力測(cè)量設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種力測(cè)量設(shè)備，用于綜合測(cè)量尤其徑向壓力機(jī)或夾頭的至少三個(gè)在 中心作用的徑向力，它包括與測(cè)量軸線同心、具有至少一個(gè)應(yīng)變件的應(yīng)變件裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在許多工業(yè)應(yīng)用中，尤其涉及徑向壓力機(jī)和夾頭，可以在中心，亦即朝中心測(cè)量軸 線，作用三個(gè)或更多個(gè)徑向力。在徑向壓力機(jī)中，出現(xiàn)的這些徑向力可例如由現(xiàn)有的一些壓 鉗確定。有必要獲知所述徑向力它們?cè)诳臻g綜合測(cè)量意義上的總體，并由此能確定一個(gè)體 現(xiàn)疊加所作用的徑向力的作用力。
[0003] 由DE68915875T2已知一種設(shè)備，用它將流動(dòng)介質(zhì)沿徑向作用在肋狀保持架的多 個(gè)肋上的力，轉(zhuǎn)換為與肋耦合的壓桿的增強(qiáng)的軸向作用力。為了將徑向力轉(zhuǎn)換為軸向力，肋 借助彈簧預(yù)緊，彈簧的彈性緊度隨時(shí)間逐漸減小。這同樣適用于用彈性材料制成的肋。借 助壓桿的軸向力可以操縱開(kāi)關(guān)。DE68915875T2尚未啟示將該設(shè)備使用于力測(cè)量。而且這種 設(shè)備也不能良好地適用于測(cè)量力，因?yàn)楸姸鄰椥栽膿闲詫?duì)測(cè)量精度起不利的作用。此 外，按該發(fā)明的這些肋很弱，它們不能承受大的力量。尤其當(dāng)如作為替代方式同樣應(yīng)設(shè)置的 這些肋能相互回轉(zhuǎn)地固定時(shí)，此設(shè)備沒(méi)有能力能經(jīng)受住并能測(cè)量如它們例如在徑向壓力機(jī) 中或在使用夾頭時(shí)出現(xiàn)的那種大的力。
[0004] DE4025353A1公開(kāi)了兩個(gè)基本上圓柱形的傳感器，用于測(cè)量垂直作用在它們各自 外表面上的力。在這里規(guī)定，傳感器例如推入一個(gè)孔內(nèi)，以便在其中連續(xù)測(cè)量徑向力的變 化。按一種實(shí)施形式，傳感器為此有對(duì)徑向力產(chǎn)生反應(yīng)的管狀(iOtiflrmig)壓電雙晶體。這 種方案非常昂貴。按另一種實(shí)施形式，采用一種注油的傳感體。若徑向力作用在傳感體上， 則處于其內(nèi)部的油經(jīng)受壓力改變，通過(guò)壓阻式傳感器傳輸這種壓力改變。為了通過(guò)所說(shuō)明 的這兩個(gè)傳感器測(cè)量力，需要機(jī)電轉(zhuǎn)換裝置，不可能用純機(jī)械裝置直接測(cè)量。此外，這些傳 感器更適用于長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)的力變化，而不那么適用于短時(shí)改變的徑向力，如在徑向壓力機(jī)或 夾頭中出現(xiàn)的那樣。
[0005] 通過(guò)US4259863A展示了一種非常昂貴的設(shè)備，用于借助多個(gè)傳感器和彈簧，測(cè)量 在x、y和z軸內(nèi)以及圍繞這些軸的力和彎矩。然而該設(shè)備只是有嚴(yán)格條件限制地適用于檢 測(cè)徑向力。
[0006] 在這方面還有DE10051010A1和EP419129構(gòu)成本發(fā)明其他的【背景技術(shù)】，不過(guò)并 沒(méi)有呈現(xiàn)前言提及類型的應(yīng)變件裝置。通過(guò)DE10051010A1展示了一種力測(cè)量工具，其 中將兩個(gè)桿匹配于四芯壓頭的擠壓幾何結(jié)構(gòu)，在擠壓時(shí)這兩個(gè)桿作用在壓力傳感器上。 EP0419129A1展示了一種壓力機(jī)，它有設(shè)置在壓力機(jī)內(nèi)的力測(cè)量設(shè)備，例如應(yīng)變測(cè)量帶。 [0007] 援引的這些設(shè)備中沒(méi)有一個(gè)能在前面提及的意義上以令人滿意的方式用簡(jiǎn)單的 裝置實(shí)施準(zhǔn)確而可靠地綜合測(cè)量，尤其在徑向壓力機(jī)或夾頭中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 鑒于由現(xiàn)有技術(shù)已知的設(shè)備上述疑難問(wèn)題、限制和缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是創(chuàng)造一 種簡(jiǎn)單的力測(cè)量設(shè)備，用它可以更好地綜合測(cè)量徑向力，尤其在徑向壓力機(jī)或夾頭中。
[0009] 此目的通過(guò)按權(quán)利要求1所述的力測(cè)量設(shè)備達(dá)到。按本發(fā)明的力測(cè)量設(shè)備，通過(guò) 與前言所提及特征的功能性組合，其特征在于，所述力測(cè)量設(shè)備包括至少三個(gè)沿周向彼此 間隔的加壓件，其中，兩個(gè)擴(kuò)張件與所述至少一個(gè)應(yīng)變件在該應(yīng)變件的端側(cè)連接，加壓件通 過(guò)加壓斜面支承在擴(kuò)張件的對(duì)應(yīng)的滑動(dòng)斜面上，在兩個(gè)擴(kuò)張件的第一個(gè)上固定傳輸件，以 及測(cè)量傳感器作用在兩個(gè)擴(kuò)張件中第二個(gè)與傳輸件之間。
[0010] 采用按本發(fā)明的力測(cè)量設(shè)備，能夠?qū)⒅辽偃齻€(gè)在其上作用的徑向力，在內(nèi)部轉(zhuǎn)換 成一個(gè)與徑向力之和垂直的、與該作用力對(duì)應(yīng)的軸向力，并能測(cè)量此軸向力。在這里，軸向 力之值由擴(kuò)張件的伸展以及可能還由所述至少一個(gè)應(yīng)變件沿軸向的伸長(zhǎng)確定。
[0011] 下面，只要沒(méi)有另外提及，在本發(fā)明說(shuō)明書的范圍內(nèi)，涉及一種有至少三個(gè)壓鉗的 典型的徑向壓力機(jī)，借助適用的加力機(jī)構(gòu)，壓鉗可以沿徑向向內(nèi)垂直于共同的中心軸線移 動(dòng)，由此能徑向壓制處于壓鉗之間的工件。這種徑向壓力機(jī)意味著是本發(fā)明一種盡管優(yōu)選 的，但不限于它的應(yīng)用領(lǐng)域。采用按本發(fā)明的力測(cè)量設(shè)備，同樣能夠例如測(cè)量由夾頭產(chǎn)生的 作用力。
[0012] 所述力測(cè)量設(shè)備有至少三個(gè)加壓件，壓鉗在中心作用的徑向力可以施加在加壓件 上。為了測(cè)量壓鉗的作用力，可以將力測(cè)量設(shè)備取代工件定位在壓鉗之間。通過(guò)這種優(yōu)選 的并作為進(jìn)一步說(shuō)明的基礎(chǔ)的使用，可以特別簡(jiǎn)單而又非常準(zhǔn)確地測(cè)量作用力。此外還提 供可能性，不僅工件而且力測(cè)量設(shè)備同時(shí)定位在壓鉗之間，不過(guò)這樣做對(duì)于可操作性和測(cè) 量精度而言會(huì)帶來(lái)不良的后果。特別優(yōu)選的是，要測(cè)量的徑向力數(shù)量與加壓件的數(shù)量一致。 若例如徑向壓力機(jī)有四個(gè)壓鉗，通過(guò)它們可以作用四個(gè)徑向力，則優(yōu)選地規(guī)定，力測(cè)量設(shè)備 有四個(gè)加壓件，它們與壓鉗對(duì)應(yīng)布置。壓鉗可以沿徑向朝定位在它們之間的力測(cè)量設(shè)備的 方向移動(dòng)。當(dāng)壓鉗的數(shù)量與加壓件的數(shù)量一致時(shí)，壓鉗朝力測(cè)量設(shè)備的方向移動(dòng)，直至將壓 鉗貼靠在加壓件上以及進(jìn)一步將力傳入壓鉗，因此這些力便能傳輸給加壓件，并因而使它 們沿徑向垂直于測(cè)量軸線移動(dòng)。
[0013] 所述力測(cè)量設(shè)備基本上可以是圓柱形，在其圓周有容納加壓件的凹槽。每個(gè)加壓 件優(yōu)選地可以分別置入一個(gè)凹槽中，并通過(guò)適用的裝置保險(xiǎn)，防止無(wú)意中從凹槽脫出。每個(gè) 加壓件可以通過(guò)傳輸給它的徑向力，在按本發(fā)明的意義上沿徑向朝測(cè)量軸線方向移動(dòng)一個(gè) 行程。例如為了保護(hù)力測(cè)量設(shè)備的其余部分免受壓鉗徑向力的作用，可以規(guī)定，在不加載狀 態(tài)令加壓件突起達(dá)移動(dòng)行程的長(zhǎng)度，或除此之外沿徑向突起超過(guò)力測(cè)量設(shè)備的圓周。為了 使加壓件在其朝測(cè)量軸線沿徑向移動(dòng)期間不互相阻塞，加壓件相互不直接接壤，而是彼此 間隔。
[0014] 所述至少一個(gè)應(yīng)變件設(shè)置在加壓件之間，以及在端側(cè)與兩個(gè)擴(kuò)張件連接。應(yīng)變件 和擴(kuò)張件用彈性材料制成，尤其擴(kuò)張件設(shè)計(jì)為能沿軸向，亦即橫向于徑向力方向和沿測(cè)量 軸線的方向以及平行于測(cè)量軸線伸展和重新收縮。按本發(fā)明的伸展通過(guò)加壓件垂直于測(cè)量 軸線的徑向移動(dòng)引起。
[0015] 為了能將加壓件垂直于測(cè)量軸線作用的徑向力，轉(zhuǎn)換成沿測(cè)量軸線作用的導(dǎo)致擴(kuò) 張件沿測(cè)量軸線的方向以及平行于測(cè)量軸線伸展的軸向力，加壓件有加壓斜面以及擴(kuò)張件 有對(duì)應(yīng)的滑動(dòng)斜面。在不加載狀態(tài)，亦即當(dāng)沒(méi)有徑向力作用在加壓件上時(shí)，加壓件、應(yīng)變件 和擴(kuò)張件處于它們的起始位置，在此位置，加壓件通過(guò)加壓斜面支承在擴(kuò)張件的滑動(dòng)斜面 上。因此在擴(kuò)張件上僅作用加壓件的自重造成的負(fù)荷，它不導(dǎo)致擴(kuò)張件在按本發(fā)明意義上 的伸展，并在必要時(shí)可例如作為偏置通過(guò)相應(yīng)合適的裝置從測(cè)量中減去。擴(kuò)張件和應(yīng)變件 在配合作用方面設(shè)計(jì)為，使加壓件在不加載狀態(tài)保持在離測(cè)量軸線有一個(gè)為它規(guī)定的徑向 距離，這例如可以通過(guò)選擇應(yīng)變件和擴(kuò)張件為此適用的彈性模量、幾何形狀和連接達(dá)到。若 加壓件基于傳輸給它們的徑向力橫向于測(cè)量軸線移動(dòng)時(shí)，則通過(guò)加壓斜面和滑動(dòng)斜面，可 以將與徑向力之和成比例的軸向力傳輸給擴(kuò)張件，并由此使擴(kuò)張件沿測(cè)量軸線的方向以及 平行于測(cè)量軸線伸展，與此同時(shí)還能使應(yīng)變件伸長(zhǎng)。若減小作用在加壓件上的徑向力，則擴(kuò) 張件的伸展和必要時(shí)還有應(yīng)變件的伸長(zhǎng)均能重新相應(yīng)地減小，直至擴(kuò)張件、應(yīng)變件和加壓 件在加壓件不加載狀態(tài)重新處于它們各自的起始位置。
[0016] 在擴(kuò)張件之一上固定傳輸件。它將軸向力供給測(cè)量傳感器用于其測(cè)量。測(cè)量傳 感器作用在第二個(gè)擴(kuò)張件與傳輸件之間。第二個(gè)擴(kuò)張件可例如沿軸向構(gòu)成測(cè)量傳感器的 支座，以及測(cè)量傳感器與傳輸件固定連接，或與傳輸件接觸并通過(guò)使用相應(yīng)的裝置，例如彈 簧，沿軸向跟隨其運(yùn)動(dòng)。于是，通過(guò)將傳輸件固定在第一個(gè)擴(kuò)張件上，兩個(gè)擴(kuò)張件的伸展以 及，如果存在，還有應(yīng)變件的伸長(zhǎng)便能傳給傳輸件，并因而可以由測(cè)量傳感器檢測(cè)。
[0017] 按第一種實(shí)施形式，應(yīng)變件裝置通過(guò)應(yīng)變套筒構(gòu)成，加壓件圍繞它沿周向彼此間 隔并沿徑向相對(duì)于應(yīng)變套筒有間距地排列。應(yīng)變?cè)b置由通過(guò)應(yīng)變套筒構(gòu)成的應(yīng)變件組 成。應(yīng)變套筒是在中心的元件，離其外表面有一定距離處，沿周向彼此間隔地排列加壓件。 這種實(shí)施形式提供可能性，能將徑向力特別均勻地轉(zhuǎn)換成軸向力，由此能特別準(zhǔn)確地實(shí)施 力的測(cè)量。此外，有可能在應(yīng)變套筒與和它連接的擴(kuò)張件之間特別牢固地連接。除此之外， 傳輸件還能特別良好地安裝在應(yīng)變套筒內(nèi)部并通過(guò)它導(dǎo)引。在加壓件與應(yīng)變件之間規(guī)定徑 向間隙，以便用特別簡(jiǎn)單的方式提供可能性，通過(guò)加壓件的徑向運(yùn)動(dòng)使擴(kuò)張件沿軸向伸展， 但并不沿徑向擠壓應(yīng)變套筒。應(yīng)變套筒的材料厚度基本上僅受用于容納加壓件和傳輸件的 凹槽的限制。因此材料厚度可以選擇得特別大，這對(duì)于應(yīng)變套筒的穩(wěn)定性起有利的作用，并 因而能測(cè)量特別大的作用力。
[0018] 按第二種實(shí)施形式規(guī)定，應(yīng)變件裝置通過(guò)多個(gè)平行于測(cè)量軸線、分別設(shè)置在兩個(gè) 相鄰加壓件之間的應(yīng)變桿構(gòu)成。應(yīng)變件裝置由多個(gè)分別由應(yīng)變桿構(gòu)成的應(yīng)變件組成。所述 多個(gè)應(yīng)變桿同心地圍繞測(cè)量軸線排列。每個(gè)應(yīng)變桿在端側(cè)總是與兩個(gè)擴(kuò)張件連接。這些應(yīng) 變桿構(gòu)成應(yīng)變件裝置一種特別節(jié)省材料的實(shí)施形式，由此能減輕力測(cè)量設(shè)備的重量以及降 低其成本。此外還有利的是，能特利輕松地導(dǎo)引傳輸件。
[0019] 特別有利地規(guī)定，應(yīng)變件用一種彈性模量小于加壓件的材料制成。由此帶來(lái)的好 處是，作用在加壓件上的徑向力能導(dǎo)致應(yīng)變件非常明顯的伸長(zhǎng)。于是加壓件垂直于測(cè)量軸 線的移動(dòng)，能引起所述至少一個(gè)應(yīng)變件和與之連接的擴(kuò)張件特別大的總伸展量，由此可以 提高力測(cè)量設(shè)備的靈敏度。
[0020] 此外特別有利的是，擴(kuò)張件與應(yīng)變件一起構(gòu)成一個(gè)整體單元。以此方式可以達(dá)到 應(yīng)變件與擴(kuò)張件之間強(qiáng)度特別高的連接，這也能對(duì)應(yīng)變件和擴(kuò)張件的使用壽命起積極的作 用。此外也有利的是，可以取消用于應(yīng)變件與擴(kuò)張件之間連接的開(kāi)銷。
[0021] 按另一種有利的實(shí)施形式，擴(kuò)張件有比應(yīng)變件大的徑向尺寸。由此擴(kuò)張件的滑動(dòng) 斜面可以為加壓件的加壓斜面提供特別長(zhǎng)的導(dǎo)引。
[0022] 若這兩個(gè)擴(kuò)張件設(shè)計(jì)為端部盤的形式，則可以有助于制備兩個(gè)連續(xù)的、在端側(cè)貼 靠在加壓件上的擴(kuò)張件，它們有特別高的強(qiáng)度。
[0023] 也特別有利的是，傳輸件設(shè)計(jì)為軸向設(shè)置的傳輸桿。傳輸桿能特別準(zhǔn)確地被導(dǎo)引。 傳輸桿設(shè)計(jì)為能承受軸向拉力和壓力。由此，借助傳輸桿以特別簡(jiǎn)單的方式提供可能性，既 能