[发明专利]安装在传递扭矩和/或力的机器部件之间的测量系统

说明书

本发明涉及一种测量系统，其具有平坦的测量元件容座(1)，该测量元件容座(1)具有大致平行的覆盖表面(2)，该测量系统适合安装在传递扭矩和/或力的机器部件之间，具有至少一个压电测量元件(10、20)，测量元件(10)布置在测量元件容座(1)中的贯通开口(3)中。根据本发明，至少一个测量元件(10)以限定的游隙机械地固定在贯通开口(3)中。

技术领域

本发明涉及一种具有平坦的测量元件容座的测量系统，该测量元件容座具有大致平行的覆盖表面，该测量系统适合安装在传递扭矩和/或力的机器部件之间，具有至少一个压电测量元件，其中，测量元件布置在测量元件容座的贯通开口中。此外，本发明涉及一种带有平行的、引入力的边界表面以及周向表面的测量元件，该测量元件具有布置在各边界表面之间的压电测量元件盘。

背景技术

压电传感器或带有多个测量元件的测量系统的一项测量任务是测量两个机器部件之间的力矩和横向力。例如，机器部件可以在待测量点处分别具有法兰。测量系统应设计为尽可能平坦且整体高度低，以便可以理想地省略用于补偿测量系统整体高度的额外的机械调整、例如在轴组件中。系统的各个测量元件必须固定在其测量任务的位置上，以便于组装，并且它们相对于彼此的位置是已知的，可用于后续评估。测量元件机械地夹紧在两个机器部件之间，例如通过相邻法兰的夹紧螺钉。

在该背景下，从EP 0 459 068 B1中已知一种平坦的薄盘力传感器，其安装高度与普通标准垫圈的安装高度相对应，使得该薄盘力传感器可用于螺栓力的动态力测量，为此垫圈的替换是必要的。这使得无需对安装环境进行机械处理即可进行安装。为了不损坏已安装的压电垫圈，使用的测量元件仅测量总螺栓力的部分力，并且该测量元件的直径排除了损坏的风险。为了抑制存在的间隙弹簧层的影响，将测量元件以高机械预张力下焊接到传感器保持件中。然后对表面进行研磨并选择性抛光。然后，测量元件的表面必须涂覆气相沉积层以加强它们的测力部件。一个主要缺点是，将测量元件焊接连接到测量元件容座会把干扰变量引入到测量元件中。此外，测量元件或传感器保持件的材料选择是有限的，因为只有少数材料适合焊接到测量元件。

此外，从DE 43 40 670 C2中已知了一种用于测量作用在机器部件上的力和扭矩的设备。压电压力测量元件布置在中间板中相对应的通孔中，中间板布置在两个机器部件之间。测量元件定位在软的、永久弹性的铸料的中间板的相对应的较大孔中。为了补偿高度差，在测量元件的上方和下方额外提供了平面平行的适配器盘。缺点是测量设备费时的制造，其中，必须在施加了铸料并装配了适配器垫圈后研磨中间板的两侧。此外，无法排除干扰变量通过铸料引入到测量元件中。

发明内容

本发明的目的是改进平坦的测量系统，该测量系统具有保持在测量元件容座中的至少一个上述类型的测量元件，以将测量元件保持在限定位置，其中，很大程度上避免了由于不同的热膨胀以及相邻机器部件的不平整和位置公差而导致的干扰变量的引入。

根据本发明，这是通过在测量元件容座的贯通开口中以限定的游隙机械地固定至少一个测量元件来实现的。

浮动安装补偿了相邻机器部件的不平整和位置公差。此类测量系统的一个或多个测量元件既不通过焊接或粘合接头也不通过弹性铸料连接至测量元件容座，而是以浮动的方式安装(即固定到位并在所有空间方向上有足够的游隙)在贯通开口中，从而不会在测量元件中散布干扰保持力。细微的构件差异可通过测量元件和测量元件容座之间存在的间隙来补偿。

由于没有与测量元件焊接，测量元件容座可以使用不同的材料，比如钢、铝、不同的铝合金或者甚至塑料。

压电测量元件不一定由与相邻机器部件相同的材料制成。为了降低由于不同热膨胀产生的负面影响，用与相邻机器部件相同的材料制造测量元件容座是有利的。

根据本发明，至少一个测量元件在其周向表面上具有结构，该结构接合在贯通开口的周向壁上对应的结构中，在平行于覆盖表面/或垂直于测量元件容座的覆盖表面的至少一个空间方向上有游隙，其中，使用了不同的实施例变型。