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Drehmomentmeßgerät Die Erfindung betrifft ein Drehmomentmeßgerät,
insbesondere ein in zwei Drehrichtungen wirksames Gerät mit einer Maximumanzeigevorrichtung,
die den Maximalwert anzeigt, nachdem das Drehmoment in der einen oder anderen Richtung
nachgelassen hat.
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Drehmomentmeßgeräte oder kürzer Drehmomentmesser werden auf vielen
Gebieten verwendet, z. B. zur Messung des Drehmoments eines Elektromotors oder des
Drehmoments, das zum Drehen von Steuerknöpfen und Einstellvorrichtungen an Instrumenten
erforderlich ist. In den meisten Fällen ist das während des Laufes zugeführte Drehmoment
wesentlich kleiner als das Anlaß- oder Startdrehmoment, und das Startdrehmoment
wird nur momentan ausgeübt, wodurch es schwierig ist, eine genaue Anzeige des entwickelten
oder erforderlichen Maximaldrehmoments zu erhalten.
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Verschiedene Formen von Maximumanzeigevorrichtungen wurden von Zeit
zu Zeit an Meßgeräten und Lehren verwendet, sind jedoch für die Verwendung an Drehmomentmessern,
insbesondere an in zwei Richtungen wirkenden Drehmomentmessern, ungeeignet.
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Ein Ziel der Erfindung ist ein Drehmomentmesser mit einer verbesserten
Anzeigevorrichtung, die ein Maximaldrehmoment bei Drehung im Uhrzeigersinne oder
in Gegenrichtung anzeigt.
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Nach einem weiteren Ziel der Erfindung hat der Drehmomentmesser eine
Maximumanzeigevorrichtung, die billig herzustellen ist, dauerhaft und äußerst zuverlässig
ist.
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Das nachfolgend beschriebene Drehmomentmeßgerät hat zwei Teile, die
für eine gleichzeitige gegensinnige Drehung gelagert sind, eine federnde Verbindung
zwischen den Teilen, die sie in eine Nullstellung drückt, wobei der eine Teil eine
Ableseskala besitzt die in der Nullstellung beginnt, und der andere Teil eine feste
Markierung besitzt, die über der Skala angeordnet ist und die ausgeübten Drehmomente
anzeigt.
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Die Erfindung soll darin gesehen werden, daß eine zweite Markierung
an dem einen Teil drehbar gelagert ist und daß ein an dem anderen Teil in der Schwenkbahn
der zweiten Markierung vorgesehener Anschlag die zweite Markierung bei Verdrehung
bei der Teile mitnimmt, so daß bei Rückkehr der Teile in die Nullstellung nach der
Anwendung eines Drehmoments die zweite Markierung auf den Teil der Skala einstellt,
der das maximal ausgeübte Drehmoment anzeigt.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles der Erfindung im Zusammenhang mit der
Zeichnung und den Ansprüchen.
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Fig. 1 zeigt einen Drehmomentmesser nach der Erfindung im Längsschnitt;
Fig. 2 zeigt einen Teil des Drehmomentmessers nach Fig. 1 in Draufsicht; Fig. 3
ist ein Teilquerschnitt nach Linie 3-3 in Fig. 1; Fig. 4 ist ein vergrößerter Teillängsschnitt
nach Linie 4-4 in Fig. 2; Fig. 5 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teiles des Deckglases
nach Fig. 2; Fig. 6 ist ein Längsschnitt durch das Deckglas nach Linie 6-6 in Fig.
5; Fig. 7 ist ein Querschnitt nach Linie 7-7 in Fig. 1; Fig. 8 ist ein vergrößerter
Teillängsschnitt nach Linie 8-8 in Fig. 1; Fig. 9 ist ein Teillängsschnitt einer
in Fig. 8 dargestellten Arretierung, jedoch in einer anderen Stellung; Fig. 10 zeigt
in Draufsicht einen zu der Vorrichtung gehörenden Zeiger.
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Die Zeichnung, insbesondere Fig. 1, zeigt, daß der Drehmomentmesser
10 im wesentlichen aus folgenden Teilen besteht: einem üblichen Spannfutter 12,
einem das Futter tragenden Basisteil 14, einem am Basisteil drehbar angebrachten
Gehäuse 16, einer als Ganzes mit 18 bezeichneten Belastungsvorrichtung, die das
Gehäuse mit dem Basisteil verbindet, und einer als Ganzes mit 20 bezeichneten Anzeigevorrichtung.
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Das Futter 12 ist ein übliches Spannfutter mit mehreren Backen 22,
die beweglich in einem Kranz 24 angeordnet sind. Dieses Futter kann zwecks Messung
auf
einer geeigneten Welle oder einem Dorn festgespannt werden.
Der Kranz ist auf den unteren Abschnitt 26 des Basisteiles 14 aufgeschraubt.
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Der Basisteil ist mit dem Gehäuse 16 über die Belastungsvorrichtung
18 verbunden. Der Basisteil besitzt eine zylindrische Bohrung28 in seinem unteren
Abschnitt 26, die längs eines Stückes der Basismittellinie verläuft. In die Öffnung
28 ist eine Welle 30 mit Preßsitz eingepaßt und damit am Basisteil befestigt.
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Die Welle besitzt eine Gewindebohrung 32 an ihrem oberen Ende. Ein
Federschlitz 34 führt durch die Welle am Boden der Öffnung-3Z hindurch.
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Das innere Ende einer Spiralfeder 36 greift in den Schlitz 34 ein.
Eine Kugel 38 unterstützt die Feder, während zwei Kugeln 40 und 42 zwischen der
Feder und einer Einstellschraube 44 angeordnet sind, die in die Gewindebohrung 32
hineingedreht ist, die Kugeln gegen die Feder drückt und damit diese an der Welle
festlegt.
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Das Gehäuse 16 weist einen Ringteil 45 auf, an dem ein Einstellring
46 beweglich angebracht ist. Mehrere Schrauben 48 sind in den Ringteil 45 hineingeschraubt
und halten den Ring 46 in seiner Lage fest. Der Ring unterstützt eine Säule 50,
die mit einem Federschlitz 52 versehen ist. Eine Mutter 54 ist auf die Säule 50
aufgeschraubt. Das Außenende der Feder 36 wird in dem Schlitz 52 durch die Mutter
54 festgehalten, die nach unten gegen die Feder angezogen wird.
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Der Ringteil 45 ist mit der Welle 30 durch zwei Kugellager 56 und
58 verbunden, wodurch eine Längsbewegung zwischen der Basis und dem Gehäuse verhindert
wird. Die Lager werden durch eine Abstandshülse 60 und Sprengringe 62, 66 und 70
in ihrer Lage gehalten. Auf diese Weise sind die Welle 30 und der Basisteil 14 am
Gehäuse 16 befestigt, so daß sich das Gehäuse 16 gegenüber dem Basisteil 14 frei
drehen kann, aber jede Längsbewegung verhindert wird.
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In dem Maße, wie die Drehung des Gehäuses 16 gegenüber dem Basisteill4
durch die Feder 36 behindert wird, die in ihrer neutralen oder Nullstellung ungespannt
ist, kann das Gehäuse gegenüber der Welle entweder im oder entgegen dem Uhrzeigersinne
gedreht werden, so daß der Drehmomentmesser in beiden Richtungen wirkt.
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Die als Ganzes mit 72 bezeichnete Anschlagvorrichtung enthält eine
im wesentlichen vierseitige Klinke 74 (Fig. 1, 8 und 9), die schwenkbar auf einer
Klinkenwelle 76 im Bodenabschnitt des Ringteiles gelagert ist.
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Die Klinke weist zwei Einschnitte 78 und 79 an ihrer oberen Seite
und eine konkave Berührungsfläche80 an ihrer unteren Seite auf. Eine Kugel 82, die
durch eine Feder 84 vorgespannt ist, wird dauernd gegen die Klinke gedrückt und
behindert deren freie Bewegung dadurch, daß sie in einen der beiden Einschnitte
eingreift. Ein Anschlagstift 86 ist am Basisteil 14 befestigt und berührt die Klinke
74 auf seiner Schwenkbahn.
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Wie man in Fig. 8 erkennt, die die Null- oder neutrale Stellung zeigt,
läßt sich der Stift 86 mit der konkaven Fläche in Berührung bringen. Während sich
der Basisteil gegenüber dem Gehäuse 16 dreht, so daß der Stift sich aus der Lage
nach Fig. 8 nach links bewegt, greift die Kugel 82 in den Ausschnitt 78 ein, und
der Stift macht fast eine vollständige Umdrehung und kehrt zurück bis zur Berührung
einer Anschlagfläche 88 an der Klinke (Fig. 9). Eine weitere Drehung der Klinke
wird durch eine Anschlagfläche 89 an dieser verhindert.
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Läßt die Belastung nach, so dreht die Feder 36 den Anschlagstift 86
in seine unwirksame Mittelstellung
zurück, in der er auf die Mittellinie der Welle
76 ausgerichtet ist (Fig. 8). Wird ein Drehmoment ausgeübt, das den Anschlagstift
nach rechts bewegt, so drückt dieser gegen die konkave Fläche der Klinke und verschiebt
die Kugel 82 gegen die Kraft der Feder, so daß die Kugel dann in den Ausschnitt
79 eingreift. Führt der Stift dann einen vollständigen Umlauf aus, so kommt er mit
einer Anschlagfläche 90 an der Klinke in Berührung, und eine weitere Bewegung wird
durch eine Anschlagfläche 91 der Klinke verhindert. Der Drehmomentmesser gestattet
also im wesentlichen die volle Ausnutzung einer Umdrehung um 3600 in jeder Drehrichtung,
besitzt aber trotzdem eine Sicherheitsvorrichtung, die eine übermäßige Belastung
der Feder verhindert.
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Die Anzeigevorrichtung 20 (Fig. 1 und 4) ist am freien Ende der Welle
30 und am Ende des Gehäuses 16 angebracht. Die Welle 30 weist an ihrem freien Ende
einen abgesetzten Teil 92 auf, an welchem eine Skala 94 befestigt ist, die eine
Markierung und ein zur Befestigung dienendes Mittelloch aufweist. Eine Nadel 96
ist an der Welle 30 in der Nachbarschaft der Anzeigefläche der Skala 94 angeordnet
und bildet einen »Gedächtnis«-Anzeiger für die Maximalanzeige des Drehmomentmessers.
Wie oben erwähnt wurde, weist die Welle 30 eine Gewindemittelbohrung 32 auf. Ein
aus Nadelwelle und Hülse bestehendes Lager 98 (Fig. 4) ist in die Gewindebohrung
32 eingeschraubt und weist einen Sechskantkopf 100 auf, mit dessen Hilfe es in der
Welle festgezogen wird. Eine federnde Unterlegscheibe 102 ist zwischen die Welle
und den Lagerkopf eingefügt.
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Die Nadelwelle 104 ist in dem Lager 98 drehbar gelagert. Das Innenende
der Nadelwelle ist zu ihrer Halterung im Lager nach außen umgebördelt. Eine Unterlegscheibe
106 (Fig. 4) ist zwischen das umgebördelte Wellenende und das Lager eingefügt und
gestattet eine freie Drehung der Welle im Lager. DieUnterlegscheibe besteht aus
einem Material geringer Reibung. Ein Knopf 108 ist mit dem anderen Ende der Nadelwelle
104 gemeinsam einteilig ausgebildet. Außerdem ist neben dem Knopf 108 ein Nadelhalter
110 ebenfalls einteilig mit der Nadelwelle ausgebildet. Die Nadel besitzt einen
geschlitzten federnden Klemmteil 111 (Fig. 4 und 10), mit dem sie am Nadelhalter
110 festgehalten wird.
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Ein Haltering 112 ist in die offene Seite des Gehäuses 16 hineingedrückt.
Ein Deckglas 114 ist im Haltering angebracht und weist eine eingeätzte radiale Gerade
116 auf, die als sichtbarer Lageanzeiger dient.
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Das Deckglas weist in seiner Mitte eine kegelförmige Öffnung auf,
die einen erweiterten kegelförmigen Abschnitt 120 des Knopfes 108 umgibt. Der erweiterte
Teil sitzt dicht an dem Klemmteil der Nadel und verhindert den Eintritt von Staub
in das Instrument und insbesondere in das Nadellager, gestattet aber eine freie
Drehung des Deckglases gegenüber der Welle.
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Das Deckglas hat außerdem einen Fortsatz oder Zapfein 122 an seiner
Innenfläche nahe seinem Außenumfang, der radial auf die Markierungsgerade 116 ausgerichtet
ist. Der untere Teil des Zapfens 122 und die Spitze der Nadel 96 bewegen sich auf
einer gemeinsamen Schwenkbahn, so daß der Zapfen an die Nadel anschlagen und diese
gegenüber der Welle 30 bewegen kann. Da der Berührungspunkt radial soweit wie möglich
außen angeordnet ist, wird der Fehler, der durch die endlichen Breiten des Zapfens
und der Nadel entsteht, auf ein Minimum herabgesetzt. Die
mechanische
Belastung, die durch die Nadel und ihre Lager entsteht, läßt sich ohne weiteres
so klein halten, wie es nötig ist, um eine Verdrehung der Nadel unter dem Einfluß
der Schwerkraft zu verhindern.
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Im Betrieb hat die Nadel 96 die Speicherfunktion, d. h., sie zeigt
in jeder Drehrichtung das maximal angezeigte Drehmoment an. Vor einer Messung wird
der Knopf 108 so gedreht, daß die Nadel 96 die linke oder rechte Seite des Zapfens
122 berührt (bei Betrachtung des Meßgerätes wie in Fig. 2), je nach der Richtung
des zu messenden Drehmomentes. Das Drehmoment wird dann auf das Meßgerät durch das
Futter 12 ausgeübt, und der Basisteil 14 wird gegen die Kraft der Feder 36 gedreht,
während das Gehäuse 16 festgehalten wird, so daß sich die Skala gegenüber dem Deckglas
dreht (oder umgekehrt, falls der Widerstand gegen das Drehmoment gemessen wird).
Die Markierungsgerade 116, die zusammen mit den Skalenzeichen das Drehmoment anzeigt,
kann dann beobachtet werden. Der Zapfen 122 nimmt die Nadel 96 mit und bewegt sie
gegenüber der Skala 94 und läßt sie im wesentlichen bei der maximalen Auslenkung
oder der Maximalanzeige stehen. Wird das maximale Drehmoment nur für einen Augenblick
ausgeübt, so ist es schwierig, den Maximalwert bei seinem Auftreten abzulesen. In
solchen Fällen kann die Maximumablesung von der Bedienungsperson in Ruhe nach der
Messung durchgeführt werden, da die Nadel am Ort ihrer größten Auslenkung verharrt.
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Es ergibt sich also, daß dieses Gerät zur Messung momentaner Drehmomente
verwendet werden kann, die entweder im oder entgegen dem Uhrzeigersinne wirken,
wobei fast der ganze Bereich des Meßgerätes verwendet werden kann. Außerdem wirkt
die Maximumnadel in beiden Richtungen. Die Nadel bildet eine derart kleine vernachlässigbare
Belastung, daß das dargestellte Gerät für sehr empfindliche Messungen ohne wesentliche
Einbuße an Genauigkeit verwendet werden kann. Bei der dargestellten Ausführungsform
des Gerätes beträgt der Drehmomentbereich 140 bis 2900 cm g. Die in Fig. 2 dargestellte
Skala ist in inchounces, und zwar für denselben Drehmomentbereich, nämlich 2 bis
40 inch-ounces, geeicht. Zur Erzielung eines möglichst kleinen Fehlers darf der
Drehwiderstand oder die Drehreibung der Nadel höchstens so
groß sein wie das kleinste
anzuzeigende Drehmoment.
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Bei dieser Ausführungsform können untere Teile des Bereiches, falls
erwünscht, ohne Verwendung der Nadel gemessen werden.