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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Realisierung von diskreten, statischen Drehmomenten in Drehmoment-Normalmesseinrichtungen (DmNME) mit Belastungsmassen an einem Belastungshebel, wie es z. B. in Drehmoment-Normalmesseinrichtungen zur Realisierung von Drehmomenten, oder in Kraftmess- bzw. Kalibriereinrichtungen zur Realisierung von Kräften zur Anwendung kommt.
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Eine Drehmoment-Normalmesseinrichtung dient der Darstellung der physikalischen Größe Drehmoment und repräsentiert das höchste nationale Normal in der metrologischen Kette. Analog dienen Kraft-Normalmesseinrichtungen zur Darstellung der physikalischen Größe Kraft. Im Folgenden wird lediglich Bezug auf die Drehmoment-Normalmesseinrichtung genommen, da es das Hauptanwendungsgebiet der Erfindung darstellt.
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Aufgrund der fortschreitenden Miniaturisierung besteht die Forderung nach Messung und Realisierung kleiner Drehmomente mit geringer relativer Unsicherheit, was im besonderen Maße für Drehmoment-Normalmesseinrichtungen (DmNME) gilt. Das dabei verwendete Hebel-Masse-Prinzip in seiner bisherigen Ausführung hat einen wesentlichen Nachteil, da kleine Drehmomente entsprechend kleine Belastungsmassen erforderlich machen, welche allerdings mit hohen relativen Unsicherheiten behaftet sind. Diese Tatsache steht somit im direkten Gegensatz zur Forderung. Eine Verkürzung des Hebels ermöglicht zwar kleinere Drehmomente mit größeren Massen, schränkt allerdings den Drehmomentbereich der Einrichtung ein, da im Fall eines kurzen Hebels sehr große Massen für einen großen Drehmomentbereich erforderlich werden. Weiterhin führt ein kürzerer Hebelarm zu einer höheren relativen Unsicherheit der Hebellänge.
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Ein weiterer Nachteil bekannter Lösungen ergibt sich bezüglich der Belastungsmassen. Diese sind meist Einzelanfertigungen, welche nach vorhandener Hebelarmlänge und vor Ort wirkender Erdbeschleunigung so ausgelegt sind, dass möglichst „runde” Drehmomentwerte erreicht werden. Der Einsatz von Standardgewichten nach OIML R 111-1 ist mit bekannten Lösungen nur bedingt möglich, da die realisierbaren Drehmomentstufen durch die festgelegte Stufung der Standardgewichte stark eingeschränkt sind. Auch die Realisierung binärer Drehmomentstufen, was die Anzahl erforderlicher Belastungsmassen enorm verringert, ist mit Standardgewichten bisher nicht möglich.
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Beispielhaft wird in dem Artikel: Park, Y.; Kim, M. & Kang, D.: Development of a small capacity deadweight torque standard machine, Measurement Science and Technology, Institute of Physics Publishing, 2007, 18, 3273–3278, eine vom Korea Research Institute of Standards and Science (KRISS) entwickelte 100 – N·m – DmNME beschrieben. Diese Einrichtung nutzt das bekannte Hebel-Masse-Prinzip zur Realisierung des Drehmomentes. Der Belastungshebel ist durch ein Luftlager drehbar gelagert und besitzt an beiden Hebelenden jeweils eine Koppelstelle zur Aufnahme eines Massestapels. Pro Hebelseite stehen drei Massestapel zu Verfügung, welche zur Realisierung verschiedener Drehmomentbereiche und somit zur Kalibrierung von Drehmoment-Messgeräten verschiedener Nennmomente zwischen 1 N·m und 100 N·m dienen. Die Massestapel sind als Kettenmassestapel ausgeführt. Der angekoppelte Massestapel wird durch eine entsprechende Hubvorrichtung abgesenkt, wobei sich die Massen einzeln, mit der obersten beginnend, an den Hebel hängen. Der Wechsel eines Massestapels wird durch einen Drehtisch ermöglicht, auf welchem die Massestapel platziert sind. Da die Massestapel als Kettenstapel ausgeführt sind, können stets nur so viele Drehmomentstufen realisiert werden, wie Einzelmassen im Massestapel vorhanden sind. Aus diesem Grund sind zusätzliche Massestapel erforderlich, um den realisierbaren Drehmomentbereich zu erweitern. Dies wirkt sich jedoch negativ auf den erforderlichen technischen Aufwand aus.
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Aus der
DE 100 32 978 A1 ist eine weitere DmNME bekannt, die Neuerungen an mehreren Funktionsgruppen aufweist. Ziel dieser Neuerungen ist es, eine DmNME sowohl als Primärnormal, als auch als Kalibriereinrichtung im industriellen Einsatz verwenden zu können. Insbesondere wird eine Anordnung zur Realisierung von Drehmomenten unter Verwendung eines drehbar gelagerten Hebels beschrieben, an dessen Enden jeweils ein Massestapel ankoppelbar ist. Dies entspricht dem grundlegenden, bekannten Aufbau einer derartigen Einrichtung mit Hebel-Masse-Prinzip. Als Neuerung weisen die Massestapel binär-geometrisch gestufte Einzelmassen auf, die jeweils durch einen gesonderten Massenaktuator einzeln an den Hebel ankoppelbar sind. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel besteht jeder Massestapel aus zwölf unabhängig voneinander anwählbaren Einzelmassen, von denen jede doppelt so schwer ist wie die vorhergehende (geometrische Reihe). Die kleinste Einzelmasse erzeugt in Verbindung mit der Gravitation eine Kraft von 2 N. Bei einer Hebellänge von 500 mm ist demnach ein Drehmomentbereich von 1100 N·m in Stufen von 1 N·m realisierbar. Mit herkömmlichen Kettenmassenstapeln, bei denen sich eine Einzelmasse an die andere hängt, wären dazu 1100 Einzelmassen erforderlich. Hinsichtlich der relativen Unsicherheit ist die in der
DE 100 32 978 A1 vorgestellte Lösung ebenfalls vorteilhaft, da sich besonders bei höheren Drehmomenten pro Drehmomentstufe weniger Einzelmassen in Eingriff befinden und somit weniger Unsicherheitsfaktoren existieren. Allerdings besteht hier das Problem der hohen relativen Unsicherheit bei kleinen Drehmomenten. Da der Massestapel am Hebelende befestigt ist und somit stets eine große wirksame Hebellänge existiert (in diesem Ausführungsbeispiel 500 mm), sind für kleine Drehmomente entsprechend kleine Massen erforderlich, welche die relative Unsicherheit wiederum erhöhen.
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In der
JP 09304214 A wird ebenfalls eine Methode zur Realisierung von Drehmomenten unter Verwendung des Hebel-Masse-Prinzips beschrieben. Die Neuerung hierbei ist, dass beide Hebelenden mit einer Koppelstelle versehen sind, welche mehrere Kraftangriffspunkte mit definierten Abständen zum Hebellager besitzen, und somit mehrere Hebellängen ermöglichen. In dem Ausführungsbeispiel wird dies durch ein Bauteil mit zwei oder mehr V-Nuten dargestellt, welches fest am Hebelende angebracht ist. Die beiden Massestapel hingegen verfügen über je eine Koppelstelle in Form einer Schneide, mit welcher sie schließlich in eine der V-Nuten je Hebelende eingehängt werden können. Zur Drehmomentvariation werden nun die Massestapel in entsprechender Kombination in eine andere V-Nut gehängt. Hierbei ist vorteilhaft, dass verschiedene Drehmomente mit einer konstanten Masse realisiert werden können. Allerdings ergeben sich auch einige Nachteile. Um einen großen Drehmomentbereich mit einer entsprechend hohen Anzahl an Schritten zu realisieren, benötigt es eine hohe Anzahl an Kraftangriffspunkten (bzw. V-Nuten) je Hebelseite. Würde man mit dieser Anordnung 1100 Drehmomentschritte realisieren wollen, wie es in dem Ausführungsbeispiel der
DE 100 32 978 A1 der Fall ist, würden hier pro Hebelseite 1100 V-Nuten erforderlich sein. Dabei ist zu erwähnen, dass jeder Positionswechsel der Massestapel in eine andere V-Nut mit weiteren Unsicherheiten behaftet ist, da der Massestapel nie exakt die gleiche Position in einer V-Nut einnehmen wird (Wiederholgenauigkeit). Die wirksame Hebellänge ist in diesem Fall mit einer hohen relativen Unsicherheit belastet, was den Vorteil einer stets konstanten Masse, zumindest für große Drehmomentbereiche und einer entsprechend großen Anzahl an Schritten, in Frage stellt. Dieses Problem wird weiter verschärft, wenn man den hohen Verschleiß an derartigen Schneidenlagern betrachtet, welcher durch den ständigen Wechsel der Positionen zusätzlich verstärkt wird.
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Auch in dem Artikel: Nishino, A.; Ogushi, K.; Ueda, K.: Evaluation of moment arm length and fulcrum sensitivity limit in a 10 N·m dead weight torque standard machine, Measurement, 2010, wird eine 10 – N·m – DmNME beschrieben, wobei hier besonders die Bestimmung der Hebellänge und die Empfindlichkeit des Hebellagers betrachtet werden. Jedoch sind für diese Analyse die Methode der Drehmomentrealisierung und insbesondere die dargestellte Anordnung der Belastungsmassen von Interesse. Auch hier findet das Hebel-Masse-Prinzip Anwendung. Der luftgelagerte Belastungshebel besitzt an beiden Hebelenden je einen Kraftangriffspunkt, an welchem eine Aufnahme für die Belastungsmassen befestigt ist. Beide Aufnahmen beinhalten je fünf Plattformen, auf welchen je ein Massestück platziert werden kann. Pro Hebelseite können demnach fünf Massestücke platziert werden, die entsprechend der geforderten Mess- bzw. Kalibrieraufgabe ausgewählt werden können. Dabei stehen Standardgewichte mit Nennwerten von 1 mg bis 1 kg zu Verfügung, welche der internationalen Richtlinie OIML R 111-1 entsprechen. Durch eine Hubeinrichtung können die Standardgewichte einzeln und in beliebiger Variation angehoben und wieder auf die Plattform abgesenkt werden und somit in Eingriff und außer Eingriff gebracht werden. In einem Beispiel wird die Kalibrierung eines 1 – N·m – Drehmomentaufnehmers beschrieben. Dabei werden an beiden Hebelenden jeweils ein 10 g Massestück, zwei 20 g Massestücke, ein 50 g und ein 100 g Massestück angeordnet. Mit der vorhandenen Hebellänge von ca. 510 mm (einseitig) ist nun die Kalibrierung des 1 – N·m – Drehmomentaufnehmers in Schritten von 5% des Nennmomentes (50 mN·m) möglich. Laut der Kalibriervorschrift EA 10/14 ist zu Beginn einer Kalibrierung eine Überbelastung des Drehmomentaufnehmers um 8% bis 12% des Nenndrehmomentes empfohlen. Dies ist in dem genannten Beispiel allerdings nicht möglich, da das maximal realisierbare Drehmoment genau dem Nenndrehmoment von 1 N·m entspricht. Weiterhin besteht auch hier der Nachteil der hohen relativen Unsicherheit bei kleinen Drehmomenten.
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Es bestehen demnach für alle aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen eindeutige Grenzen bezüglich der Realisierung kleiner Drehmomente mit geringer relativer Unsicherheit.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu überwinden und eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Realisierung von diskreten, statischen Drehmomenten in Drehmoment-Normalmesseinrichtungen mit Belastungsmassen an einem Belastungshebel bereitzustellen, mit denen es gelingt, die relative Messunsicherheit insbesondere bei kleinen Drehmomenten zu minimieren, wobei Standardgewichte nach OIML R 111-1 eingesetzt werden sollen und die Vorgaben nach DIN 51309 bzw. DKD-R 3-5 einzuhalten sind.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe vorrichtungsseitig mit den Merkmalen des ersten Patentanspruches und verfahrensseitig mit den Merkmalen des neunten oder zehnten Patentanspruches gelöst. Bevorzugte weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind dem nachfolgenden Beschreibungsteil zu entnehmen, in dem die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen dieselben Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Teile in den gesamten Figuren bezeichnen, näher erläutert wird. Es zeigt:
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1 – Prinzipdarstellung einer bekannten Drehmoment-Normalmesseinrichtung mit Hebel-Masse-Prinzip
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2 – Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
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3 – Tabelle der theoretisch möglichen Varianten zur Drehmomentrealisierung
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4 – ein konkretes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Lösung
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Der grundsätzliche Aufbau einer Drehmoment-Normalmesseinrichtung ist in 1 dargestellt. Er kann anschaulich in drei Hauptfunktionsgruppen gegliedert werden, welche mechanisch in Reihe geschaltet sind. Die Funktionsgruppe A dient der Realisierung des Drehmomentes. In derartigen hochpräzisen Drehmoment-Normalmesseinrichtungen hat sich das Hebel-Masse-Prinzip als Grundkonzept zur Realisierung des Drehmomentes bewährt. Dabei wird ein zweiseitiger Hebel (1) über ein Hebellager (2) drehbar gelagert. An den beiden Hebelenden werden über Kraftangriffspunkte (3) einzelne Belastungsmassestücke (4) (im weiteren Verlauf als Belastungsmassen bezeichnet) in Form von Belastungsmassestapeln (5) (im weiteren Verlauf als Massestapel bezeichnet) angebracht. Die Belastungsmassen (4) bewirken unter Nutzung der Erdbeschleunigung eine definierte Kraft. Diese Kraft realisiert über die wirksame Hebellänge, welche durch den Abstand des Kraftangriffspunktes (3) und der Lagerachse des Hebellagers (2) definiert wird, ein Drehmoment. Die physikalische Größe Drehmoment kann so durch die SI-Basiseinheiten Masse und Länge unter Nutzung der Erdbeschleunigung mit einem relativ einfachen Aufbau dargestellt werden.
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Durch eine geeignete erste Kopplung (6) ist die Funktionsgruppe A mit der Funktionsgruppe B verbunden, wobei Letztere der Aufnahme des zu prüfenden Drehmoment-Messgerätes (7) (im weiteren Verlauf als Messgerät bezeichnet) und der Einleitung des Drehmomentes in das Messgerät (7) dient. Durch eine zweite Kopplung (8) ist Funktionsgruppe B mit Funktionsgruppe C verbunden. Die Funktionsgruppe C, oft als Gegendrehmomenteinrichtung bezeichnet, dient der Lagekorrektur des Hebels (1) bezüglich der durch die Belastung hervorgerufenen Verdrehung um die Lagerachse. Somit kann der Winkelfehler minimiert werden, welcher die Hebellänge negativ beeinflusst. Die hier beschriebene Erfindung betrifft lediglich die Funktionsgruppe A, also die Realisierung eines Drehmomentes.
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Das Hebel-Masse-Prinzip wird in vielen Fällen und besonders im Bereich kleiner Drehmomente zur Drehmomentrealisierung genutzt. Der zweiseitige Hebel (1) wird in den bekannten Drehmoment-Normalmesseinrichtungen beispielsweise durch Luftlager oder Federgelenke gelagert. An den beiden Enden des Hebels (1) befindet sich jeweils ein Kraftangriffspunkt (3), an welchem die Belastungsmassen (4) durch geeignete Kopplungen, beispielsweise durch Folienbänder, angebracht sind. In den bekannten Drehmoment-Normalmesseinrichtungen sind die Belastungsmassen (4) an den beiden Enden des zweiseitigen Hebels (1) zu Belastungsmassestapeln (5) zusammengefasst. Die Massestapel (5) sind üblicherweise auf beiden Hebelseiten identisch ausgelegt. Bekannt sind zwei Ausführungsformen der Massestapel (5). In vielen Fällen kommen Kettenmassenstapel zum Einsatz, wobei sich die Belastungsmassen (4) durch Absenken einer entsprechenden Hubeinrichtung nacheinander an den Hebel (1) hängen. In diesem Fall entspricht die Anzahl der Belastungsmassen (4) im Massestapel (5) exakt der Anzahl der realisierbaren Drehmoment-Schritte. Eine hohe Anzahl an Schritten erfordert somit eine hohe Anzahl an Belastungsmassen (4), welche häufig auf mehrere bereitstehende Massestapel (5) aufgeteilt werden, welche bei Bedarf in Eingriff kommen.
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Eine weitere Ausführungsform der Massenstapel (5) ermöglicht eine individuelle Auswahl der Belastungsmassen (4). Hierbei kann durch eine entsprechende Einrichtung jede beliebige Kombination von wirkenden, also in Eingriff befindlichen Belastungsmassen (4) realisiert werden. Dadurch ist es möglich, eine hohe Schrittzahl mit einer geringen Anzahl an Belastungsmassen (4) zu realisieren. Hierbei werden die Massestapel (5) meist binär ausgelegt (die größte Belastungsmasse ist doppelt so groß wie die vorhergehende Belastungsmasse usw.).
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Die Belastungsmassen (4) sind in den meisten Fällen Sonderanfertigungen für die jeweilige Drehmoment-Normalmesseinrichtung. Aber auch der Einsatz von Standardgewichten nach OIML R 111-1 ist bekannt, wobei hier nur die Methode der individuellen Masseauswahl in Frage kommen kann.
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Grundlage für die Auslegung und den Betrieb einer Drehmoment-Normalmesseinrichtung ist die aus der europäischen Richtlinie EURAMET/cg-14/v.01 der EURAMET (European Association of National Metrology Institutes) abgeleitete Norm DIN 51309 und die ergänzende Richtlinie DKD-R 3-5 zur Kalibrierung von Drehmomentmessgeräten für statische Drehmomente. Darin werden u. a. die erforderliche Schrittanzahl und die Schrittweite entsprechend dem Nenndrehmoment des zu kalibrierenden Drehmomentmessgerätes festgelegt.
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In 2 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer neuartigen Anordnung der Belastungsmassen (4) an einem zweiseitigen Hebel (1) prinzipiell dargestellt. Die bisher bekannte Anordnung eines schwenkbar gelagerten zweiseitigen Hebels (1) mit einem Kraftangriffspunkt (3) je Hebelseite wird durch mindestens einen weiteren Kraftangriffspunkt (3') je Hebelseite erweitert. Pro Hebelseite existieren also mindestens zwei, vom Hebellager (2) unterschiedlich beabstandete Kraftangriffspunkte (3, 3'). Das ermöglicht die Anordnung von Kraftangriffspunkten (3') näher am Hebellager (2), was die wirksame Hebellänge verringert. Kleine Drehmomente können so mit größeren Belastungsmassen (4) realisiert werden, welche eine geringere relative Messunsicherheit aufweisen. Die kürzere Hebellänge führt zwangsläufig zu einer höheren relativen Unsicherheit. Im Bereich kleiner Drehmomente ist allerdings der Unsicherheitsbeitrag der Masse wesentlich höher als der Unsicherheitsbeitrag der Länge. Somit kann im Endergebnis eine geringere relative Unsicherheit erreicht werden.
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Pro Kraftangriffspunkt (3, 3') sind mehrere Belastungsmassen (4) ankoppelbar, wobei die Belastungsmassen (4) durch eine geeignete Einrichtung (nicht dargestellt) in beliebiger Variation in Eingriff und außer Eingriff gebracht werden können.
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Die Anzahl und die Position der Kraftangriffspunkte (3, 3') auf dem Hebel (1), sowie die Anzahl der an den einzelnen Kraftangriffspunkten (3, 3') angebrachten Belastungsmassen (4) sind abhängig von den Forderungen an die jeweilige Drehmoment-Normalmesseinrichtung (Nenndrehmomentbereich, kleinste Drehmomentstufe). Es sind somit verschiedenste Anordnungen denkbar. Um jedoch die relative Unsicherheit der Kalibrierdrehmomente minimal zu halten, ist die Anzahl in eingriff befindlicher Belastungsmassen (4) sowie die Anzahl aktiver Kraftangriffspunkte (3, 3') je Kalibrierdrehmoment zu minimieren. Das kann nur durch eine optimale Auslegung der Maschine hinsichtlich Anzahl und Position der Kraftangriffspunkte (3, 3') auf dem zweiseitigen Hebel (1), sowie Anzahl und Nennwerte der Belastungsmassen (4) an den Kraftangriffspunkten (3, 3') geschehen.
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Außerdem wird durch die Anordnung mehrerer Kraftangriffspunkte (3, 3') pro Hebelseite der Einsatz von Standardgewichten ohne Einschränkung der realisierbaren Drehmomentstufen ermöglicht. Dadurch kann einerseits der Unsicherheitsbeitrag der Masse weiter gesenkt werden. Andererseits ist es möglich, trotz der diskreten 1-, 2-, und 5-Teilung der Standardgewichte binäre Drehmomentstufen zu erzeugen und die Anzahl der erforderlichen Belastungsmassen auf ein Minimum zu reduzieren. Ferner hat der Einsatz standardisierter Gewichte weitere Vorteile hinsichtlich der internationalen Vergleichbarkeit der verschiedenen nationalen Normale des Drehmomentes.
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Ein gewünschtes Drehmoment kann mit der beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung durch vier Varianten realisiert werden, welche in 3 aufgezeigt sind. Bei der Variante A wird lediglich eine Belastungsmasse je Drehmoment genutzt. Vorteil dieser Variante ist die geringe relative Unsicherheit des Drehmomentes aufgrund der geringeren Anzahl an fehlerbehafteten Einflussgrößen. Nachteilig ist die hohe erforderliche Anzahl an Belastungsmassen bzw. der mit wenigen Belastungsmassen realisierbare kleine Drehmomentbereich.
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Die Variante B erlaubt die Verwendung aller Belastungsmassen eines Kraftangriffspunktes um ein Kalibrierdrehmoment zu realisieren. Die Variante C erlaubt den Einsatz aller Belastungsmassen und Kraftangriffspunkte einer Hebelseite, während Variante D die Verwendung aller Belastungsmassen und Kraftangriffspunkte auf beiden Hebelseiten zur Realisierung eines Kalibrierdrehmomentes gestattet.
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Während die Anzahl der insgesamt erforderlichen Belastungsmassen für einen bestimmten Nenndrehmomentbereich von Variante A nach Variante D sinkt, steigt die relative Unsicherheit aufgrund der zunehmenden Anzahl an fehlerbehafteten Einflussgrößen. Welche Variante schließlich zum Einsatz kommt, muss anhand der Anforderungen an die Maschine entschieden werden.
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4 zeigt ein konkretes Beispiel der neuen Anordnung der Variante B (Verwendung aller Belastungsmassen eines Kraftangriffspunktes) mit den folgenden zugrunde liegenden Forderungen: Die Einrichtung soll Drehmomentmessgeräte mit Nenndrehmomenten im Bereich von 10 mN·m bis 1 Nm kalibrieren können. Entsprechend der Empfehlung der DIN 51309 soll der Drehmomentbereich in 10 Schritten durchlaufen werden können. Die Schrittweite entspricht dabei jeweils 10% des Nenndrehmomentes. Als Belastungsmassen kommen Standardgewichtsstücke in der üblichen 1-, 2- und 5-Teilung zum Einsatz. Im dargestellten Beispiel werden zwei Kraftangriffspunkte pro Hebelseite genutzt, mit denen Hebellängen von 20 mm und 100 mm realisiert werden.
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Auf den inneren Kraftangriffspunkten sind jeweils sieben Belastungsmassen angebracht, welche einen Drehmomentbereich von 0 bis 50 mN·m in Schritten von 1 mN·m durchlaufen können. Dabei kommen Belastungsmassen von 5 g bis 100 g zum Einsatz. Mit Hilfe dieser inneren Kraftangriffspunkte können Messgeräte mit Nenndrehmomenten von 10 mN·m bis 50 mN·m entsprechend den Forderungen kalibriert werden. An den äußeren Kraftangriffspunkten kann ein
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Drehmomentbereich von 0 bis 1,1 N·m in Schritten von 5 mN·m realisiert werden. Dabei kommen jeweils neun Belastungsmassen von 5 g bis 500 g zum Einsatz. Folglich können damit Messgeräte mit Nenndrehmomenten von 50 mN·m bis 1 N·m kalibriert werden.
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4 zeigt diese Anordnung vereinfacht, wobei die Beschriftung der Belastungsmassen auf der linken Bildseite die Werte der damit erzeugten Drehmomente und auf der rechten Bildseite den tatsächlichen Nennwert der Belastungsmasse aufweist.
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Die vorliegende Erfindung hat gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten DmNME einige Vorteile. Zum einen ist die Anzahl der insgesamt benötigten Einzelmassen wesentlich geringer, zum anderen kann damit auch die Anzahl der pro Drehmoment in Eingriff befindlichen Massen verringert werden. Dies wird durch die Aufteilung des Drehmomentbereiches in binäre Stufen erreicht. Jede binäre Drehmomentstufe wird durch eine Einzelmasse realisiert, wobei die Stufen in beliebiger Kombination anwählbar sind. Das ermöglicht es, mit einer geringen Anzahl an Einzelmassen einen großen Drehmomentbereich mit kleinen Schritten zu durchlaufen.
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Ein weiterer Vorteil gegenüber bekannten DmNME, die das Hebel-Masse-Prinzip nutzen, ist die neuartige Anordnung der Massen am Hebel und der dadurch erreichte geringere Unsicherheitsbeitrag der Massen. Erfindungsgemäß existieren mehrere Kraftangriffspunkte pro Hebelseite. Es ist also möglich, Massen näher am Hebellager anzubringen und somit den wirkenden Hebel zu verkleinern, was die Verwendung größerer Massen für kleinere Drehmomente ermöglicht. Größere Massen sind mit geringeren relativen Unsicherheiten behaftet, was den Unsicherheitsbeitrag zum Gesamtergebnis verringert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- zweiseitiger Hebel
- 2
- Hebellager
- 3, 3'
- Kraftangriffspunkte
- 4
- Belastungsmassenstücke
- 5
- Belastungsmassestapel
- 6
- erste Kopplung
- 7
- Drehmoment-Messgerät
- 8
- zweite Kopplung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10032978 A1 [0006, 0006, 0007]
- JP 09304214 A [0007]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- OIML R 111-1 [0004]
- Artikel: Park, Y.; Kim, M. & Kang, D.: Development of a small capacity deadweight torque standard machine, Measurement Science and Technology, Institute of Physics Publishing, 2007, 18, 3273–3278 [0005]
- Artikel: Nishino, A.; Ogushi, K.; Ueda, K.: Evaluation of moment arm length and fulcrum sensitivity limit in a 10 N·m dead weight torque standard machine, Measurement, 2010 [0008]
- internationalen Richtlinie OIML R 111-1 [0008]
- OIML R 111-1 [0010]
- DIN 51309 [0010]
- DKD-R 3-5 [0010]
- OIML R 111-1 [0021]
- europäischen Richtlinie EURAMET/cg-14/v.01 der EURAMET (European Association of National Metrology Institutes) [0022]
- Norm DIN 51309 [0022]
- Richtlinie DKD-R 3-5 [0022]
- DIN 51309 [0030]
