangement is limited in the field of application to sufficiently large shaft diameter, since the attachment of the strain gauges requires a corresponding size of the deformation body and this in turn can only be accommodated in correspondingly large shaft cross-sections (DD-PS 110554). A measurement flanged drives conventional size is not possible.

Darüber hinaus ist eine Meßvorrichtung zur Aufnahme von Drehmomenten an Maschinen bekannt, bei der als Geber zwischen zwei durch eine Kupplung verbundenen Maschinenwellen mit Dehnungsmeßstreifen versehene Druck- oder Zug-In addition, a measuring device for receiving torques on machines is known, in which, as encoder between two machine shafts connected by a coupling with strain gauges provided pressure or tension

ЗО stäbe vorgesehen sind, die das gesamte Drehmoment übertragen und sich in tangentialer Anordnung auf beliebigem Durchmesser der Kupplung befinden. Auch bei dieser Lösung kann die Meßwerterfassung nur am rotierenden Bauteil erfolgen, wodurch die Lösung ohne die bereits beschriebenen Nachteile bei Flanschantrieben ebenfalls nicht einsetzbar ist (DE-OS 1803283).ЗО rods are provided which transmit the entire torque and are in tangential arrangement on any diameter of the coupling. Also in this solution, the measured value can only be done on the rotating component, whereby the solution without the disadvantages already described in flange drives also can not be used (DE-OS 1803283).

- 3 -Ziel der Erfindimg:3-goal of the invention:

Die Erfindung hat das Ziel, eine Einrichtung zur Messung von Drehmomenten zu schaffen, die einfach aufgebaut ist und genaue Meßergebnisse liefert·The object of the invention is to provide a device for measuring torques, which is simple in construction and provides accurate measuring results.

V/esen der Erfindung:V of the invention:

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Einrichtung zur Messung von Drehmomenten dem Kraft- bzw. Drehmomentehfluß derart zuzuordnen und auszubilden, daß die entsprechenden Messungen an angeflanschten Antriebsorganen jeder Größenordnung unter Betriebsbedingungen möglich ist·The invention has for its object to assign the device for measuring torque of the force or Drehmomentehfluß and train so that the appropriate measurements on flanged drive members of any size under operating conditions is possible ·

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in die Planschverbindung eine ruhende Reaktionsmeßvorrichtung einfiigbar ist, bei der zwei, der Flanschverbindung, entsprechende Anschlußplatten vorgesehen sind, die mittels axial verlaufender Meßstege käfigartig auf Abstand gehalten werden, wobei der Angriff dieser Meßstege an einer der beiden Platten gelenkartig erfolgen kann. Die Verbindung zwischen der Antriebswelle und der Abtriebswelle wird durch eine an sich bekannte, abstandsüberbrückende Wellenkupplung hergestellt, die von den Meßstegen umgeben die gesamte Resktionsmeßvorrichtung durchdringt. Die Meßstege selbst sind in an sich bekannter Weise mit Dehnungsmeßstreifen bestückt und über herkömmliche Schaltungen mit einem Anzeige- bzw. Registriergerät verbunden. In vorteilhafter Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist weiterhin vorgesehen, die Einrichtung zur Messung von Drehmomenten durch einen antriebsseitig anschließbaren, mit Raststellen versehenen Belastungsbügel zu eichen.According to the invention, this object is achieved in that in the splashing a static reaction measuring device is einfiigbar, in the two, the flange, corresponding connection plates are provided, which are held by means of axially extending Meßstege cage-like distance, the attack of these Meßstege on one of the two plates can be articulated. The connection between the drive shaft and the output shaft is produced by a known, distance bridging shaft coupling, which surrounds the entire Resktionsmeßvorrichtung surrounded by the Meßstegen. The Meßstege themselves are equipped in a conventional manner with strain gauges and connected via conventional circuits with a display or recording device. In an advantageous embodiment of the inventive concept is further provided to calibrate the device for measuring torques by a drive side connectable, provided with rest stops load strap.

Zur Durchführung einer Messung ist es erforderlich, die Befestigung des Antriebes zu lösen und die EinrichtungTo perform a measurement, it is necessary to solve the attachment of the drive and the device

zur Messung von Drehmomenten zunächst abtriebsseitig am Getriebe od.dgl. zu befestigen. Durch Anbringung des Belastungsbügels und Beaufschlagen der Meßeinrichtung mit einem genau definierten Moment wird die Eichung vorgenommen, d.h. die Beziehung zwischen wirkendem Drehmoment und z.B. dem Zeigerausschlag am Meßinstrument hergestellt Nach Abnahme des Belastungsbügels wird der zu messende Antrieb einschließlich des Mitnehmers aufgesetzt und an den korrespondierenden Bohrungen mittels Schraubverbindüngen befestigt. Nach Anschluß des Antriebes kann sofort gemessen werden, wobei die erfindungsgemäße Einrichtung das auf die Antriebsbefestigung wirkende Reaktionsmoment erfaßt und "dem Anzeige- bzw. Registriergerät zuführt. Durch entsprechende Querschnittsgestaltung der Meßstege ist es möglich, eine lineare Abhängigkeit zwischen der Verformung der Meßstege und dem zu messenden Drehmoment herbeizuführen.for measuring torque initially on the output side of the transmission or the like. to fix. By attaching the loading bracket and applying the measuring device with a well-defined moment, the calibration is performed, i. the relationship between acting torque and e.g. The pointer deflection on the measuring instrument produced After removal of the loading bracket, the drive to be measured including the driver is mounted and attached to the corresponding holes by means of Schraubverbindüngen. After the drive has been connected, it is possible to measure immediately, the device according to the invention detecting the reaction moment acting on the drive attachment and feeding it to the display or registration device bring about measuring torque.

Ausf iihrungsbeispiel: 20Exemplary embodiment: 20

Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel erläutert. In der Zeichnung zeigen:The invention will be explained below using an exemplary embodiment. In the drawing show:

Fig. 1: die Einrichtung zur Messung von Drehmomenten mit angeschlossenem Antrieb, Fig. 2: Schnitt A-A nach Fig. 1, Fig. 3ί die Einrichtung zur DrehmomentenmessungFig. 1: the device for measuring torque with connected drive, Fig. 2: section A-A of FIG. 1, Fig. 3ί the device for measuring torque

mit angeschlossenem Belastungsbügel, Fig, 4: Ansicht W nach Fig. 3.with attached load bar, Fig, 4: View W of Fig. 3rd

Der Motor 1 ist im Betriebszustand mittels des Flansches am Gehäuse 3 des Getriebes A- befestigt, wofür mehrere kreisförmig angeordnete Schraubverbindungen vorgesehen sind. Die Motorwelle 5 greift dabei über eine Paßfeder direkt in die Getriebewelle 7 ein. In Vorbereitung derThe motor 1 is fixed in the operating state by means of the flange on the housing 3 of the transmission A-, for which a plurality of circularly arranged screw connections are provided. The motor shaft 5 engages via a feather key directly into the transmission shaft 7 a. In preparation for the

Drehmomentenmessung wird der Motor 1 vom Getriebe 4 gelöst und an dessen Stelle die erfindungsgemäße Reaktionsmeßvorrichtung 8 mittels deren Anschlußplatte 9 am Gehäuse 3 befestigt. Die Reaktionsmeßvorrichtung 8 verfügt über eine weitere, gleichartig ausgebildete Anschlußplatte 10, die während des Meßvorganges zur Aufnahme des Motors 1 dient· Beide Anschlußplatten 9; 10 sind durch kreisförmig angeschweißte Meßstege 11 miteinander verbunden, die seitlich unmittelbar am unteren und oberen Übergang der Meßstege 11 in die Anschlußplatten 95 10 mit Dehnungsmeßstreifen 12 bei zweckmäßigerweise axialer Orientierung des Meßgitters bestückt sind. Alle Dehnungsmeßstreifen 12 sind über bekannte Kompensationsschaltun-'gen an das nicht dargestellte Meßinstrument angeschlossen.Torque measurement, the engine 1 is released from the transmission 4 and fixed in place of the reaction measuring device 8 according to the invention by means of its connection plate 9 on the housing 3. The reaction measuring device 8 has a further, similarly formed connecting plate 10, which serves for receiving the motor 1 during the measuring process · both terminal plates 9; 10 are interconnected by circular welded Meßstege 11, which are laterally fitted directly at the lower and upper transition of the Meßstege 11 in the terminal plates 95 10 with strain gauges 12 at expediently axial orientation of the measuring grid. All strain gauges 12 are connected via known Kompensationsschaltun 'gene to the measuring instrument, not shown.

Zur Kalibration der Reaktionsmeßvorrichtung 8 wird der Belastungsbügel 13 antriebsseitig an der Anschlußplatte befestigt und an einer der als Bohrung ausgebildeten Raststellen 14 mit einem durch den Hebelarm 15 sowie die Kraft F definiert bestimmten Moment beaufschlagt, so daß dessen Beziehung gegenüber dem Zeigerausschlag am Meßinstrument durch Abgleich hergestellt werden kann.For calibration of the reaction measuring device 8, the loading bracket 13 is attached to the drive side of the terminal plate and applied to one of the trained as a hole detent 14 with a defined by the lever arm 15 and the force F certain moment, so that its relationship to the pointer deflection on the measuring instrument prepared by adjustment can be.

Nach Abnahme des Belastungsbügels 13 erfolgt die Befestigung des Motors 1 an der AnSchlußplatte 10 unter gleichzeitigem Einfügen der Wellenkupplung 16 nebst Paßfedern 6 zwischen der Motorwelle 5 und der Getriebewelle 7. Die Messung selbst kann sofort beginnen, da beim Anbringen der Reaktionsmeßvorrichtung 8 ein Abklemmen des Motors 1 vom Netz nicht erforderlich ist.After removal of the loading bracket 13, the attachment of the motor 1 takes place at the Anschlußplatte 10 while inserting the shaft coupling 16 together with feather keys 6 between the motor shaft 5 and the transmission shaft 7. The measurement itself can start immediately, since when attaching the reaction measuring device 8 disconnecting the motor 1 from the grid is not required.

Durch die erfindungsgemäße Einrichtung zur Messung von Drehmomenten lassen sich erstmals Messungen an Antrieben mit Planschbefestigung unter Betriebsbedingungen realisieren, wobei ein besonderer Platzbedarf über den vorhandenen Montageraum des Antriebes hinaus nicht erforder-By means of the device according to the invention for measuring torques, it is possible for the first time to realize measurements on drives with splatter mounting under operating conditions, whereby a special space requirement beyond the existing mounting space of the drive is not required.

lieh ist. Die hohe Genauigkeit der erreichbaren Ergebnisse über den Drehmomentenverlauf in allen auftretenden Belastungsbereichen ist entscheidende Voraussetzung für den Einsatz optimal ausgelegter Antriebe und die richtige Zu-5 Ordnung bzw, Dimensionierung elektronischer Steuerungshilfen. Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Erfassung der Verformung als Äquivalenzgröße an einem ruhenden Bauteil erfolgt. Der Abgriff des Meßsignals von rotierenden Bauteilen nach den bekannten Verfahren durch Schleifringe und Bürsten oder kontaktlos mit Hilfe eines Senders kommt ebenfalls in Wegfall und wirkt sich positiv auf die Stabilität, die Genauigkeit des Meßergebnisses sowie den Aufwand zur Durchführung der Mes-,sung aus.is lent. The high accuracy of achievable results on the torque curve in all load ranges occurring is crucial for the use of optimally designed drives and the correct Zu-5 order or dimensioning electronic control aids. A particular advantage of the invention is that the detection of the deformation takes place as an equivalent size to a stationary component. The tap of the measuring signal from rotating components according to the known methods by slip rings and brushes or contactless using a transmitter also comes in elimination and has a positive effect on the stability, the accuracy of the measurement result and the effort to carry out the Mes-, solution.

Claims (2)

Erf indungsanspruch:Claim: 1. Einrichtung zur Messung von Drehmomenten, insbesondere für angeflanschte Antriebsorgane, bei der Dehnungsmeßstreifen an Meßstegen od.dgl. angebracht sind, gekennzeichnet dadurch, daß eine ruhende, in die Flanschverbindung einfügbare Reaktionsmeßvorrichtung (8) vorgesehen ist, die zwei durch axial verlaufende Meßstege (11) käfigartig auf Abstand gehaltene Anschlußplatten (9; 10) umfaßt und bei der eine an sich bekannte, die Reaktionsmeßvorrichtung (8) durchdringende Wellenkupplung (16) die Motorwelle (5) abstandsüberbrückend mit der Getriebewelle (7) verbindet·1. A device for measuring torques, in particular for flanged drive members, in the strain gauges on Meßstegen or the like. are provided, characterized in that a stationary, insertable into the flange connection reaction measuring device (8) is provided, which comprises two axially spaced Meßstege (11) cage-like spaced terminal plates (9; 10) and in which a known per se Reaction measuring device (8) penetrating shaft coupling (16) connects the motor shaft (5) distance bridging with the transmission shaft (7) 2· Einrichtung zur Messung von Drehmomenten nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß an der antriebsseitigen Anschlußplatte (9) ein mit Raststellen (14) versehener Belastungsbügel (13) anschließbar ist·2 · Device for measuring torques according to point 1, characterized in that on the drive-side connection plate (9) with a latching points (14) provided load strap (13) can be connected Hierzu„.oL_Seiten ZeichnungenFor this ".oL_Seiten drawings