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Die Erfindung betrifft eine Blockiervorrichtung zum Blockieren eines Antriebs einer Prüfrolle eines Prüfstands. Ferner betrifft die Erfindung einen Antrieb, einen Prüfstand sowie ein Verfahren zum Prüfen und/oder Kalibrieren eines Prüfstands.
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Bei Prüfständen, z.B. Rollenprüfständen, für Kraftfahrzeuge werden Kräfte gemessen, welche beim Beschleunigen sowie beim Bremsen, d.h. bei einer negativen Beschleunigung, auf die Radaufstandsflächen der Reifen wirken.
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Die Messung der Kräfte erfolgt hierbei drehmomentbasiert. Ein Kraftfahrzeugrad steht hierbei auf einer Prüfrolle, welche mit einem Antriebsmotor über eine Antriebswelle verbunden ist. Der Antriebsmotor ist pendelnd gelagert. Eine Gegenstütze ist als Kraftsensor ausgeführt. Wird das Kraftfahrzeugrad beschleunigt oder abgebremst, überträgt sich die dabei entstehende Kraft über einen Krafteinleitungsbereich auf die Prüfrolle. Diese Kraft wird über die Gegenstütze, also den Kraftsensor, gemessen. Die Messung der Kraft erfolgt indirekt über eine Drehmomentmessung.
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Ein erster Hebel reicht vom Mittelpunkt der Prüfrolle bis zum Bereich der Krafteinleitung auf der Rollenoberfläche. Ein zweiter Hebel erstreckt sich vom Mittelpunkt der Prüfrolle zur Gegenstütze. Die Kraft an der Gegenstütze ergibt sich dadurch im Verhältnis vom ersten zum zweiten Hebel.
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Zum Prüfen und/oder Kalibrieren eines Prüfstands wird direkt am Kraftsensor eine Referenzkraft eingeleitet. Dies geschieht durch ein Anbringen von Krafthebeln, auf die ein Gewicht aufgelegt wird, oder durch Krafthebel, in deren Kraftfluss ein Referenzkraftsensor eingebaut ist.
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Nachteilig daran ist, dass die beiden realen mechanischen Hebel dabei jedoch nicht mit berücksichtigt werden. Diese werden einmalig berechnet und als gegeben hingenommen.
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Zudem entsteht beim Anbringen der Hebelmechanik ein anderes Hebelverhältnis als das vom ersten zum zweiten Hebel.
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Es wird daher mit dieser Art der Kalibrierung nur die Messkette ab dem Kraftsensor bis zu einer Messanzeige kalibriert. Ändert sich jedoch das Verhältnis des ersten Hebels zum zweiten Hebel, so findet dies keine Berücksichtigung. Eine Änderung des Hebelverhältnisses tritt jedoch häufig auf, beispielsweise wenn die Prüfrolle durch mechanische Beanspruchung beim Prüfen im Laufe der Zeit abgefahren wird. Der Durchmesser der Prüfrolle verringert sich hierbei, wodurch sich auch das Verhältnis vom ersten zum zweiten Hebel verändert.
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Ferner haben Prüfhebel mit Referenzgewichten zudem den Nachteil, dass alle Gewichte der Erdanziehung unterliegen. Deshalb müsste hierbei eigentlich der örtliche Gravitationswert bekannt sein und berücksichtigt werden. Auch unterliegen mit Referenzgewichten belastete Prüfhebel zudem noch sehr vielen anderen Einflüssen, die beim Belasten entstehen. So erzeugt jede Last eine Deformierung des Hebels, was wiederum eine Änderung des Hebelverhältnisses zur Folge hat und wieder korrigiert werden muss.
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Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass der Prüfstand zum Kalibrieren geöffnet werden muss und die Krafthebel montiert werden müssen.
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Es ist bekannt, eine Prüfachse auf die Prüfrolle aufzusetzen. Die Räder der Prüfachse werden abgebremst und das Gegenstützmoment wird an der Prüfachse in Form einer Drehmomentmessung gemessen. Die eingeleitete Kraft wird dann mit der Kraft, die am Rollenprüfstand angezeigt wird, verglichen.
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Der Prüfstand muss hierbei zwar nicht geöffnet werden. Jedoch ist auch dieses Prüfverfahren drehmomentbasierend und unterliegt daher denselben Fehlern.
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Eine Veränderung des Raddurchmessers der Prüfachse führt auch hier zu einer Veränderung der Hebelverhältnisse. Zudem sind noch viele weitere Faktoren vorhanden, die zu einer Verfälschung der Messungen führen.
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Gemäß gesetzlichen Vorgaben muss ein Prüfstand bei hoher Genauigkeit regelmäßig kalibriert werden. Diese hohe Genauigkeit wird jedoch, beispielsweise aufgrund der Abnutzung der Prüfrolle, welche nicht in die Messung mit einfließt, mit bisherigen Prüfvorrichtungen nicht erreicht.
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DE 41 35 766 C1 betrifft eine mobile Einrichtung zum Kalibrieren eines Fahrzeugbremsprüfstandes. Wenigstens ein Rad ist mit einer Messbremse versehen, die mit einer Anzeigeeinrichtung für die wirksame Radbremskraft in Verbindung steht.
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DE 100 53 513 A1 offenbart eine mobile Einrichtung zum Kalibrieren eines Prüfstandes für Fahrzeugbremsen. Die Reaktionskräfte der Messbremse werden über elastische Verformungen des Trägers als Bremskraft erfasst.
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DE 103 26 116 A1 betrifft einen Prüfstand für Kraftfahrzeuge. Eine Lauffläche ist drehangetrieben und vorzugsweise blockierbar, bremsbar und/oder freischaltbar.
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DE 10 2011 088 424 A1 offenbart eine Prüfvorrichtung für einen Rollen-Prüfstand. Räder werden hierbei auf die Rollen des Rollen-Prüfstands gestellt.
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EP 1 481 231 B1 betrifft einen Bremsprüfstand für Kraftfahrzeuge. Eine Lauffläche ist drehangetrieben und blockierbar bzw. bremsbar.
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EP 2 980 551 A1 offenbart einen Kraftfahrzeug-Bremsprüfstand. Eine Antriebsrolle ist drehbar in einem Prüfstandrahmen gelagert und kann ein Rad eines Kraftfahrzeugs antreiben.
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DE 20 2017 101 176 offenbart eine Vorrichtung zum Prüfen und/oder Kalibrieren eines Prüfstands mit einer Messvorrichtung, die dazu ausgebildet ist, eine am Außenumfang einer Prüfrolle des Prüfstands wirkende Tangentialkraft zu messen.
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Die Tangentialkraft wird am Außenumfang der Prüfrolle gemessen. Da die Tangentialkraft direkt gemessen wird, muss keine indirekte Kraftmessung über ungenaue Drehmomentsensoren oder dergleichen erfolgen. Auch Abnutzungen der Prüfrolle haben aufgrund der direkten Messung keinen negativen Einfluss auf die Prüfung bzw. Kalibrierung.
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Gemäß
DE 20 2017 101 176 können ein Band und eine Befestigungsvorrichtung vorgesehen sein. Die Befestigungsvorrichtung ist an der Prüfrolle des Prüfstands befestigbar oder befestigt. Hierbei muss die Prüfrolle eine Befestigungsmöglichkeit für das Band aufweisen, die bei herkömmlichen Prüfständen noch nicht existiert. Bisher eingesetzte Prüfrollen müssen daher modifiziert bzw. ausgetauscht werden, um die Prüfstände entsprechend nachzurüsten. Bei neuen Prüfrollen kann jedoch gleich eine Prüfrolle mit einer entsprechenden Befestigungsmöglichkeit vorgesehen sein.
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Ein Ende des Bands wird somit durch die Befestigungsvorrichtung, z.B. eine Schraubverbindung, an der Prüfrolle befestigt. Das andere Ende des Bands ist mit der Messeinheit der Messvorrichtung verbunden oder verbindbar.
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Das Band umschlingt die Prüfrolle vorzugsweise um mindestens 180°, 200°, 220°, 250°, 270°, 300°, 330°, 350° oder 360°.
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Wird am Band gezogen, dreht die Prüfrolle jedoch durch, wenn der Antrieb nicht blockiert wird. Eine Messung ist dann nicht möglich, da am Antrieb keine Gegenkraft entsteht, da sich der Rotor des Antriebs frei mitdreht.
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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Blockiervorrichtung zum Blockieren eines Antriebs einer Prüfrolle eines Prüfstands, einen Antrieb zum Antreiben einer Prüfrolle, einen Prüfstand sowie ein Verfahren zum Prüfen und/oder Kalibrieren eines Prüfstands zu schaffen, welche/r auf einfache und kostengünstige Weise ein präzises Prüfen bzw. Kalibrieren eines Prüfstands ermöglicht.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Gegenstände bzw. das Verfahren der unabhängigen Ansprüche.
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Erfindungsgemäß ist die Blockiervorrichtung dazu ausgebildet, einen Antrieb, insbesondere Motor, einer Prüfrolle eines Prüfstands zu blockieren.
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Bei dem Prüfstand kann es sich beispielsweise um einen Prüfstand für Kraftfahrzeuge, insbesondere PKWs und/oder LKWs handeln. Grundsätzlich sind jedoch beliebige Prüfstände denkbar, insbesondere für Wälzlager, beispielsweis in der Papier- und/oder Textilindustrie.
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Erfindungsgemäß ist die Blockiervorrichtung dazu ausgebildet, eine Relativbewegung zwischen einem Stator und einem Rotor des Antriebs zumindest vorübergehend zu unterbinden. Das Prüfen und/oder Kalibrieren des Prüfstands kann somit insbesondere bei blockierter Prüfrolle erfolgen.
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Insbesondere wirkt die Blockierung lediglich zwischen dem Rotor und dem Stator. Im Falle, dass die Blockierung gegen einen anderen Punkt erfolgt, ist die Funktion nicht mehr zwangsläufig gegeben.
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Zum Prüfen und/oder Kalibrieren eines Prüfstands kann eine Kraft am Umfang der Prüfrolle eingekoppelt werden. Die Prüfrolle wird dabei z.B. mittels einer Spannvorrichtung, insbesondere einer Hydraulik, eines Linearantriebs oder eines Spindelantriebs, mit Kraft beaufschlagt. Die Tangentialkraft an der Rollenoberfläche entspricht dann exakt der Kraft, die mit dem Prüfstand erfasst werden soll. Bei dieser Methode entspricht die eingeleitete Kraft der anzuzeigenden Kraft.
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Ein, insbesondere auf einer Drehmomentmessung basierender, Sensor eines Prüfstands kann dann anhand der von einer Messeinheit gemessenen Tangentialkraft geprüft und/oder kalibriert werden.
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Eine Messhilfe, z.B. ein Band, kann um die Prüfrolle gezogen werden und diese umschlingen, insbesondere um mindestens 180°. Während das eine Ende an der Prüfrolle befestigt ist, kann das andere Ende mit der Messeinheit und diese wiederum mit einer Krafterzeugung verbunden sein.
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Der Antrieb für die Prüfrolle wird im Inneren blockiert, damit sich die Prüfrolle bei Kraftaufbringung auf die Messhilfe nicht drehen kann.
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Wird an der Messhilfe gezogen, wird an der Rollenoberfläche eine tangentiale Kraft am wirksamen Umfang der Rolle eingeleitet. Da der Antrieb für die Prüfrolle blockiert ist, wird diese Kraft direkt an die Messeinheit übertragen.
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Wird an der Messhilfe z.B. mit 500 N gezogen, muss auch der Prüfstand diesen Wert anzeigen und zwar unabhängig vom Verhältnis des ersten Hebels zum zweiten Hebel. Bei der Kalibrierung wird folglich auch ein sich verändernder Rollendurchmesser mit berücksichtigt.
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So kann die gesamte Messkette von der Rollenoberfläche bis zur Messanzeige präzise justiert bzw. kalibriert werden.
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Eine derartige Prüfvorrichtung gestaltet sich sehr kostengünstig.
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Die Prüfvorrichtung kann eine Auswerteeinheit, insbesondere mit einem Display und/oder einer Eingabevorrichtung, umfassen. Bei der Eingabevorrichtung kann es sich z.B. um eine Tastatur oder ein Touch-Pad handeln.
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In der Auswerteeinheit können Soll-Werte hinterlegt sein. Alternativ kann die Auswerteeinheit auf Soll-Werte, die extern hinterlegt sind, zugreifen.
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Bei den Soll-Werten kann es sich insbesondere um eine Soll-Kraft handeln, welche von einem Referenzsensor bestimmt wird. Die Ist-Kraft des zu kalibrierenden Objekts kann mit dem Soll-Wert verglichen werden.
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Die Auswerteeinheit kann eine Sende- und/oder Empfangsvorrichtung aufweisen, um die Messdaten drahtgebunden oder drahtlos zu übertragen bzw. Ist- und/oder Soll-Werte zu empfangen.
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Es können dabei die ausgewerteten Daten übertragen werden. Alternativ oder zusätzlich können auch die Rohdaten übertragen und extern ausgewertet und/oder angezeigt werden.
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Die Auswerteeinheit kann beispielsweise über das Internet an eine Datenzentrale angebunden sein. Dort können die Kalibrierdaten, insbesondere automatisch, abgelegt werden. Auch kann, insbesondere automatisch, ein Kalibrierschein erstellt werden.
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Insbesondere kann die Prüfvorrichtung einen, vorzugsweise austauschbaren Energiespeicher, z.B. einen Akkumulator oder eine Batterie, aufweisen.
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Der Kalibriervorgang kann vorzugsweise vollkommen automatisiert werden. Die Prüfvorrichtung wird montiert und eingeschaltet. Nach dem Start des Kalibriervorgangs erzeugt die Krafterzeugung eine Kraft, die geregelt werden kann.
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Nach Erreichen einer Soll-Kraft, wird die am Prüfling ermittelte Ist-Kraft übertragen, aufgezeichnet und/oder eine Abweichung errechnet. Anschließend kann der nächste Kalibrierpunkt angefahren werden.
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Das Endresultat ist ein Kalibrierergebnis, bei dem die Ist-Kraft, die Soll-Kraft und/oder eine Abweichung davon beispielsweise lokal gespeichert oder, z.B. über das Internet, übertragen wird.
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Die Daten können das Datum, die Uhrzeit, eine laufende Nummer, Daten des Prüfers, eine Seriennummer eines Referenzkraftsensors und/oder eine Seriennummer der Prüfvorrichtung umfassen.
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Optional kann die Prüfvorrichtung auch einen meteorologischen Sensor aufweisen, insbesondere zum Messen der Temperatur, der Luftfeuchte und/oder der Windgeschwindigkeit. Auch diese meteorologischen Daten können gespeichert, ausgewertet und/oder übertragen werden.
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Der Winkel, unter dem die Messhilfe mit der Messeinheit verbunden ist, ist grundsätzlich beliebig.
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Um jedoch einen optimalen Winkel zu erreichen, muss die Messeinheit bzw. die Messhilfe zunächst exakt positioniert und justiert werden.
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Dazu kann eine Ausrichtvorrichtung zum Ausrichten der Messhilfe der Prüfvorrichtung vorgesehen sein. Die Ausrichtvorrichtung kann eine bewegbare Haltevorrichtung zum Halten der Messhilfe und eine Lagerung umfassen, die dazu ausgebildet ist, die Haltevorrichtung in eine Prüfposition zu führen.
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In der Prüfposition kann die Messhilfe unter einem vorbestimmten Winkel, insbesondere 90°, ausgerichtet sein.
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Weiterbildungen der Erfindung sind auch den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen zu entnehmen.
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Gemäß einer Ausführungsform verbindet die Blockiervorrichtung den Stator und den Rotor zumindest vorübergehend kraftschlüssig. Während des Prüfens und/oder Kalibrierens des Prüfstands findet somit keine Relativbewegung zwischen dem Stator und dem Rotor statt. Der Rotor dreht somit nicht durch und eine Messung kann durchgeführt werden.
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Nach einer weiteren Ausführungsform umfasst der Stator ein Gehäuse des Antriebs. So kann beispielsweise eine Welle gegen das Gehäuse des Antriebs fixiert werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Rotor eine Welle, ein Kettenrad und/oder die Prüfrolle. Bei der Welle kann es sich beispielsweise um eine Stummelwelle handeln, welche z.B. über einen Motor hinausragt. Diese Stummelwelle kann insbesondere gegen ein Getriebegehäuse fixiert werden.
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Auch kann die Welle beispielsweise einem Getriebe nachgeschaltet sein und insbesondere gegen das Motorgehäuse fixiert werden.
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Bei der Welle kann es sich auch um die Welle der Prüfrolle handeln. Ferner gibt es die Möglichkeit, das Getriebegehäuse gegen ein Kettenrad zu fixieren.
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Nach einer weiteren Ausführungsform ist die Blockiervorrichtung als mechanische Blockiervorrichtung ausgebildet. Der Stator und der Rotor werden somit auf mechanische Weise, insbesondere formschlüssig und/oder kraftschlüssig, miteinander verbunden.
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Dies ist einfach zu realisieren und erfordert beispielsweise im Gegensatz zu einer Magnetbremse bzw. Motorbremse keine zusätzliche Energie.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Blockiervorrichtung eine Schlüsselweite, eine Bohrung, einen Splint, eine Schraubvorrichtung und/oder eine Klemmvorrichtung.
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Beispielsweise kann eine Welle, z.B. Stummelwelle oder eine dem Getriebe nachgeschaltete Welle bzw. eine Welle der Prüfrolle, am Gehäuse durch eine Bohrung mit Splint, eine ausgefräste Schlüsselweite und/oder durch eine Klemmvorrichtung fixiert sein.
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Eine Fixierung diese Kettenrads bzw. einer Welle der Prüfrolle am Getriebegehäuse kann beispielsweise über eine Schraubvorrichtung erfolgen. So können die Bauteile insbesondere kraftschlüssig gegeneinander verschraubt sein. Der Kraftschluss ist somit auch über einen Bypass möglich.
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Nach einer alternativen Ausführungsform ist die Blockiervorrichtung als elektrische, magnetische und/oder elektromagnetische Blockiervorrichtung ausgebildet. Bei einer elektrischen Blockiervorrichtung kann beispielsweise eine Bestromung, insbesondere mittels eines Frequenzumrichters, erfolgen, sodass eine Drehung des Rotors verhindert wird. Auf diese Weise kann auch eine Krafft eingestellt werden. Der Antrieb kann somit elektrisch blockiert bzw. eingestellt werden.
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Alternativ oder zusätzlich kann der Antrieb mittels einer Magnetbremse bzw. Motorbremse blockiert werden. Vorzugsweise kann der Rotor blockiert sein, wenn kein Strom fließt.
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Vorzugsweise kann eine Steuerungsvorrichtung vorgesehen sein, mit der die Blockiervorrichtung zum Prüfen und/oder Kalibrieren des Prüfstands blockiert wird. Beispielsweise kann die Magnet- bzw. Motorbremse zum Prüfen und/oder Kalibrieren des Prüfstands über die Steuerungsvorrichtung aktiviert bzw. deaktiviert werden.
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Die Erfindung betrifft auch eine Verwendung einer erfindungsgemäßen Blockiervorrichtung zum Prüfen und/oder Kalibrieren eines Prüfstands. Es war überraschend, dass beispielsweise eine Motorbremse, welche beim Ein- und Ausfahren eines Kraftfahrzeugs aktiviert werden kann, auch zum Prüfen und/oder Kalibrieren des Prüfstands verwendet werden kann.
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Der Antrieb kann folglich blockiert werden, um einen Prüfstand zu prüfen und/oder zu kalibrieren.
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Ferner betrifft die Erfindung einen Antrieb zum Antreiben einer Prüfrolle eines Prüfstands. Der Antrieb umfasst einen Stator und einen Rotor.
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Zudem umfasst der Antrieb eine, insbesondere erfindungsgemäße, Blockiervorrichtung, die dazu ausgebildet ist, eine Relativbewegung zwischen dem Stator und dem Rotor des Antriebs zumindest vorübergehend zu unterbinden.
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Ein Antrieb kann somit bereits mit einer Blockiervorrichtung ausgestattet sein. Jedoch können auch vorhandene Antriebe mit einer Blockiervorrichtung nachgerüstet werden.
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Die Erfindung betrifft auch eine Verwendung des Antriebs zum Prüfen und/oder Kalibrieren eines Prüfstands. Zum Prüfen und/oder Kalibrieren eines Prüfstands kann der Antrieb durch die Blockiervorrichtung zumindest vorübergehend unterbunden werden.
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Ferner betrifft die Erfindung einen Prüfstand, insbesondere für Kraftfahrzeuge, welcher zumindest eine Prüfrolle und einen Antrieb für die Prüfrolle umfasst, welcher einen Stator und einen Rotor aufweist.
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Zudem umfasst der Prüfstand eine, insbesondere erfindungsgemäße, Blockiervorrichtung, die dazu ausgebildet ist, eine Relativbewegung zwischen dem Stator und dem Rotor des Antriebs zumindest vorübergehend zu unterbinden.
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Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Prüfen und/oder Kalibrieren eines Prüfstands, bei dem ein Antrieb einer Prüfrolle eines Prüfstands mittels einer, insbesondere erfindungsgemäßen, Blockiervorrichtung zumindest vorübergehend blockiert wird. Mittels einer Messvorrichtung wird eine am Außenumfang der Prüfrolle des Prüfstands wirkende Tangentialkraft gemessen.
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Da der Antrieb blockiert ist, dreht die Prüfrolle nicht durch und eine exakte Messung kann erfolgen.
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Alle hier beschriebenen Ausführungsformen und Bauteile der Vorrichtungen sind insbesondere dazu ausgebildet, nach dem hier beschriebenen Verfahren betrieben zu werden. Ferner können alle hier beschriebenen Ausführungsformen der Vorrichtungen sowie alle hier beschriebenen Ausführungsformen des Verfahrens jeweils miteinander kombiniert werden, insbesondere auch losgelöst von der konkreten Ausgestaltung, in deren Zusammenhang sie erwähnt werden.
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Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Prüfstands,
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2 eine schematische Darstellung einer Prüfvorrichtung,
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3 eine Perspektivansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antriebs,
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4 eine Seitenansicht des Antriebs gemäß 3, und
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5 eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antriebs.
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Zunächst ist zu bemerken, dass die dargestellten Ausführungsformen rein beispielhafter Natur sind. Insbesondere können stets zwei Prüfrollen vorgesehen sein. Die Merkmale einer Ausführungsform können auch beliebig mit Merkmalen einer anderen Ausführungsform kombiniert werden.
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Enthält eine Figur ein Bezugszeichen, welches im unmittelbar zugehörigen Beschreibungstext nicht erläutert wird, so wird auf die entsprechenden vorhergehenden bzw. nachfolgenden Ausführungen in der Figurenbeschreibung Bezug genommen. So werden für gleiche bzw. vergleichbare Bauteile in den Figuren dieselben Bezugszeichen verwendet und diese nicht nochmals erläutert.
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1 zeigt einen Prüfstand 10 mit einer Prüfrolle 12, welche an einer als Arm 14 ausgebildeten Welle drehbar um eine Drehachse D gelagert ist. Für die Welle 14 sind mehrere Lager 16 vorgesehen. Die Welle 14 bildet einen Rotor eines Antriebs 18, welche angetrieben werden kann.
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Der Antrieb 18 umfasst ein Gehäuse 19, welches als Stator ausgebildet ist.
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Auf der Prüfrolle 12 ist ein Rad 20 eines Kraftfahrzeugs gezeigt, welches an einem Kraftübertragungsbereich 22 Kraft auf die Prüfrolle überträgt.
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Der Antrieb 18 samt Welle 14 ist pendelnd gelagert. Ein Sensor 24 dient hierbei als Gegenstütze. Die Kraft wird am Sensor 24 über eine Drehmomentmessung bestimmt. Wird das Rad 20 beschleunigt oder gebremst, wird die dabei entstehende Kraft über den Kraftübertragungsbereich 22 auf die Prüfrolle 12 übertragen. Diese Kraft wird über den Sensor 24 gemessen.
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Der Sensor 24 ist mit einem Messverstärker 26 verbunden, welcher wiederum mit einer Messdatenverarbeitungsvorrichtung 28 verbunden ist. Die Messdatenverarbeitungsvorrichtung 28 weist eine Schnittstelle 30, z.B. eine ASA-Schnittstelle, sowie eine Messanzeige 32 auf.
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Der Messverstärker 26 und die Messdatenverarbeitungsvorrichtung 28 sind Teil einer elektrischen Messkette 34.
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Die drehmomentbasierte Messung benötigt das Verhältnis eines ersten Hebels L1 zu einem zweiten Hebel L2. Der erste Hebel L1 erstreckt sich von der Drehachse D der Prüfrolle 12 bis zum Kraftübertragungsbereich 22 auf der Rollenoberfläche. Der zweite Hebel L2 erstreckt sich von der Drehachse D der Prüfrolle 12 zur Gegenstütze 24. Die Kraft an der Gegenstütze 24 ergibt sich dadurch im Verhältnis von L1 zu L2.
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Bisher wird zum Kalibrieren direkt am Sensor 24 eine Referenzkraft eingeleitet. Die realen mechanischen Hebel L1 und L2 werden dabei nicht mit berücksichtigt. Diese werden einmalig berechnet und als gegeben hingenommen. Es wird somit lediglich die elektrische Messkette 34 ab dem Sensor 24 kalibriert. Eine Änderung des Verhältnisses des ersten Hebels L1 zum zweiten Hebel L2 wird hingegen nicht berücksichtigt. Das Verhältnis ändert sich in der Praxis jedoch häufig, da die Prüfrolle 12 im Laufe der Zeit abgefahren wird.
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2 zeigt eine Vorrichtung zum Prüfen und/oder Kalibrieren eines Prüfstands 10, bei der die zu messende Tangentialkraft F unmittelbar abgegriffen wird.
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Eine als Band 36 ausgebildete Messhilfe ist an einem Ende über eine Befestigungsvorrichtung 38 mit der Prüfrolle 12 verbunden und zumindest abschnittsweise um die Prüfrolle 12 geschlungen.
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Am anderen Ende ist das Band 36 mit einer als Zugkraftmesser ausgebildeten Messeinheit 40 einer Messvorrichtung 42 verbunden.
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Die Messvorrichtung 42 umfasst auch eine Krafterzeugung 44. Die Krafterzeugung 44 kann eine Regelung umfassen.
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Zunächst wird eine Kraft am Umfang der Prüfrolle 12 eingekoppelt. Dabei wird eine Prüfrolle 12 mittels der Krafterzeugung 44, z.B. einer Spannvorrichtung, insbesondere einer Hydraulik, eines elektrischen Antriebs, eines Linearmotors oder eines Spindelantriebs, mit Kraft beaufschlagt. Die Tangentialkraft F an der Rollenoberfläche entspricht dann exakt der Kraft, die mit dem Prüfstand 10 erfasst werden soll. Bei dieser Methode entspricht die eingeleitete Kraft der anzuzeigenden Kraft.
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Der Antrieb 18 für die Prüfrolle 12 wird im Inneren mittels einer Blockiervorrichtung, welche im Zusammenhang mit den 3 bis 5 näher erläutert wird, blockiert, damit sich die Prüfrolle 12 bei Kraftaufbringung auf das Band 36 nicht drehen kann.
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Wird am Band 36 gezogen, wird an der Rollenoberfläche eine tangentiale Kraft am wirksamen Umfang der Prüfrolle 12 eingeleitet. Da der Antrieb 18 für die Prüfrolle 12 blockiert ist, wird diese Tangentialkraft F direkt an die Messeinheit 40 übertragen.
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Wird am Band 36 z.B. mit 500 N gezogen, muss auch der Sensor 24 des Prüfstands 10 diesen Wert anzeigen und zwar unabhängig vom Verhältnis des ersten Hebels L1 zum zweiten Hebel L2. Bei der Kalibrierung wird folglich auch ein sich verändernder Rollendurchmesser mit berücksichtigt.
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So kann die gesamte Messkette von der Rollenoberfläche bis zur Messanzeige 32 präzise justiert bzw. kalibriert werden.
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3 und 4 zeigen einen Antrieb 18 zum Antreiben der Prüfrolle 12. Ein Rad 20 kann auf der Prüfrolle 12 aufstehen. Die Tangentialkraft F an der Rollenoberfläche kann gemessen werden.
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Der Antrieb 18 umfasst einen Motor 46 und ein im Gehäuse 19 angeordnetes Getriebe 48.
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Der Sensor 24 mit am Antrieb 18 fixierter Kraftaufnahme und Gegenstütze, die als Festlager ausgebildet sein kann, ermittelt bei einem normalen Prüfvorgang die darauf wirkende Kraft.
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Der Antrieb 18 samt Prüfrolle 12 wird über drei Lager 16 abgestützt. Alternativ können auch mehr oder weniger Lager 16 vorgesehen sein.
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Über ein Kettenrad 50, welches einen Rotor bildet, kann eine zweite, nicht dargestellte Prüfrolle angeschlossen werden.
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Die Verbindung zwischen der Welle 14 des Antriebs 18 und der Welle der Prüfrolle 12 kann als Welle-Nabe-Verbindung mit einer Passfeder realisiert sein. Die Wellen 14 können dadurch kraft- und formschlüssig verbunden werden.
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Beispielhaft sind vier mögliche Blockiervorrichtungen 52 dargestellt, welche dafür sorgen, dass sich der Rotor 14, 50 während des Prüfens und/oder Kalibrierens des Prüfstands 10 nicht relativ zum Stator 19 dreht.
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Ohne eine Blockiervorrichtung 52 würde die Prüfrolle 12 durchdrehen und am Motor 46 würde keine Gegenkraft entstehen, da sich die Welle 14 frei mitdrehen würde.
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Durch die Blockiervorrichtung 52 kann die Welle 14 des Antriebs 18 gegen das Gehäuse 19 kraftschlüssig fixiert werden. Somit wird eine auf die Welle 14 wirkende Kraft über das Gehäuse 19 auf den Sensor 24 übertragen.
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Ist die Welle 14 gegen das Gehäuse 19 fixiert und der Motor 46 starr mit dem Getriebe 48 verbunden, wird eine tangential wirkende Kraft auf die Prüfrolle 12 direkt auf den Sensor 24 übertragen.
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Mögliche Positionen der Blockiervorrichtung 52 sind in 4 dargestellt.
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Beispielsweise kann die Blockiervorrichtung 52 an einer Stummelwelle 14 zwischen Motor 46 und Lager 16 vorgesehen sein. Die Stummelwelle 14 kann gegen das nicht dargestellte Gehäuse des Motors 46 fixiert werden. Dazu kann beispielsweise eine Bohrung mit einem Splint vorgesehen sein. Auch eine ausgefräste Schlüsselweite und/oder eine Klemmvorrichtung kann zur Blockierung herangezogen werden.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Blockiervorrichtung 52 an der dem Getriebe 48 nachgeschalteten Welle 14 angeordnet sein. So kann die Welle 14 gegen das Gehäuse 19 des Getriebes 48 fixiert werden. Dazu kann beispielsweise eine Bohrung mit einem Splint vorgesehen sein. Auch eine ausgefräste Schlüsselweite und/oder eine Klemmvorrichtung kann zur Blockierung herangezogen werden.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Blockiervorrichtung 52 auch das Kettenrad 50 bzw. die Prüfrolle 12 am Gehäuse 19 des Getriebes 48 fixieren. Die Blockiervorrichtung 52 ist insbesondere verwindungssteif.
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Beispielsweise kann um die Prüfrolle 12 eine Manschette gespannt werden, an der ein verschiebbarer Stab angebracht ist. Nach der Montage der Manschette an der Prüfrolle 12 kann der Stab auf einen vordefinierten Punkt am Antrieb 18 geschoben werden. Dadurch wird eine Verriegelung ermöglicht.
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Die Bauteile können beispielsweise kraftschlüssig gegeneinander verschraubt werden. Der Kraftschluss erfolgt somit nicht unmittelbar über die Welle 14 sondern über einen Bypass.
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Bei der Ausführungsform, welche in 5 gezeigt ist, umfasst die Blockiervorrichtung 52 eine als Magnetbremse 54 ausgebildete Motorbremse. Dadurch kann der Antrieb 18 auf elektromagnetische Weise blockiert werden, um den Prüfstand 10 zu Prüfen und/oder zu Kalibrieren.
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Die Lagerung der Magnetbremse 54 bzw. des Antriebs 18 ist nicht dargestellt. Diese kann beispielsweise an einer möglichst steifen Stelle des Motorgehäuses vorgesehen sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Prüfstand
- 12
- Prüfrolle
- 14
- Arm, Welle, Rotor
- 16
- Lager
- 18
- Antrieb
- 19
- Gehäuse, Stator
- 20
- Rad
- 22
- Kraftübertragungsbereich
- 24
- Sensor, Gegenstütze
- 26
- Messverstärker
- 28
- Messdatenverarbeitungsvorrichtung
- 30
- Schnittstelle
- 32
- Messanzeige
- 34
- elektrische Messkette
- 36
- Band, Messhilfe
- 38
- Befestigungsvorrichtung
- 40
- Messeinheit, Zugkraftmesser
- 42
- Messvorrichtung
- 44
- Krafterzeugung
- 46
- Motor
- 48
- Getriebe
- 50
- Kettenrad, Rotor
- 52
- Blockiervorrichtung
- 54
- Motorbremse, Magnetbremse
- D
- Drehachse
- L1
- erster Hebel
- L2
- zweiter Hebel
- F
- Tangentialkraft