DD260329A1

DD260329A1 - Pruefvorrichtung zur ermittlung der torsionsmomentenkennlinie von torsionselementen, insbesondere elemente hoher elastizitaet

Info

Publication number: DD260329A1
Application number: DD30253687A
Authority: DD
Inventors: Karl-Josef Lange
Original assignee: Moeve Werk Muehlhausen Veb
Priority date: 1987-05-07
Filing date: 1987-05-07
Publication date: 1988-09-21

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Pruefvorrichtung zur Ermittlung der Torsionsmomentenkennlinie von Torsionselementen, insbesondere Elementen hoher Elastizitaet. Es wird eine Pruefvorrichtung beschrieben, mittels derer eine Kontrolle von Torsionselementen erfolgt. Die Pruefvorrichtung ist in der Serienfertigung einsetzbar. Ziel der Erfindung ist es, die unter Belastung des Torsionselementes eintretende Verdrehung als Momentenkennlinie darzustellen. Bei der Pruefung wird der sich einstellende Verdrehwinkel die dem wirksamen Torsionsmoment zugrunde liegende Momentenwirkung zur Ermittlung der Torsionsmomentenkennlinie herangezogen. Eine Antriebseinheit wirkt ueber ein Torsionsmomentenmesssystem auf die Achse einer drehbaren Einspannung. Mit dieser Wirkachse ist ein Winkelmesssystem gekoppelt. Die vom Winkelmesssystem sowie dem Torsionsmomentenmesssystem erzeugten Signale werden von einem Geraetesystem verarbeitet.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die erfindungsgemäße Prüfvorrichtung findet Anwendung bei der Qualitätskontrolle von in Serienproduktion gefertigten Torsionselementen hoher Elastizität, beispielsweise Elementen aus polymeren Werkstoffen die in ihrer Torsionsmomentenkennlinie unterschiedliche Steigungswinkel sowie Nichtlinearitäten aufweisen können. Es ist möglich alle prismatisch gestalteten, auf Torsion beanspruchten Bauelemente mit dem geschilderten Kennlinienverlauf zu prüfen, wobei die ermittelte Kennlinie mit geeigneten Mitteln dargestellt wird.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es sind eine Vielzahl von Torsionsmomentenprüfvorrichtungen bekannt, deren gemeinsames Merkmal es ist, den Torsionswinkel optisch, digital oder anderweitig meßtechnisch zu erfassen. Bei der Mehrzahl der Lösungen wird diese Meßgröße nur bei rotierenden Vorgängen erfaßt. Die erfindungsgemäße Darstellung einer Momentenkennlinie macht jedoch die Erfassung einer weiteren physikalischen Größe, der Kraft, erforderlich. Eine, dem Prinzip der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung naheliegende Prüfvorrichtung wird in der DD-WPA G 01 L/295 381 8 beschrieben. Hierbei werden zwei in kausaler Beziehung zueinander stehende Größen durch elektrische Meßsignale dargestellt, einem meßwerterfassenden und -verarbeitenden Gerätesystem zugeleitet und durch dieses System derTorsionmomentenkennlinienverlauf des zu prüfenden Torsionselementes dargestellt.

Nachteilig wirkt sich bei dieser Vorrichtung aus, daß sowohl die Erfassung des Torsionswinkels sowie auch die Einleitung der Kraftgröße translatorisch erfolgt. Die bei der Belastung des Torsionselementes hervorgerufene Verdrehung wird mittels eines Hebelarmes auf ein im Abstand „S" von der Drehachse angeordnetes translatorisch erfassendes Wegmeßsystem aufgebracht. Infolge dieser Rotationsbewegung, die auf ein translatorisch erfassendes Wegmeßsystem aufgebracht wird, beschränkt sich dieser Aufbau bei vertretbarem technischem Aufwand auf relativ kleine Winkelausschläge wie sie zum Beispiel bei der Prüfung von Stahlelementen auftreten. Für größere geforderte Winkelausschläge, beim Prüfen von hochelastischen Elementen wird diese Anordnung unzweckmäßig, da ein hoher Aufwand an Kompensationsmittel für den eintretenden Meßfehler erforderlich wäre.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine Prüfvorrichtung vornehmlich für Torsionselemente hoher Elastizität zu entwickeln, mittels derer die Aufnahme und Auswertung derTorsionsmomentenkennlinie erfolgen kann. Die Prüfvorrichtung ermöglicht die Darstellung des Kennlinienverlaufes eines einwirkenden Torsionsmomentes mit beliebiger oder auch wechselnder Drehrichtung ohne eine Begrenzung des funktionswirksamen Verdrehwinkels.

Die Darstellung erfolgt beispielsweise in Form eines Weg-Winkel-Diagramms, wobei die Anzeige unterschiedlicher Kennlinien, auch der zusammengesetzte Torsionselementee mit dem charakteristischen Kennlinienknick möglich ist. Die Prüfvorrichtung ist für den Einsatz in der Serienproduktion, konzipiert.

Die bekannte Prüfvorrichtung nach DD-WPA G 01 L 295 381 8 ist auf Grund des angewandten Prinzips der Erfassung des Drehwinkels über einen Hebelarm für die Prüfung hochelastischer Torsionselemente mit den dabei auftretenden großen Torsionswinkeln ungeeignet.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Dem bekannten Stand der Technik entnehmbare Lösungen zur Darstellung einer Torsionsmomentenkennlinie weisen den Nachteil auf, daß sie einerseits nur die Verdrehung des belasteten Elementes ermitteln oder nur Torsionselemente aus Materialien geringer Elastizität mit der geforderten Genauigkeit prüfen können.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, daß durch den Einsatz eines Torsionsmomentenmeßsystems und eines Winkelmeßsystems zwei in kausaler Beziehung zueinander stehende Meßgrößen über den Zeitraum der Prüfung erzeugt werden und diese Signale einem meßwerterfassenden und -verarbeitenden System zur Auswertung zugeführt werden. Entscheidend hierbei ist, daß durch Einsatz des Winkelmeßsystems und des Torsionsmomentenmeßsystems die Verdrehung erfaßt wird und somit ein großer Verdrehwinkel direkt und ohne einschränkende translatorische Umlenkung meßtechnisch ermittelbar ist, wie er beim Prüfen hochelastischer Torsionselemente auftreten kann. Während der Zeit der Beaufschlagung des Torsionselementes mit einer das Torsionsmoment hervorrufenden Drehmomenteneinwirkung erfolgt die elektronische Umsetzung der analogen Torsionsmoment- beziehungsweise Winkelsignale von dem meßwerterfassendem System zu einer zweckentsprechenden Darstellung des Kennlinienverlaufes.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird an einem Ausführungsbeispiel erläutert: In der beigefügten Zeichnung ist die Prüfvorrichtung in ihrer Gesamtheit dargestellt.

Auf einem Maschinentisch (1) sind eine feste Spanneinheit (2) sowie eine drehbare Spanneinheit (3) aufgebracht.

Mit der drehbaren Spanneinheit (3) ist eine rotatorisch wirkende hydraulische Antriebseinheit (4) starr verbunden. Die hydraulische Antriebseinheit (4) dient der Bereitstellung einer entsprechend der Torsionssteifigkeit des Bauelementes notwendigen Momentengröße, welche mittels Torsionsmomentenmeßsystem (5) auf die Achse der drehbaren Spanneinheit (3) wirkt. Der sich ergebende Winkelausschlag bei der Torsionsmomentenprüfung, welcher als relative Lageänderung zwischen der Achse und der Lagerung der drehbaren Spanneinheit (3) wirkt, wird durch ein zweckmäßig angeordnetes Winkelmeßsystem (6) erfaßt. Die weiterhin mit der drehbaren Spanneinheit (3) verbundene Klemmeinheit (7) dient der Festlegung einer Ausgangslage der Achse der drehbaren Spanneinheit (3) und ermöglicht eine beliebige Lagefixierung der Wirkachse.

Der Prüfvorgang von Torsionselementen mittels erfindungsgemäßer Prüfvorrichtung läuft wie folgt ab:

Zunächst ist das zu prüfende Torsionselement in der hinteren festen Spanneinheit (2) und danach in der vorderen drehbaren Spanneinheit (3) einzuspannen. Der Ablauf des Prüfvorganges wird eingeleitet indem die Fixierung der Ausgangslage der Achse der drehbaren Spanneinheit (3) mittels Klemmeinheit (7) aufgehoben wird. Hiernach wird durch die rotatorisch wirkende hydraulische Antriebseinheit (4) über das Torsionsmomentenmeßsystem (5) ein Torsionsmoment auf das eingespannte Torsionselement übertragen.

Entsprechend der vorhandenen Torsionssteifigkeit des Torsionselementes beginnt sich dieses zu verdrehen. Dabei wird durch das weiterhin stetige Wirken der hydraulischen Antriebseinheit (4) das einwirkende Torsionsmoment entsprechend der entgegenwirkenden Torsionssteifigkeit des Torsionselementes vergrößert. Die Größe des einwirkenden Torsionsmomentes wird durch die beliebige einstellbare hydraulische Antriebseinheit (4) entsprechend dem Prüfumfang begrenzt. Dabei kann allerdings auch ein Koinzidenzsignal aus einer beliebig erreichten relativen Lageänderung des Winkelmeßsystems (6) als Begrenzung des Prüfumfanges herangezogen werden.

Weiterhin steht die Größe des einwirkenden Torsionsmomentes, die aus der Momentenwirkung der rotatorisch wirkenden hydraulischen Antriebseinheit (4) über das Torsionsmomentenmeßsystem (5) wirkend zustande kommt, als analoges Meßsignal am Torsionsmomentenmeßsystem (5) an. Die durch die Verdrehung des Torsionselementes zwangsläufig hervorgerufene relative Lageänderung zwischen Achse und Lagerung der drehbaren Spanneinheit (3) steht als proportionales Meßsignal am Winkelmeßsystem (6) an.

Während der stetigen Wirksamkeit der hydraulischen Antriebseinheit (4) werden die anstehenden Meßsignale des Torsionsmomentenmeßsystems (5) und des Winkelmeßsystems (6) durch elektronische Umsetzung ihrer Meßgröße von einem meßwerterfassenden und- verarbeitenden System (8) auf einem Anzeigedisplay quasianalog und digital als ermittelte Torsionsmomentenkennlinie und modifizierte Meßwerte dargestellt und bei Bedarf gespeichert. Wurde der oben beschriebene Prüfvorgang zum Beispiel durch eine rechtsdrehende Momentenwirkung der hydraulischen Antreibseinheit (4) bewirkt, so führt eine linksdrehende Momentenwirkung der hydraulischen Antriebseinheit (4) in beschriebener Weise zu einem adäquaten Prüfvorgang.

Auch ein aufeinanderfolgendes ein- oder mehrmaliges wechselseitiges Beaufschlagen mit einer rechts- oder linksdrehenden Momentenwirkung ist mittels der hydraulischen Antriebseinheit (4) sowie dem meßwerterfassenden und -verarbeitenden System (8) möglich, womit vielfältigste Prüf regime möglich sind.

Ist der entsprechend dem gewählten Prüfregime ablaufende Prüfzyklus beendet, so wird das Torsionselement durch Entspannen der vorderen drehbaren Spanneinheit (3) und der hinteren festen Spanneinheit (2) entnommen.

Claims

1. Prüfvorrichtung zur Ermittlung derTrosionsmomentenkennlinie von

Trosionselementen,insbesondere Elementen mit hoher Elastizität, bestehend aus einer auf einem Maschinentisch angeordneten drehbaren sowie festen Spanneinheit für das zu prüfende Torsionselement, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbare Spanneinheit (3) in ihrer verlängerten Achse mit einem Winkelmeßsystem (6), einem Torsionsmomentenmeßsystem (5), einer Antriebseinheit (4) sowie einer Klemmeinheit (7) verbunden ist und die Signalleitung des Winkelmeßsystems (6) und das Torsionsmomentenmeßsystem (5) an ein meßwerterfassendes und -verarbeitendes Gerätesystem (8) gekoppelt sind.

2. Prüfvorrichtung gemäß Punkt 1 dadurch gekennzeichnet, daß eine Klemmeinheit (7) die Ausgangslage der Wirkachse fixiert, sowie an beliebiger Stelle der sich entwickelnden Momentenkennlinie ein Anhalten oder Begrenzen des einwirkenden Torsionsmomentes ermöglicht wird.

3. Prüfvorrichtung gemäß Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehrichtung der Antriebseinheit und somit die des zu prüfenden Torsionselementes umkehrbar ist.