測力裝置的預緊裝置的制作方法

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本發(fā)明涉及一種預緊裝置，其具有用于收納力傳感器的收納凹部，該預緊裝置包括至少兩個彼此沿垂直于縱軸線的方向相對設置的力傳導板，所述力傳導板具有彼此背向的力傳導面；本發(fā)明還涉及一種測力裝置以及一種用于將測力裝置引入到位于一個機器構件中的、或者多個機器構件之間的、或者輥中的留空中的方法。

背景技術：

測力裝置長期以來以各種不同的實施方式為人所熟知，其包括用于夾緊力傳感器的預緊裝置。這種測力裝置可以測量在至少一個空間方向上施加的動態(tài)和準靜態(tài)的力。優(yōu)選使用壓電式力傳感器，大多數(shù)情況下使用所謂的壓電式測量墊圈作為力傳感器。已知的測力裝置在各種不同的應用中被用于測量不同的力，例如在過程監(jiān)控中。

由專利文獻EP0719405B1已知一種測力裝置，其具有由多部分組成的預緊裝置，該預緊裝置用于呈雙楔形測力裝置形式的力傳感器。由此，可以測量彼此平行的機器構件之間的力，優(yōu)選可以測量力支流(Kraftnebenfluss)中的力。平行的支承面之間的垂直間距是可變的。兩個可彼此相對移動的楔形件通過一調節(jié)裝置相互連接。楔形件和力傳感器在位于機器構件之間的袋狀留空中被可松脫地固定夾緊，在此，力傳感器與楔形件一起構成一結構單元并被集成在第一楔形件中。力傳感器的第一測量面相對于第一楔形件伸出并形成第一支承面。利用第二測量面來將力傳感器支撐在第一楔形件中。這種由多部件組成的裝置應該具有很低的結構高度并且能夠被簡單地安裝。

由專利文獻WO2004/065924已知的預緊裝置與力傳感器一起構成一測力裝置，該預緊裝置可以被引入具有平行的壁的留空中以及被引入圓柱對稱形的留空中，并在預緊的條件下被固定，從而能夠實現(xiàn)更靈活的力測量。由此，例如可以通過將具有有效連接(功能連接)的力傳感器的預緊裝置設置在輥中的圓柱形孔中來測量輥上的力。該預緊裝置由多部分構成，并具有銷和帶有至少一個楔形面的基座。在該楔形面上可運動地設置有至少一個夾持元件，該夾持元件借助于夾緊螺釘被拉向保持板。在一特別的實施方式中使用了彈簧元件，該彈簧元件將保持板的反作用力施加在夾持元件上。通過利用合適的工具簡單地牽拉夾緊螺釘，可以使力傳感器與這種被緊湊構造的預緊裝置一起在預緊情況下被可松脫地固定在一留空中，在此，通過旋擰夾緊螺釘來使預緊裝置沿預緊方向的高度適配該留空的大小。預緊裝置的力傳導面緊貼在相應的留空的壁上，使得將力傳遞至預緊裝置和力傳感器上。僅通過靠近橫向于預緊裝置的方向，就可以固定和松開預緊裝置，使得這樣的預緊裝置能被設置在輥上的圓柱形孔中并使用。

由現(xiàn)有技術已知的這些預緊裝置或者說測力裝置(其包括帶有內(nèi)置的力傳感器的預緊裝置)均是由多部分組成的，并且只能繁瑣地借助于旋擰工具被旋擰預緊地固定在不同形狀的留空的壁之間。為了達到預緊裝置的預緊狀態(tài)，需要將一楔形設計的結構擰緊，在此要調整預緊裝置的高度。在該高度調節(jié)過程中旋擰夾緊螺釘，直至預緊裝置的表面充分地按壓留空壁，以及由此力傳感器被充分預緊地夾住。力傳感器設置為通過所述的預緊裝置被不對稱地相對于留空壁可夾持地擰緊，例如在一側通過預緊裝置并在相對側通過銷夾持。當通過夾緊螺釘楔入或調校楔形件時，會有摩擦力作用在力傳感器上。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明就此提出一種預緊裝置，該預緊裝置可以被靈活、簡單地放置在各種不同形狀的留空中，并能夠被容易地、可松脫地固定在留空中。在引入預緊裝置的過程中，應該避免有干擾性的摩擦力作用在力傳感器上。留空可以位于機器構件之間/在機器構件中或者在機器構件中的圓柱形孔中。本發(fā)明的目的在于實現(xiàn)一種能夠在沒有旋擰工具和不擰緊的情況下固定在留空中的預緊裝置。

本發(fā)明的目的通過對預緊裝置的構型來實現(xiàn)，在該預緊裝置中設計有至少一個能彈性彎曲的區(qū)域。由此，在插入過程中，該預緊裝置能夠在最小的裝置高度上進入到彈性張緊的引入狀態(tài)中，并被無摩擦地引入到留空壁之間。當?shù)竭_所期望的最終位置時，該預緊裝置能夠置于彈性張緊的安裝狀態(tài)下，使得該預緊裝置和安置在該預緊裝置中的力傳感器在預緊的情況下保持在留空中位于測量位置上。在以彈性張緊的引入狀態(tài)插入預緊裝置的過程中，沒有摩擦力作用在力傳感器上。

與現(xiàn)有技術相反，可以省略剛性夾持元件(例如楔形件)的移動，從而防止這種夾持元件的干擾性夾持。

附圖說明

下面參照附圖詳細說明本發(fā)明。

圖1示出了測力裝置的剖面圖，該測力裝置包括力傳感器，該力傳感器被可松脫地固定在預緊裝置中，在此，該測力裝置在已彈性張緊的安裝狀態(tài)下被夾緊地安置在位于兩個機器構件之間的留空中。

圖2以縱剖面圖示出了在被引入到留空之前處于松弛的基態(tài)下的測力裝置。

圖3以立體圖示出了處于松弛的基態(tài)下的單獨的預緊裝置。

圖4示出了測力裝置的剖面圖，在此示出，預緊裝置彈性張緊地處于引入狀態(tài)下。

圖5a和圖5b分別示出了測力裝置的剖面圖，其中，預緊裝置分別通過附加的保險器件保持在彈性張緊的安裝狀態(tài)下。

圖6a示出了測力裝置的剖面圖，該測力裝置沿引入方向位于輥中的圓柱形對稱的留空中，而

圖6b以立體圖示出了具有呈拱形的力傳導板的預緊裝置，該預緊裝置處于在留空的外面的松弛的基態(tài)下。

具體實施方式

在圖1中示出了測力裝置0，其包括預緊裝置1和力傳感器2。在此，預緊裝置1被一件式地制成，并被帶入到位于兩個機器構件5、5′之間的留空4中，被可松脫地夾緊固定。留空4由平面平坦的留空壁40構成，在此，預緊裝置1在通過垂直于縱向方向L起作用的力F表征的力傳導方向上的距離，相應于其在彈性張緊的安裝狀態(tài)下的高度H。所述預緊裝置1的預緊受到結構上的限制，因為預緊裝置1在所限定的范圍中是彈性可彎曲的并由此可被引入留空4，且能夠在那里相對于留空壁40被夾持地安置?？梢越柚诒粖A緊保持的力傳感器2來測量橫向于縱軸線L以及因此沿夾緊方向作用于機器構件5、5′的力F。

在此，例如使用壓電式測量墊圈2作為力傳感器2，其包括由多部分組成的殼體，在該殼體上固定或模制有連接裝置20。該殼體通常由鋼制成，并具有蓋和底部。在這里，在殼體中彼此堆疊地設置有兩個被設計為環(huán)形的壓電體。這些壓電體分別被設計為環(huán)形體，在壓電體之間設有電極。使用呈高絕緣同軸電纜形式的連接電纜實現(xiàn)壓電式測量墊圈2與未示出的測量電子器件的外部纜接，這種連接電纜具有極低的電容。這種同樣未被示出的連接電纜在最小程度的運動中只產(chǎn)生最小的摩擦電。這種工業(yè)用連接電纜可以在市場上購得，并能夠很容易地連接在壓電式測量墊圈2的連接裝置20上，由此可以取出壓電體的負載信號。為了使壓電式測量墊圈2能夠測量力，必須使殼體中的這些組件沿夾緊方向彼此重疊擠壓地設置，并將這些組件不可運動地焊接在殼體中。

測力裝置0或者說預緊裝置1在如圖2所示的松弛的基態(tài)下沿夾緊方向具有高度Hg。預緊裝置1可以沿橫向于夾緊方向的引入方向E被引入到留空4中。為了能夠將預緊裝置1引入到留空4中，在預緊裝置1上設置至少一個能彈性彎曲的區(qū)段101，該區(qū)段使得預緊裝置1能夠沿夾緊方向局部地彈性彎曲。該能彈性彎曲的區(qū)段101平行于縱軸線L延伸，而在彈性彎曲過程中沿夾緊方向以及因此垂直于縱軸線L會發(fā)生高度變化。

在如圖3所示的具體實施方式中，預緊裝置1被設計為叉形的，在此，沿縱軸線L的方向從工具抓持區(qū)段12向外伸出地設置有兩個臂10、10′。在這兩個臂10、10′之間設置有收納凹部11，力傳感器2可以被引入到該收納凹部中并被可松脫地保持。收納凹部11具有第一壁111和第二壁112，力傳感器2可以在這兩個壁之間被夾緊。收納凹部11被如下地成型：壁111、112將力均勻地傳遞到被夾緊以及因此被無間隙地安置的力傳感器2上。因為這兩個臂10、10′彼此能夠沿夾緊方向彈性彎曲，所以力傳感器2可以由平面壁111、112至少局部包圍地夾緊保持在收納凹部11中。工具抓持區(qū)段12具有牽拉/按壓板120，該牽拉/按壓板能夠與未示出的工具有效連接?？梢酝ㄟ^模制底切部121來支持工具抓持區(qū)段12與工具之間的連接。

臂10、10′分別包括力傳導板100、100′，該力傳導板在此具有平坦的力傳導面。能彈性彎曲的區(qū)段101、101′連接在該力傳導板100、100′上，該能彈性彎曲的區(qū)段從力傳導板100、100′開始沿收納凹部11的方向延伸。所述至少一個能彈性彎曲的區(qū)段101在垂直于縱軸線L的方向上被不可松脫地固定設置在收納凹部11與至少一個力傳導板100之間。

在此示出的優(yōu)選的實施方式中，能彈性彎曲的區(qū)段101、101′分別由多個薄片1010構成，這些薄片被貫穿能彈性彎曲的區(qū)段101、101′的長孔1011彼此隔開。

在圖4中示出了處于彈性張緊的引入狀態(tài)下的測力裝置0，在此為簡化起見省略了工具。彼此相反指向的力分別作用在預緊裝置1上、更準確地說在兩個力傳導板100、100′的邊緣部分1001、1001′上和在工具抓持區(qū)段12上，這些力通過箭頭示出。由用戶施加這些力，在此優(yōu)選使用工具。這些力沿引入方向E作用在邊緣部分1001、1001′上，并且反向于引入方向E牽拉工具抓持區(qū)段12。在所述力起作用時，能彈性彎曲的區(qū)段101、101′被彈性彎曲，使得力傳導板100、100′與收納凹部11之間的距離減小。由此，預緊裝置1的結構高度從松弛的基態(tài)下的高度Hg降低到引入狀態(tài)下的高度h，在此，h相應地小于Hg。這樣彈性變形的預緊裝置1可以被引入到高度處于Hg與h之間的留空4中。

因為臂10、10′的彈性變形對于收納凹部11的壁111、112沒有產(chǎn)生影響，所以在引入預緊裝置1的過程中就沒有干擾力作用于被夾緊的力傳感器2。當預緊裝置1被放置在留空4中的所希望的測量位置時，臂10、10′和工具抓持區(qū)段12上的力被降低至零。

在這里示出的能彈性彎曲的區(qū)段101具有多個在所限定的界限內(nèi)能彈性彎曲的薄片1010，這些薄片設計為相對于夾緊方向成角度α地定向。該夾緊方向被定向為垂直于預緊裝置1的縱軸線L。相應地，薄片1010之間的長孔1011也被成角度地設置。優(yōu)選地，該角度α被選擇為偏離夾緊方向小于等于10°。當在彈性張緊的引入狀態(tài)下有力作用于力傳導板100時，所有的薄片1010均將大致統(tǒng)一地彈性彎曲，在此，預緊裝置1在不同狀態(tài)之間會出現(xiàn)高度差。

在力被消除之后，能彈性彎曲的區(qū)段101、101′試圖回到其原來的形狀，在此，力傳導板100、100′相對于收納凹部11的距離由于回彈而增大，直至力傳導板100、100′的力傳導面貼靠留空壁40。在此，預緊裝置1的結構高度從h變化至留空4的高度H，如圖1所示。相應地，預緊裝置1或者說測力裝置0在預緊的情況下由于能彈性彎曲的區(qū)段101、101′的回彈而被形狀配合地、可松脫地固定在留空4中。

在將測力裝置0放置在留空4中并預緊地固定在測量位置之后，可以安裝可選的保險器件3，以防止測力裝置0在留空4中滑動并確保實現(xiàn)恒定的預緊。

正如在圖5a中示例性示出的那樣，保險器件3可包括梁30，該梁可以安放在預緊裝置1上沿引入方向E作用于工具抓持區(qū)段12。為了將梁30固定在預緊裝置1上，配設螺釘31、31′，這些螺釘在邊緣區(qū)域貫穿梁30，并可松脫地固定在力傳導板100、100′的螺紋孔1002中。通過擰緊螺釘31、31′，對預緊裝置1的預緊可以通過能彈性彎曲的區(qū)段101、101′的薄片1010的偏轉或者說反彈來增大，在此，可以在力傳導方向F或者說夾緊方向上提高預緊裝置1的剛性。

在如圖5b所示的保險器件3′和預緊裝置1′的一種變型中，變型的梁30′具有帶有內(nèi)螺紋33的中央通孔，該梁借助于中央螺釘32可松脫地固定在工具抓持區(qū)段12中的螺紋中。梁30'可以借助于該中央螺釘32沿箭頭方向壓迫地擰緊在力傳導板100上。在這里，也可以通過對梁30′的固定來調整所述預緊。薄片1010的取向在如圖5b所示的預緊裝置1′中被改變，在此，在沿與引入方向E相反的方向牽拉力傳導板100時并同時沿引入方向E按壓工具抓持區(qū)段12時，能彈性彎曲的區(qū)段101可以彈性地變形。為了引入這樣設計的預緊裝置1′，或者說為了施加用于降低高度的力，必須相應地對工具進行不同的設計，使得能夠在力傳導板100上施加拉力并在工具抓持區(qū)段12或者說未示出的牽拉/按壓板上施加壓力。

如圖6a中所示，預緊裝置1可以被設計為，使其能夠被設置在輥6的圓柱形留空4中，在此可以測量徑向作用在輥6上的力。沿著引入方向E觀察可以在留空4中看到：臂10的力傳導板100具有拱形設計的力傳導面。此外，臂10以上述方式形成。力傳導面分段附著地(segmenthaft)緊貼在留空壁40上。因此，力線通量被準確地引導至測力裝置0或者說力傳感器2中。

為了闡明松弛的基態(tài)，在圖6b中單獨示出了沒有力傳感器的預緊裝置1。因為力傳導面被設計為拱形，所以可以實現(xiàn)在圓柱形成型的留空中的力傳遞。

預緊裝置1優(yōu)選是一件式的或者整體的，并被相應地設計為預緊元件1。但是，各個區(qū)段也可以由可彼此分離的元件組成，這些元件彼此連接成一預緊裝置1。

在此，在兩個臂10、10′之間居中地空出或者說設置收納凹部11，由此可以實現(xiàn)相對于縱軸線L鏡像對稱的預緊裝置1。但是，如果預緊裝置1應該只設計有一個能彈性彎曲的區(qū)段101，則收納凹部11也可以被相對于縱軸線L不對稱地放置在預緊裝置1的本體中。

這種兩個或僅一個能彈性彎曲的區(qū)段101、101′的設計也可以被實施為與在此所詳細說明的實施方式不同。例如，能彈性彎曲的區(qū)段101可以被設計為呈板簧形式，其中，力傳導板100相對于收納凹部11的距離同樣可以在一定的界限內(nèi)彈性地變化。

預緊裝置1可以由金屬材料制成，但是也可以由塑料或橡膠制成，在此，預緊裝置1的材料和設計必須與沿夾緊方向待測量的力協(xié)調一致。

可以使用夾緊鉗作為用于將預緊裝置1引入到所期望的留空4中的可能的工具。

附圖標記列表

0 測力裝置

1 預緊裝置/預緊元件(一件式)

10 臂

100 具有力傳導面的力傳導板

1001 邊緣部分