DD279311A1 - DEVICE FOR DETECTING AND EVALUATING TORQUE TO WAVES - Google Patents
DEVICE FOR DETECTING AND EVALUATING TORQUE TO WAVES Download PDFInfo
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Abstract
Die Erfindung ist im gesamten Bereich des Maschinenbaus als sensorische Einheit unter dem Gesichtspunkt der Prozesssteuerung und -ueberwachung anwendbar. In die Hohlwelle wird ein Torsionsstab eingefuehrt, dessen Enden mittels Kegelspannelemente in der Welle festgesetzt werden. Im Bereich der Verspannung wird der Torsionsstab zusammen mit der Hohlwelle verdreht (Figur 1). Die sich im Stab aufbauende Torsionsspannung wird durch eine Kerbung oertlich konzentriert und mit Hilfe von Signalwandlern in ein elektrisches Signal umgewandelt und durch eine elektronische Schaltung aufbereitet. Die elektronische Schaltung (Figur 2, Prinzipschaltung) wird in das rotierende und das feststehende System unterteilt. Die Hilfsenergie und das Signal werden zwischen beiden Systemen kontaktlos, induktiv bzw. optisch, uebertragen. Fig. 1The invention is applicable to the entire field of mechanical engineering as a sensory unit from the point of view of process control and monitoring. In the hollow shaft, a torsion bar is introduced, the ends of which are fixed by means of cone clamping elements in the shaft. In the area of the tension, the torsion bar is twisted together with the hollow shaft (FIG. 1). The built-up in the rod torsional stress is concentrated by a notch locally and converted by means of signal transducers into an electrical signal and processed by an electronic circuit. The electronic circuit (Figure 2, principle circuit) is divided into the rotating and the fixed system. The auxiliary power and the signal are transmitted contactless, inductive or optical between the two systems. Fig. 1
Description
Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung und Auswertung von Drehmomenten an Wellen.The invention relates to a device for detecting and evaluating torques on shafts.
Die Anwendung ist im Maschinenbau als sensorische Einheit an Maschinen, beispielsweise Kranen, Spills, Winden möglich.The application is possible in mechanical engineering as a sensory unit on machines, for example cranes, spills, winches.
Bei der Steuerung und Betriebsüberwachung von Maschinen ist die Kenntnis über die tatsächliche Belastung der Maschinenelemente von besonderer Bedeutung. Bei rotierenden Maschinenelementen ist das anliegende Drehmoment ein Maß für die Beanspruchung.When controlling and monitoring the operation of machinery, the knowledge of the actual loading of the machine elements is of particular importance. For rotating machine elements, the applied torque is a measure of the stress.
Neben den elektronischen Geräten müsjen für die Erfassung und Auswertung von Drehmomenten auch die geeigneten Sensoren zur Verfügung stehen.In addition to the electronic devices, the suitable sensors must be available for the acquisition and evaluation of torques.
An derartige Sensoren müssen unter den Bedingungen der industriellen Fertigung folgende Forderungen gestellt werden:The following requirements must be made of such sensors under the conditions of industrial production:
- Der maschinenbauseitige technologische Prozeß darf durch den Einsatz der Sensoren möglichst nicht beeinflußt werden.- The mechanical engineering process must not be affected by the use of sensors as possible.
- Der Sensor muß ebenfalls mit geringem Aufwand industriell herstellbar sein.- The sensor must also be industrially manufacturable with little effort.
- Der Sensor darf keine Laborlösung darstellen. Er muß in einem selbständigen technologischen Prozeß in Serie zu fertigen sein.- The sensor must not be a laboratory solution. It has to be mass-produced in an independent technological process.
- Die Verbindung beider Erzeugnisse darf erst im Montageprozeß erfolgen.- The connection of both products may only take place in the assembly process.
- Ein Austausch des Sensors, bei Ausfall, muß problemlos möglich sein.- Replacement of the sensor, in case of failure, must be possible without any problems.
- Die Betriebs- und Lebensdauer des Sensors muß in der gleichen Größenordnurg liegen, wie die der Maschine. Ausgehend von diesen Forderungen ergeben sich bei don bekannten technischen Lösungen folgende Nachteile:- The operating and service life of the sensor must be in the same order of magnitude as that of the machine. Based on these requirements, the following disadvantages arise in the case of known technical solutions:
- Die Hilfsenergie und das Nutzsignal werden über Schleifringe zu- bzw. abgeführt.- The auxiliary power and the useful signal are supplied or removed via slip rings.
- Die Meßwandler sind auf der Welle angebracht und damit in der Regel mechanischen bzw. chemischen Einflüssen ausgesetzt (z. B. in Getrieben). Die Meßwandler lassen sich nur schwer nachträglich an bereits existierenden Maschinen und Anlagen anbringen.- The transducers are mounted on the shaft and thus usually exposed to mechanical or chemical influences (eg in gearboxes). The transducers are difficult to retrofit to existing machines and equipment.
- Die in der Regel geringe Verdrillung der Welle läßt keine volle Ausnutzung der möglichen Verformung der Meßwandler (Dehnmeßstreifen) zu. Dies führt zu einer geringen Auflösung des Meßsignals und einer hohen Meßunsicherheit.- The usually small twist of the shaft does not allow full utilization of the possible deformation of the transducer (strain gauges). This leads to a low resolution of the measurement signal and a high measurement uncertainty.
- Die Hilfsenergie wird einem chemischen Element entnommen, das beim Meßwandler positioniert wird. Dadurch ergibt sich eine begrenzte Betriebsdauer des Gerätes (Laborlösung).- The auxiliary energy is taken from a chemical element, which is positioned at the transducer. This results in a limited operating time of the device (laboratory solution).
Die Erfindung hat das Ziel, eine Vorrichtung zur Erfassung und Auswertung von Drehmomenten an Wellen zu schaffen, die die Voraussetzung für die Überwachung und Steuerung von Maschinen darstellen.The invention aims to provide a device for detecting and evaluating torques on shafts, which are the prerequisite for the monitoring and control of machines.
Durch die Erfindung ist ns möglich, die Zuverlässigkeit, Lebensdauer und den Gebrauchswert von Maschinenelementen und Anlagen positiv zu beeinflussen.The invention makes it possible to positively influence the reliability, service life and useful value of machine elements and installations.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine meßtechnische und gerätetechnischo Lösung für die Erfassung und Auswertung von Drehmomenten an Wellen zu erbringen.The object of the invention is to provide a metrological and device technology solution for the detection and evaluation of torques on shafts.
Erfindungsmäßig wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß an don o.g. Bauelementen Signale erfaßt und kontaktlos einem Informationsnutzer (z. B. speicherprogrammierbare Steuerung) zur weiteren Verarbeitung zur Verfugung gestellt wird. Damit ist eine der Voraussetzungen für die Automatisierung von Kranen, Spills, Winden usw. gegeben. Der Sensor ist für den Einsatz im Dauerbetrieb geeignet.According to the invention, the object is achieved in that don o.g. Components signals detected and contactless an information user (eg., Programmable logic controller) is provided for further processing. This is one of the prerequisites for the automation of cranes, spills, winches, etc. The sensor is suitable for use in continuous operation.
Ausführungsbeispielembodiment
Die Erfindung wird am schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel (Figur 1) näher erläutert. Das zu messonde Torsionsmoment wird über den Kupplungsflansch 1 und den Nabensitz 2 in die Hohlwelle 3 eingeleitet. Dar Torsionsstab 4 ist an beiden Enden über Kegelspannelemente 7 in der Hohlwelle 3 zentriert und mit dieser kraftschlüssig verbunden. Die Signalwandler 6 (z. B. Dehnmeßstreifen) sind im Rereich einer Kerbung 5 auf dem Torsionsstab 4 aufgebracht. Der Torsionsstab 4 ist einseitig bis zur Korbung oder gänzlich hohlgebohrt. Er wird im Bereich der Kegelspannelemente 7 mit der Hohlwelle 3 zusammen verdreht. Die Verdrehung des Torsionsstabes 4 wird bedingt durch seine Gestaltung auf den Bereich der Kerbung 5 transformiert. Die Länge der Kerbung 5, der Kreisringquerschnitt im Bereich der Kerbung und der Krois- bzw. Kreisringquerschnitt des Torsionsstabes 4 über die Stablänge werden auf die maximale Dehnung der Signalwandler 6 abgestimmt.The invention will be explained in more detail on the schematically illustrated embodiment (FIG. 1). To be measured Torsionsmoment is introduced via the coupling flange 1 and the hub seat 2 in the hollow shaft 3. Dar Torsionsstab 4 is centered at both ends via cone clamping elements 7 in the hollow shaft 3 and connected to this frictionally. The signal transducers 6 (for example strain gauges) are applied to the torsion bar 4 in the region of a notch 5. The torsion bar 4 is unilaterally drilled to baskets or entirely hollow. It is rotated together with the hollow shaft 3 in the area of the cone clamping elements 7. The rotation of the torsion bar 4 is conditionally transformed by its design to the region of the notch 5. The length of the notch 5, the circular ring cross section in the region of the notch and the croissant or circular ring cross section of the torsion bar 4 over the rod length are tuned to the maximum elongation of the signal converter 6.
An einem Ende der Hohlwelle 3 ist ein rotierendes System 9 zentrisch befestigt. Im rotierenden System 9 wird durch ein Wälzlager 10 ein feststehendes System 8 zentriert. Auf dem rotierenden und feststehenden System sind zentrisch eine rotierende Spule 12 bzw. feststehende Spule 11 zur Übertragung der Energieversorgung, die optische Signalübertragung 15 und die elektronischen Baugruppen zur Signalaufbereitung und Codierung 14 bzw. Decodierung 13 angebracht. Die Meß- und Versorgungsleitungen 16 werden im Torsionsstab 5 verlegtAt one end of the hollow shaft 3, a rotating system 9 is mounted centrally. In the rotating system 9, a fixed system 8 is centered by a rolling bearing 10. Centrally mounted on the rotating and stationary system are a rotating coil 12 or stationary coil 11 for transmitting the power supply, the optical signal transmission 15 and the electronic modules for signal processing and coding 14 or decoding 13. The measuring and supply lines 16 are laid in the torsion bar 5
Der Signalflußplan der elektronischen Baugruppen ist in Figur 2 dargestellt. The signal flow diagram of the electronic modules is shown in FIG.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD32488889A DD279311A1 (en) | 1989-01-06 | 1989-01-06 | DEVICE FOR DETECTING AND EVALUATING TORQUE TO WAVES |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| DD32488889A DD279311A1 (en) | 1989-01-06 | 1989-01-06 | DEVICE FOR DETECTING AND EVALUATING TORQUE TO WAVES |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DD279311A1 true DD279311A1 (en) | 1990-05-30 |
Family
ID=5606522
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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Country Status (1)
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|---|---|
| DD (1) | DD279311A1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1989
- 1989-01-06 DD DD32488889A patent/DD279311A1/en not_active IP Right Cessation
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