Drehmomentanzeiger Die Erfindung betrifft einen Drehmomentanzeiger an einer überlastungs-Kupplungsvorrichtung mit einer Eingangs- und einer Ausgangswelle, die um eine Achse drehbar, jedoch nicht axial verschiebbar in einem Ge häuse untergebracht sind.
Bei bisher bekannten Drehmomentanzeigern lässt die Genauigkeit der Anzeige zu wünschen übrig. Diese Anzeige ist nicht über längere Zeitabschnitte konstant, weil insbesondere die Anzeige für grosse Drehmoment werte relativ grosse Reibungsflächen, die mit grossem Druck aneinandergepresst werden, aufweist. Deshalb kann eine nicht unwesentliche Reibungswärme ent stehen, welche die Messresultate ungünstig beeinflusst. Ausserdem sind die Anzeigebereiche sehr eingeschränkt.
Die Erfindung ermöglicht, einen Drehmomentan zeiger zu schaffen, welcher nur eine vernachlässigbare Reibungsfläche aufweist, welche nur kurzzeitig mit ihrem Gegenstück in Berührung kommt, und sich sowohl für die Messung von kleinen als auch grossen Dreh momenten eignet und sich zudem auf einfache Art einstellen lässt und präzise arbeitet.
Der Erfindungsgegenstand ist gekennzeichnet durch wenigstens ein zwischen der Eingangs- und der Aus gangswelle einerseits in einer von einer mindestens in einer tangentialen Richtung schräg verlaufenden Hubfläche begrenzten Aussparung in der einen Welle, anderseits in einem angenähert parallel zur Drehachse gerichteten Kanal in der anderen Welle angeordnetes und unter der Kraftwirkung eines Federelementes stehendes Übertragungsorgan, durch ein die den Kanal enthaltende Welle umgebendes und gegenüber dieser axial bewegbares Verschiebestück zum Betätigen einer zwischen dem Drehmomentanzeiger und einem über diesen anzutreibenden Werkzeug angeordneten Kupp lung,
welches Verschiebestück zwei bezüglich der Dreh achse konzentrisch angeordnete Mantelflächen und zwischen diesen beiden eine konische Auflauffläche aufweist, und durch ein Verbindungsglied zum über tragen einer durch die erwähnte Hubfläche bewirkten axialen Bewegung des Übertragungsorgans auf das Verschiebestück.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch ge kennzeichnet, dass die Aussparung eine konisch ange- senkte Sackbohrung, der Kanal eine zylindrische Boh rung und das Übertragungsorgan eine Kugel ist.
Die Erfindung ist nachstehend anhand der bei liegenden Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch einen Drehmomentan zeiger und eine elektromagnetische Kupplung, Fig. 2 einen Querschnitt durch den Drehmoment anzeiger entlang der Linie II-11 in der Fig. 1, Fig. 3 eine Einrichtung zum Verschrauben von Uhrenböden auf ein Uhrengehäuse, in welcher Ein richtung der Drehmomentanzeiger eingebaut ist,
und Fig. 4 einen Schnitt durch eine Einspannvorrich- tung für das Uhrengehäuse und des dazugehörigen Uhrendeckels.
In der Fig. 1 ist ein Drehmomentanzeiger 1, der zwischen einem Elektromotor 2 und einer elektromagne tischen Kupplung 3 angeordnet ist, im Schnitt darge stellt. In einem Gehäuse 4 ist eine mit einer An triebswelle 6 des Motors 2 verbundene Eingangswelle 7 und eine in der gleichen Drehachse liegende und mit der hohlen Welle 8 der elektromagnetischen Kupp lung 3 verbundene Ausgangswelle 9 untergebracht. Der untere Teil des Gehäuses 4 ist am Gehäuse 10 der elektromagnetischen Kupplung 3 starr befestigt, während der obere lösbare Gehäuseteil 11 des Drehmomentan zeigers 1 mit dem Elektromotor 2 fest verbunden ist.
Da die Eingangswelle 7 starr mit der Antriebs welle 6 des Motors 2 verbunden ist, sind für die Eingangswelle 7 im Gehäuse 4 keine radial wirkenden Lager vorgesehen. Eine beidseitig des Ankers des Motors 2 vorgesehene Lagerung gewährleistet einen ausreichenden Rundlauf der Eingangswelle 7. Diese weist gegen ihr unteres Ende 12 einen grösseren Durch messer als an ihrem oberen Ende auf. Das untere Ende 12 ist mit konzentrisch um die Drehachse und parallel zu dieser verlaufenden Bohrungen 13 versehen. Auf der obern Seite ragt ein Bolzen 14 in die Bohrungen 13 hinein. In der Nähe des unteren Endes der Bohrung 13 befindet sich ein zylinderförmiges Verbindungsglied 15 innerhalb dieser Bohrung.
Zwi schen dem Bolzen 14 und dem Verbindungsglied 15 ist eine Druckfeder 16 vorgesehen.
Über das untere Ende 12 der Eingangswelle 7 ist ein ringförmiges Verschiebestück 17 gestülpt. Letzteres ist gegenüber der Eingangswelle axial verschiebbar und über einen in einem axial verlaufenden Schlitz 18 an geordneten Stift 19 mit dem Verbindungsglied 15 ver bunden. Zur Erleichterung der Montage verläuft der Schlitz 18 bis zur unteren Stirnseite des Wellenendes 12 und ist durch eine ringförmige Platte 20 abgedeckt, damit das Verschiebestück 17 nicht in dieser Richtung durch die Druckfeder 16 abgestossen werden kann. Die Bohrung 13 reicht durch diese Platte 20 hindurch.
Am unteren Ausgang der Bohrung 13 befindet sich eine als Betätigungsorgan wirkende Kugel 21, welche im ruhenden Zustand wenigstens zur Hälfte in die Bohrung 13 hineinragt. In einem geringen Abstand gegenüber der unteren Stirnfläche der Platte 20 ist die Stirnfläche der Ausgangswelle 9 angeordnet. In der letztgenannten Stirnfläche sind gegenüber den Boh rungen 13 Sackbohrungen 22 mit konisch angesenkten Rändern 23 zur Aufnahme eines Teiles der Kugeln 21 vorgesehen.
Die Ausgangswelle 9 ist mittels eines Kugellagers 24 im Gehäuse 4 gelagert. Ein Walzenlager 25 nimmt die von der Druckfeder 16 ausgehende axiale Belastung auf. Die auf die Eingangswelle 7 wirkende, wesentlich geringere axiale Belastung wird von den Lagern im Motor 2 übernommen.
Die Bolzen 14 sind ihrerseits auf einer Mitnehmer- scheibe 26 aufgesetzt. Diese ist durch die Bolzen 14 mit der Eingangswelle 7 drehverbunden, jedoch auf der Eingangswelle 7 axial verschiebbar. Innerhalb des oberen Teiles des Gehäuses 4 ist eine Spanntrommel 27 mit drei in der Ebene der oberen Stirnseite ange ordneten Nocken 28, 29 und 30 vorgesehen. Die Mit nehmerscheibe 26 stützt sich über ein Wälzlager 31 auf die Spanntrommel ab. Die Nocken 28, 29 und 30 sind in Schlitzen 32 im Gehäuse 4 begrenzt axial ver schiebbar gelagert.
Die Aussenseiten der Nocken 28, 29 und 30 sind mit Gewindegängen 33, die mit einem Innengewinde 34 eines das Gehäuse 4 teilweise um fassenden drehbaren, jedoch nicht axial verschiebbaren Stellringes 35 zusammenwirken, versehen. Durch Drehen des Stellringes 35 kann die Spanntrommel 27 in axialer Richtung verstellt werden. Die gleiche Bewegung wird über das Wälzlager 31 auf die Mitnehmerscheibe 26 und die Bolzen 14 übertragen, womit die Kraft, mit der die Kugeln 21 gegen die konisch angesenkten Ränder 23 gepresst werden, verändert werden kann. Dieses Verändern der Kraft kann sowohl bei stillstehender als auch bei drehender Eingangswelle 7 erfolgen.
Das Verschiebestück 17 weist zwei gegenüber der Drehachse konzentrisch verlaufende Mantelflächen 36 und 37 auf. Zwischen diesen beiden befindet sich eine konische Auflauffläche 38. Eine in einer Bohrung im Gehäuse 4 eingesetzte Kontaktvorrichtung 39 mit einem radial zur Drehachse gerichteten Betätigungsstift 40 ist derart angeordnet, dass der Betätigungsstift 40 durch die Auflaufläche 38 nach aussen verschoben werden kann, wenn das Verschiebestück 17 nach oben bewegt wird.
Diese oben erwähnte Verschiebebewegung tritt dann auf, wenn ein Drehmoment, welches durch die Kugel 21 von der Eingangswelle 7 auf die Ausgangswelle 8 übertragen wird, so gross ist, dass die Kuglen 21 ent gegen der Kraftwirkung der Druckfeder 16 aus den Sackbohrungen 22 über die konischen Ränder 23 her ausrollen. Während dieses Vorganges wird die Drehung der Ausgangswelle 9 gegenüber der Eingangswelle 7 um einige Grade verzögert.
Das Öffnen eines Kontaktes in der Kontaktvor richtung 39 bewirkt ein Auslösen der elektromagne tischen Kupplung 3. Diese enthält von dem Kupplungs gehäuse 10 umgebene Kupplungsteile 41 und 42. Das Kupplungsteil 41 ist über die hohle Welle 8 fest mit der Ausgangswelle 9 der Drehmomentanzeigevorrich- tung verbunden. Das Kupplungsteil 42 ist mit einer Arbeitswelle 43 drehverbunden, jedoch auf ihr axial verschiebbar gehalten. Die beiden gegenüberliegenden Seiten der Kupplungsteile 41 und 42 sind aufgerauht oder weisen eine ineinandergreifbare Verzahnung auf und stellen die eigentliche kraftübertragenden Flächen dar.
Auf einem die hohle Welle 8 umgebenden Spulen körper 44 ist eine Erregerwicklung 45 der elektromagne tischen Kupplung angeordnet. Die elektromagnetische Kupplung wirkt ähnlich wie ein Topfmagnet, wobei das axial bewegbare Kupplungsteil 42 wie ein Anker wirkt und durch die magnetischen Kraftlinien, ent gegen der Schwerkraft, gegen das feste Kupplungsteil 41 gepresst wird. In dem angezogenen Zustand ist die Ausgangswelle 9 mit der Arbeitswelle 43 kraftschlüssig verbunden.
Wird bei Überschreiten eines bestimmten Drehmomentes die Kontaktvorrichtung 39 betätigt, so wird der elektrische Strom durch die Erregerwicklung 45 unterbrochen und dadurch die kraftschlüssige Ver bindung zwischen den beiden Kupplungsteilen 41 und 42 unwirksam, womit keine Übertragung des Dreh momentes von der Antriebswelle 6 auf die Arbeits welle 43 mehr stattfindet.
Die Vorspannung der Druckfedern 16 kann, wie schon weiter oben erwähnt, durch Verschieben der Spanntrommel 27 verändert werden. Zum Ablesen der eingestellten Verschiebung derselben ist an der einen Nocke 28 ein parallel zur Drehachse verlaufender Schieber 46 angeordnet. Dieser ist in einer entsprechen den Nute 47 des Gehäuses 4 untergebracht. Letztere sowie der Schieber 46 ragen unterhalb des Stellringes 35 sichtbar hervor.
Auf einer am Gehäuse 4 ange brachten Skalenteilung 48 kann die Stellung der Spann trommel 27 abgelesen und damit das eingestellte Dreh moment, bei welchem die Kontaktvorrichtung 39 be tätigt wird, festgestellt werden. Am unteren Ende des Stellringes 35 sind ebenfalls Teilstriche 49 eingraviert. Sie gestatten, den Drehwinkel des Stellringes genau festzulegen. Die Teilstriche 49 und die Skalenteilung 48 arbeiten zusammen wie die analoge Ableseeinrich- tung eines Mikrometers.
Mit diesen Hilfsmitteln kann das gewünschte Drehmoment sehr genau eingestellt werden.
In der Fig. 3 ist eine Einrichtung zum Verschrauben von Uhrenböden in Uhrengehäuse dargestellt. Zwischen der nicht sichtbaren Antriebswelle 6 des Elektromotors 2 und der Arbeitswelle 43 ist die Drehmomentanzeige- vorrichtung 1 und die elektromagnetische Kupplung 3 angeordnet. Das Gehäuse 10 der elektromagnetischen Kupplung 3 ist auf einem Ständer 50 festgeschraubt. Das Gehäuse 10 der elektromagnetischen Kupplung 3 wird somit starr auf dem Ständer gehalten. Der Ständer 50 enthält einen in senkrechter Richtung verstellbaren Tragteil 51.
Ein an diesem befestigtes Rohr 52 ist in einer Bohrung 53 eines Standteiles 54 eingesetzt und kann mittels eines Hebels 55 in der gewünschten Lage blockiert werden. Eine das Gewicht der oberen Elemente der Einrichtung kompensierende Feder 56 erleichtert diesen Einstellvorgang.
In der Fortsetzung der Arbeitswelle 43 ist im Standteil 54 eine weitere Bohrung 57 zur Aufnahme einer nicht drehbaren, jedoch in axialer Richtung ver schiebbaren Stützwelle 58 vorgesehen. Die Stützwelle 58 kann über nicht dargestellte Mittel, welche auf eine horizontal angeordnete Welle 59 einwirken, in senk rechter Richtung auf und ab bewegt werden. Diese Verschiebebewegungen sind durch einen Flansch 60 und ein zwei Anschläge aufweisendes Element 61 be grenzt.
Am unteren Ende der Arbeitswelle 43 ist ein Schlüssel 63 zum Ansetzen auf den Uhrenboden 64 und am oberen Ende der Stützwelle 58 ein Halter 65 zum Aufnehmen eines Uhrengehäuses 66 angeordnet (Fig. 4). Der Schlüssel 63 ist über ein Einsatzstück 67 mit der Arbeitswelle 43 verbunden, wobei das Ein satzstück 67 mittels einer überwurfmutter 67 an der Arbeitswelle 43 angeschraubt ist. Ein Kugellager 69 überträgt einen beim Einschrauben des Uhrenbodens 64 in das Uhrengehäuse 66 entstehenden axialen Druck auf den Tragteil 51.
DerHalter 65 ist zum Erleichtern des Einsetzens des Uhrengehäuses auf eine beschränkte axial ver schiebbare Halteplatte 71 aufgesetzt. Letztere wird durch eine Feder 72 in der obersten Lage gehalten. Der Schlüssel 63 und der Halter 65 sind jeweilen der Form des Uhrendeckels 64 und des Uhrenge häuses 66 angepasst und können leicht ausgewechselt werden.
Die Funktion der Einrichtung ist nachfolgend be schrieben. Der Elektromotor ist eingeschaltet, und die Antriebswelle 6, die Eingangswelle 7 und die Aus gangswelle 9 der Drehmomentanzeigevorrichtung 1 so wie die Hohlwelle 8 und der Kupplungsteil 41 drehen um ihre gemeinsame Achse. Weil keine Belastung an der Ausgangswelle 9 auftritt, befinden sich die Kugeln 21, die Verbindungsglieder 15 und die Verschiebestücke 17 in der in der Fig. 1 dargestellten Lage, und der Kontakt in der Kontaktvorrichtung 39 ist geschlossen.
Die Stützwelle 58 ist in ihrer untersten Stellung und der Schlüssel 63 inkl. die Arbeitswelle 43 stehen still. Das Uhrengehäuse 66 mit dem um wenigstens einen Gewindegang eingeschraubten Deckel 64 wird in den Halter 65 eingesetzt und die Stützwelle 58 mit der Uhr gegen den Schlüssel 63 bewegt, bis dieser den Uhrenboden richtig erfasst hat. Hierauf wird beispiels weise mit einem nicht dargestellten Fussschalter der Stromkreis der Erregerwicklung 45 geschlossen, wo durch die beiden Kupplungsteile 41 und 42 anein- andergepresst werden.
Hierauf beginnt sich die Ar beitswelle 43 mit dem Schlüssel 63 zu drehen und schraubt den Uhrenboden 64 vollends in das Uhren gehäuse 66 hinein. Nach einigen Umdrehungen ist der Uhrenboden genügend fest in das Uhrengehäuse einge schraubt und setzt weiteren Drehungen einen Wider stand entgegen. Überschreitet dieser Widerstand ein be stimmtes, an die Skalenteilung 48 eingestelltes Dreh- moment, so wird der Kontakt in der Kontaktvorrich tung 39 geöffnet, wodurch die Erregerwicklung 45 der elektromagnetischen Kupplung stromlos wird und die Arbeitswelle 43 infolge Auskuppelns der elektro magnetischen Kupplung 3 stillsteht.
Danach wird die Stützwelle 58 nach unten bewegt, und das mit dem Uhrenboden 64 richtig verschraubte Gehäuse 66 kann vom Halter 65 abgenommen werden.
Der grosse Vorteil der Drehmomentanzeigevorrich- tung ist, dass der Betätigungsstift 40 nur während kurzer Zeit und relativ leicht auf der Auflagefläche 38 auf liegt und deshalb nur eine vernachlässigbare Reibungs wärme erzeugt, welche die Genauigkeit der Dreh momentanzeige praktisch nicht beeinflusst.