DE1498210A1

DE1498210A1 - Measuring gear

Info

Publication number: DE1498210A1
Application number: DE19651498210
Authority: DE
Inventors: Klemens Maurer
Original assignee: GEC Sunvic Regler GmbH
Current assignee: Actemium Cegelec Services GmbH
Priority date: 1965-09-24
Filing date: 1965-09-24
Publication date: 1969-03-27

Description

Me#ge@riebe Die Erfindung betrifft ein Xeßgetriebe zur Übertragung der Bewegung eines treibenden Getriebegliedes auf ein getriebenes, sich in Abwälzstellung zu dem treibenden Getriebeglied angeordneten Getriebeglied, wobei wenigstens eines der Getriebeglieder eine Drehbewegung ausführt. Me # ge @ gears The invention relates to a measuring gear for transmission the movement of a driving gear member on a driven one in the rolling position to the driving gear member arranged gear member, wherein at least one the transmission link executes a rotary movement.

Xeßgetriebe sind dabei Getriebe, welche dazu dienen, einen mecha-@ischen Me#ausschlag zu über- oder untersetzen oder beispielsweise die geradlinige Bewegung eines Me#gliedes in eine Drehbewegung (oder umgekehrt) umzusetzen0 Üblicherweise sind das kraftschltlssice Getriebe, die mit Zahnotengen, Zahnrädern, Schnecken und Schneckenrädern o.dgl. aufgebaut sind. Es kommt dabei auf hohe Präzision der Übertragung an. Außerdem atehen häufig nur geringe Stelikräfte zur Verfugung. Dabei macht sich bei den vorbekannten Getrieben die Reibung zwischen den Zähnen o.dgl. nachteilig bemerkbar. Solche Reibung flihrt zu einer Hysterese der Meßanzeige. Wenn man auch Wellen hinreichend reibungsarm lagern kann, so beatimmen doch Reibungskräfte in der Verzahnung häufig die Grenze für die Meßgenauig keit einer Meßanordnung.Xeß gears are gears which serve to create a mechanical Me # rash to increase or decrease or, for example, the straight line movement converting a measuring element into a rotary movement (or vice versa) 0 Usually are the power lock gears that use Zahnotengen, cogwheels, worms and Worm gears or the like. are constructed. It depends on the high precision of the transmission at. In addition, there is often only little stilting power available. It makes itself in the known gears, the friction between the teeth or the like. disadvantageous noticeable. Such friction leads to a hysteresis of the measuring display. If you too Can support shafts with sufficiently low friction, frictional forces in the toothing often the limit for the measuring accuracy of a measuring arrangement.

Der Erfindung liegt daher in erster Linie die Aufgabe zugrunde, die Reibung in einem Meßgetriebe der eingangs erwähnten Art, zu verringern.The invention is therefore primarily based on the object To reduce friction in a measuring gear of the type mentioned.

Die Erfindung besteht darin, daß die Getriebeglieder regelmäßig Verhalten mit gleichen Moduln unterschiedliches magnetisches aufweisen und Mittel zur Erzeugung eines Magnetflusses über die beiden Getriebeglieder vorgesehen sind.The invention consists in the fact that the transmission links behave regularly with the same modules have different magnetic and means for generating a magnetic flux are provided via the two gear members.

Es wird durch die Erfindung also eine Art "magnetisches Zahnrad" geschaffen, Bei einer Bewegung des treibenden Getriebegliedes verlagert sich infolge des räumlich unterschiedlichen magnetischen Verhaltens dieses Getriebegliedes der über die beiden G8triebeglieder verlaufende Magnetfluß. Dieser Magnetfluß verläuft ja Jeweile Uber die Pole oder magnetisch besser leitenden Abschnitte0 Hierbei wird das getriebene Getriebeglied durch magnetische Kräfte Mitgenommen. Es sucht mit aeinen Polen oder magnetisch besser leitenden Abschnitten den entsprechenden Teilen des treibenden Getriebegliedes zu folgen und die Kraftlinien möglichst zu verkürzen.The invention thus creates a kind of "magnetic gear", When the driving gear member moves, it is spatially displaced as a result of the different magnetic behavior of this gear member of the two G8 drive members running magnetic flux. This magnetic flux runs over each time the poles or magnetically better conductive sections0 Here the driven Gear link taken along by magnetic forces. It looks for a Pole or magnetically better conductive sections the corresponding parts of the driving To follow the transmission link and to shorten the lines of force as much as possible.

Infolge der Abwälzbewegung wird Jedoch hierbei der Luft spalt zunehiend vergrößert, während aich gleichzeitig die nächstfolgenden Pole oder magnetisch leitenden Teile der beiden Getriebeglieder einander annähern. Dieee uebernehmen Jetzt die beschriebene Mitnahmefunktion in der gleichen Weise. Das ist analog einem Zahnradgetriebe, bei welchem das eine Zahnpaar außer Eingriff kommt und dafür die nächatfolgenden Zähne sich einander anlegen. Man erhält somit mit der vorliegenden Erfindung ein Meßgetriebe, welches wie ein rein mechanisches Getriebe iunktioniert, bei welchem aber Jede Zahnreibung vermieden wird. In gleicher Weise wie man ein Zahnradgetriebe nach bilden kann, kann man natürlich auch einen "magnetischen Schneckentrieb" aufbauen.As a result of the rolling movement, however, the air gap is increasing enlarged, while at the same time the next following poles or magnetically conductive Approach parts of the two transmission links. Now take over the described take-away function in the same way. This is analogous to a gear transmission, in which one pair of teeth disengages and the next following one Teeth lay against each other. One thus obtains with the present invention a Measuring gear, which functions like a purely mechanical gear, in which but any tooth friction is avoided. In the same way as you would a gear train You can of course also build a "magnetic worm drive".

Die Erfindung bietet gegenüber mechanischen Meßgetrieben noch einen weiteren wesentlichen Vorteil. Die Erfindung ermöglicht es nämlich, daß die Getriebeglieder in durch eine nichtmagnetische Trennwand getrennten Raumen angeordnet sind0 Man kann also mit einem nach der Erfindung aufgebauten Meßgetriebe gleichzeitig eine magnetische Durchfahrung auf bauen.Compared to mechanical measuring gears, the invention offers another one another significant advantage. The invention makes it possible that the gear members are arranged in rooms separated by a non-magnetic partition 0 Man can therefore with a measuring gear constructed according to the invention at the same time build magnetic penetration.

Es sind an sich magnetische lurchführungen bekannt, Diese sind aber nach Art einer magnetischen Kupplung aufgebaut: Der Magnetfluß verläuft ständig durch die gleichen Teile vontreibendem und getriebenen Glied und es erfolgt keine zahnradartige Abwälzbewegung, bei welcher nacheinander über die verschiedenen aufeinanderfolgenden magnetischen Teile der Getriebeglieder verläuft.Magnetic bushings are known per se, but these are built like a magnetic coupling: The magnetic flux is constant by the same parts of the driving and driven link and there is none gear-like rolling movement, in which one after the other over the various successive magnetic parts of the transmission links runs.

Die erfindung kann auf verschiedene Weise verwirklicht werden.The invention can be implemented in various ways.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Abbildungen dargestellt und im folgenden beschrieben : Fig. 1 ist eine Schnittansicht einer ersten Ausführungform der Erfindung.Some embodiments of the invention are shown in the figures and described below: Fig. 1 is a sectional view of a first embodiment of the invention.

Fig. 2 ist ein Schnitt längs der Linie II-II von Fig. 1 Fig. 3 ist ein Schnitt längs der Linie III-III von Fig. 1 und zeigt die Anordnung der Magnetpole. Fig. 2 is a section along line II-II of Fig. 1 is fig a section along the line III-III of Fig. 1 and shows the arrangement of the magnetic poles.

Fig. 4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, Bei dem Ausührungsbeispiel nadh Fig. 1 bie 3 wird eine geradlinige Bewegung, in eine Drehbewegung umgesetzt. Es handelt eich also um ein Analogon LU Zahnetange und Ritzel, Gleichzeitig erfolgt eine magnetische Durchführung aus einem Druckraum in die Atmosphäre. Fig. 4 shows a second embodiment of the invention, In which Embodiment nadh Fig. 1 to 3 is a rectilinear movement into a rotary movement implemented. So it is an analogue LU rack and pinion, at the same time a magnetic lead-through is carried out from a pressure chamber into the atmosphere.

Mit 10 ist ein Rohr auu unmagnetischem werkstoff, z.B. nichtmagnetischem rostfreiem Stahl, bezeichnet, welches einen Druclcraum 11 abschlie#t. In dem Rohr 10 ist ein gerades Meßglied 12 axialbeweglich, geführt. Dieses Me#glied 12 besteht aus einen unmagnetischen Rohr 13, vorzugsweise ebenfalls aus nichtmagnetischem rostfreiem Stahl. Auf diesem Rohr 13 sitzen in regelmä#igen Abständen voneinander Ringe 14 aus Weicheisen o.dgl.. Dieses Me#glied 12 bildet das treibende Gotriebeglied. Seine lineare axiale Bewegung soll in eine nrehbewegung eines getriebenen Getriebegliedes 15 umgesetzt und zOBo auf einen damit verbundenen Zeiger oder einen Potentiometerschleifer ütertragelll werden, Dieses getriebene Getriebeglied weist zwei parallele, durch die Welle oder Nabe 16 miteinander ver bundene Schwiben 17,18 auf. Wie aus Fig. 1 und 3 ersichtlich ist, weisen die Scheiben 17 und 18 innen eine Vielzahl von regelmä#ig auf den Umfang verteilten und in ihrer Polarität alternierendon Magnetpolen N und S auf. mit den äu#eren Seiten sind Weicheisenacheiben 19 und 20 für den magnetischen Rückschlu# vorgesehen. Die Magnetpole N und S der beiden Scheiben sind so angeordnet, da# Jeweils ein Nordpol der Scheibe 17 einen Siidpol der Scheibe 18 gegenüberliegt und umgekehrt. ner magnetische Kraftflu# verläuft im Bereich des Getriebegliedes 1 vem Nordpol zum Südpol über die Weicheisenringe 14, wie das im linken Teil von Fig. 2 dargestellt ist, Wenn das Getriabeglied 2 nach oben bewegt wird, dann verlagert eich der Magnetflu# zunachst mit dem Weicheisenring 14 nach oben und die Magnetpole N Iind S suchen dem zu folgen, und die magnetischen Kraftlinien möglichst kurz zu halten Das getriebeglied 15 dreht sich also um Uhrzeigersinn in Fig. 1. Gleichzeitig kommt dabei aber der nächstfolgende Weicheisenring 14' (Fig.1) stärker in den Bereich de zugehör@gen Pole, so daß dann eim magnetischer KraftfluB über diesen @elcheisenring 14' verläuft, wel-her denn mehr und mehr die Funktion des Ringes 14 und der mit diesem zusammenwirkenden Pole übernimmt. Die zwischen den Polen N und 5 verlaufenden Felder stellen gewissermaßen die Lücken eines "magnetischen Zahnrades" dar, ciie Weicheisenringe dagegen die Zähne einer man netischen Zahnstange". Es müssen natürlich die Moduln von Zahnrad und Zahnstange übereinstimmen. Da man nur eine gerade Polzahl an jeder Scheibe (zu jeden Nordpol einen Südpol) vorsehen kann,kann man magnetisch aktive "Zahnräder" nur mit einer geraden Anzahl von Zähnen vorseheno Mit einer Anordnung der beschriebenen Art wurde in einem praktisch ausgeführten Versuchsmuster eine hohe Linearität zwischen der linearen Bewegung des Teiles 12 und der Drehbewegung des Teiles 15 festgestellt, die unter # 0,2 % lag.With 10 a pipe is made of non-magnetic material, e.g. non-magnetic stainless steel, which closes a pressure chamber 11. In the pipe 10, a straight measuring member 12 is axially movable, guided. This measuring member 12 consists from a non-magnetic tube 13, preferably also made from non-magnetic stainless steel Stole. Rings 14 are seated on this tube 13 at regular intervals from one another made of soft iron or the like .. This measuring member 12 forms the driving gothic member. His linear axial movement is intended to translate into a rotary movement of a driven gear member 15 implemented and zOBo on a connected pointer or a potentiometer wiper üttragelll be, This driven gear member has two parallel, through the shaft or hub 16 connected to each other Schwiben 17,18. As shown in Fig. 1 and 3 can be seen, the disks 17 and 18 have a large number of regularly distributed over the circumference and alternating in their polarity of magnetic poles N and S on. with the outer sides there are soft iron disks 19 and 20 for the magnetic Conclusion provided. The magnetic poles N and S of the two disks are arranged so since # In each case a north pole of the disk 17 lies opposite a south pole of the disk 18 and vice versa. A magnetic flux of force runs in the area of the gear element 1 from the north pole to the south pole via the soft iron rings 14, like the one in the left part of Fig. 2 is shown when the transmission member 2 is moved upwards, then displaced Calibrate the magnetic flux first with the soft iron ring 14 upwards and the magnetic poles N Iind S try to follow this and keep the magnetic lines of force as short as possible hold The gear member 15 rotates clockwise in Fig. 1. Simultaneously However, the next following soft iron ring 14 '(FIG. 1) comes more into the area The corresponding poles, so that a magnetic force flow then over this elche iron ring 14 'runs, wel-her then more and more the function of the ring 14 and the Pole cooperating with it takes over. The one between the poles N and 5 running fields represent, so to speak, the gaps of a "magnetic gearwheel" represents, on the other hand, the soft iron rings are the teeth of a man-netic rack ". It Of course, the modules of the toothed wheel and rack must match. Since you only can provide an even number of poles on each disc (a south pole for each north pole) magnetically active "gears" are only provided with an even number of teeth An arrangement of the type described has been implemented in practice Test pattern a high linearity between the linear movement of the part 12 and the rotational movement of the part 15 was found to be less than # 0.2%.

Bei der Ausführungsform nach Pi. go 4 sind zwei "Zahnräder" 21, 22 miteinander in Eingriff, Diese bestehen aus Scheiben mit radialen Magnetpolen N und S, die nebeneinander einander fast berührend gelagert sind, se daß zwischen ihnen ein geringe@ Luftspalt gebildet wird, In diesem Luftspalt kann eine unmagnetische Trennwand 23 angeordnet sein, die z.B. einen Druckraum von dpr Atmosphäre trennt.In the embodiment according to Fig. Go 4 there are two “gears” 21, 22 meshing with each other, these consist of disks with radial magnetic poles N. and S, which are stored next to each other almost touching each other, se that between a small @ air gap is formed in them, in this air gap a non-magnetic Partition 23 may be arranged, which e.g. separates a pressure space from the atmosphere.

Innen weisen die Scheiben 21,22 W*icheisenringe 25 auf, über welche die Magnetpole zur Erhöhung des Wirkungsgrades magnetisch rückgeschlossen werden. Die Zahnräder kennen natürlich ungleiche Zähne zahlen haben, Man kann die geschilderten Anordnungen in mancherlei Form abwandeln und magnetische Analoga zu Schnecken- oder Kegelradtrieben schaffen.Inside, the disks 21, 22 have W * iron rings 25 over which the magnetic poles are magnetically inferred to increase the efficiency. The gears know of course have unequal teeth numbers, one can do the described Modify arrangements in various forms and magnetic analogues to snail or Create bevel gears.

In Verbindung mit Spannbandlagerungen kann man mit der Erfindung praktisch völlig reibungsfreie Getriebe erzielen.In connection with tension band bearings, the invention can be used in practice achieve completely frictionless gears.

Die Magnetkraft nimmt mit zunehmender Temperatur im hier zulässigen Bereich linear al Bei Abkühlung wird die ursprüngliche Magnetkraft reproduzierbar präzis wieder erreicht. Das gilt auch bei vielen Temperaturwechseln. Das gestattet es, durch temperaturempfindliche Glieder, beispielsweise Bimetallelemente, den Luftspalt, welcher ja der magnetischen Fluß ebenfalls verändert, so ZU variieren, daß hierdurch die Temperaturabhängigkeit der Magnetkraft im wesentlichen kompensiert wird. Durch die aktiven Magnetelemente (Magnetpole N,S) können außerdem elektrische, hydraulische oder pneumatische Schalter,z.B. Reed-Kontakte, betätigbar sein.The magnetic force increases with increasing temperature within the permissible range Range linear al When cooling down, the original magnetic force reproducible precisely achieved again. This also applies to many changes in temperature. That allows it, through temperature-sensitive elements, e.g. bimetal elements, the air gap, which yes the magnetic flux also changes, so TO vary that thereby the temperature dependence of the magnetic force is essentially compensated. By the active magnetic elements (magnetic poles N, S) can also be electrical or hydraulic or pneumatic switches, e.g. Reed contacts, can be actuated.

Claims

Claims S measuring gear for transmitting the movement of a driving gear member on a driven, in Abwälzatellung to the driving Gear member arranged gear member, wherein at least one of the gear members executes a rotary movement, characterized in that the gear members (12,15,21,22) regularly alternating with the same modules different magnetic behavior have and that means (N, S) for generating a magnetic flux over the two Gear members are provided.

2.) idengetiiebe naoh claim 1, characterized in that the a gear member regularly alternating magnetic poles (N, S) of different polarity haben0 3.) measuring gear according to claim 2, characterized in that the angere Transmission link regularly alternating magnetically conductive and magnetically non-conductive Zones (14) has 4.) Mega gear according to Anepruch 2, characterized in that both gear members (21,22) regularly alternating magnetic poles (N, E3) of different Have polarity (Fig. 4).

Measuring gear according to one of Claims 1 to 4, characterized in that dc is a straight straight line moving element (12) to one of the gear members, 6.) Measuring gear according to claim 5, characterized in that the straight gear member a tube (13) made of non-magnetic material, for example non-magnetic stainless steel Steel, with soft iron rings (14) arranged thereon at regular intervals.

7.) measuring gear according to claim 5 or 6, characterized in that the gear member (15) executing a rotary movement of two connected to one another parallel and equiaxed levitation (17,18) is formed, between which the rectilinear moving element (12) is arranged and the regularly alternating magnetic poles (N, S) in such a way that in each case one Sltdpol (S) of the one disk has a north pole (g) faces the other disk and vice versa.

8.) measuring gear according to claim 2, characterized in that two discs (21,22) arranged next to one another and rotatable about axes that are parallel to one another provided with regularly alternating magnetic poles (N, S) of different polarity are.

9.) Measuring gear according to one of claims 1 to 8, characterized in that that the gear members are separated in by a non-magnetic partition (10,23) Spaces' are arranged.

10.) measuring gear according to claim 9, characterized in that # the a space is a pressure space (11) 11.) Measuring gear according to one of claims 1 to 10, characterized in that a temperature-sensitive actuator Air gap in the magnetic circuit to compensate for the temperature dependence of the Magnetic forces is changeable.

12.) Me # transmission according to one of claims 1 to 11, characterized in that that by active magnetic elements of the gear members at the same time directly magnetic controlled electrical, hydraulic or pneumatic switches (e.g. reed contacts) are actuated.