技术领域
[0001] 本发明涉及一种力测量设备，用于综合测量尤其径向压力机或夹头的至少三个在中心作用的径向力，它包括与测量轴线同心、具有至少一个应变件的应变件装置。
相关背景技术
[0002] 在许多工业应用中，尤其涉及径向压力机和夹头，可以在中心，亦即朝中心测量轴线，作用三个或更多个径向力。在径向压力机中，出现的这些径向力可例如由现有的一些压钳确定。有必要获知所述径向力它们在空间综合测量意义上的总体，并由此能确定一个体现叠加所作用的径向力的作用力。
[0003] 由DE68915875T2已知一种设备，用它将流动介质沿径向作用在肋状保持架的多个肋上的力，转换为与肋耦合的压杆的增强的轴向作用力。为了将径向力转换为轴向力，肋借助弹簧预紧，弹簧的弹性紧度随时间逐渐减小。这同样适用于用弹性材料制成的肋。借助压杆的轴向力可以操纵开关。DE68915875T2尚未启示将该设备使用于力测量。而且这种设备也不能良好地适用于测量力，因为众多弹性元件的挠性对测量精度起不利的作用。此外，按该发明的这些肋很弱，它们不能承受大的力量。尤其当如作为替代方式同样应设置的这些肋能相互回转地固定时，此设备没有能力能经受住并能测量如它们例如在径向压力机中或在使用夹头时出现的那种大的力。
[0004] DE4025353A1公开了两个基本上圆柱形的传感器，用于测量垂直作用在它们各自外表面上的力。在这里规定，传感器例如推入一个孔内，以便在其中连续测量径向力的变化。按一种实施形式，传感器为此有对径向力产生反应的管状 压电双晶体。这种方案非常昂贵。按另一种实施形式，采用一种注油的传感体。若径向力作用在传感体上，则处于其内部的油经受压力改变，通过压阻式传感器传输这种压力改变。为了通过所说明的这两个传感器测量力，需要机电转换装置，不可能用纯机械装置直接测量。此外，这些传感器更适用于长期动态的力变化，而不那么适用于短时改变的径向力，如在径向压力机或夹头中出现的那样。
[0005] 通过US4259863A展示了一种非常昂贵的设备，用于借助多个传感器和弹簧，测量在x、y和z轴内以及围绕这些轴的力和弯矩。然而该设备只是有严格条件限制地适用于检测径向力。
[0006] 在这方面还有DE10051010A1和EP419129构成本发明其他的背景技术，不过并没有呈现前言提及类型的应变件装置。通过DE10051010A1展示了一种力测量工具，其中将两个杆匹配于四芯压头的挤压几何结构，在挤压时这两个杆作用在压力传感器上。EP0419129A1展示了一种压力机，它有设置在压力机内的力测量设备，例如应变测量带。
[0007] 援引的这些设备中没有一个能在前面提及的意义上以令人满意的方式用简单的装置实施准确而可靠地综合测量，尤其在径向压力机或夹头中。
具体实施方式
[0035] 图1表示按本发明的力测量设备1，用于测量垂直于测量轴线M在中心作用的径向力FR。应变件装置包括唯一的一个应变件，它由在中心的应变套筒2构成。力测量设备1还包括八个沿周向彼此间隔的加压件3。力测量设备1在图1中处于不加载状态，也就是说，没有外部径向力FR作用在加压件3上(FR＝0)。
[0036] 应变套筒2在端侧分别与一个扩张件4连接，在这里，应变套筒2与扩张件4构成一件式的单元，以及扩张件4设计为端部盘的形式。由应变套筒2和扩张件4组成的单元用一种弹性模量小于加压件3的材料制成。加压件3通过加压斜面5支承在扩张件4的对应的滑动斜面6上。滑动斜面6在这里设计为彼此成镜像的形态。
[0037] 在图1中通过垂直于测量轴线M的虚线，暗示在应变套筒2与扩张件4之间的过渡区。这些过渡区通过滑动斜面的内端确定，此内端作为加压件3的加压斜面5在最里面的作用点。加压斜面5和滑动斜面6是对应的平面以及朝测量轴线M收敛。扩张件4通过滑动斜面6有比应变件2大的径向尺寸。
[0038] 在图1中表示在左边的那个扩张件4上，通过固定装置8间接固定形式上为传输杆7的传输件。测量传感器9作用在图1中表示在右边的那个扩张件4与传输件7之间，它设计为能测量作用在传输杆9上的轴向力。销柱10可以插入测量传感器9的套管11内以及可从其中抽出。销柱10通过图中没有表示的弹簧预紧在抽出的位置上，并将其端侧12接触传输杆7的对应的端侧13。当传输杆7朝背对销柱10的方向移动时，销柱10被弹簧跟踪，此时传输杆7的位置改变，以及由此也能获知作用在其上的轴向力，并可以通过量测表18指示该轴向力。这相应地适用于传输杆7朝相反方向的运动。
[0039] 在每个加压件3上可以传送一个径向力FR。若将径向力FR传给加压件3，则后者沿径向垂直于测量轴线M移动。在这种情况下，加压件3的加压斜面5在扩张件6的滑动斜面4上滑动。扩张件4以及还有应变套筒2，因而沿轴向、横向于径向力FR的方向，或沿测量轴线M和平行于测量轴线M的方向伸展一段距离，这一距离与叠加的作用在加压件上的径向力FR成比例。传输杆7与固定装置8一起沿轴向向左运动。销柱10从套管11抽出与传输杆7及固定装置8相同的距离。
[0040] 每个加压件3在端侧通过保险件14来保证位置固定。为此，加压件3在两侧的端侧沿轴向钻孔。扩张件4有对应的轴向孔。在加压件3和扩张件4的对应的孔中插入保险销15，它有比加压件3和扩张件4的孔径小的外径，由此使加压件3带有径向间隙地保证位置固定。此外，力测量设备还在两侧的端侧各有一个把手16、17。
[0041] 图2a和图2b表示按本发明的力测量设备1另一种实施形式，它没有应变套筒，而是总共有八个应变杆19，它们分别设置在同样总共八个加压件3的两个之间，并与加压件3有周向间距。为了能看得更加清楚，在图2a和图2b中仅各有一个应变杆19和一个加压件3加上标记。应变杆19平行于测量轴线M延伸，并在两侧的端侧分别与扩张件4连接成一体。应变杆19与加压件它们在总体上构成基本上八角形的横截面。按与图1类似的方式，通过在图2a和图2b中没有表示的加压斜面和滑动斜面，可以将在加压件3上的径向力FR传送给扩张件4，并因而可以转换为与径向力垂直的轴向力，类似于在图1中表示的实施形式，它们在力测量设备1内部测量并可通过量测表18指示。此外，在图2a中还表示把手16和固定装置8，以及在图2b中还表示了传输杆7，它们有与按图1所示实施形式中相应的把手16和传输杆7相同的特征。
