DE1573640C

DE1573640C -

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Publication number: DE1573640C
Application number: DE19651573640
Authority: DE
Priority date: 1964-04-18
Filing date: 1965-04-15
Publication date: 1973-08-30

Description

winkel im Meßbereich des Drehmomentmessers innerhalb eines vorbestimmten Winkelbereichs verbleibt. .angle remains within a predetermined angular range in the measuring range of the torque meter. .

Die erfindungsgemäßen Merkmale haben zur Wirkung, daß sich der Torsionswinkel stets automatisch so einstellt, daß der einfach und genau meßbare Erregerstrom stets ein Äquivalent des gerade übertragenen Drehmoments darstellt. Eine temperaturbedingte oder durch andere Ursachen hervorgerufene Änderung der elektrischen Eigenschaften des Verstärkers hat dabei ebensowenig Einfluß auf das Meßergebnis wie Änderungen der Eigenschaften der Kontrolleinrichtung, weil sich dadurch nur der Torsionswinkel ändert, nicht aber der Erregerstrom. Die Meßgenauigkeit des erfindungsgemäßen Drehmomentmessers hängt demzufolge im wesentlichen nur von der Genauigkeit ab, mit der der Erregerstrom meßbar ist. Für die Durchführung einer solchen Messung mit hoher Genauigkeit sind preiswerte Meßinstrumente verfügbar.The features of the invention have the effect that the torsion angle is always automatic adjusts so that the easily and precisely measurable excitation current is always an equivalent of the one just transmitted Represents torque. A temperature-related or other cause Changes in the electrical properties of the amplifier have just as little influence on the measurement result such as changes in the properties of the control device, because this only changes the torsion angle changes, but not the excitation current. The measuring accuracy of the torque meter according to the invention consequently depends essentially only on the accuracy with which the excitation current is measurable. Inexpensive measuring instruments are used to carry out such a measurement with high accuracy accessible.

Der erfindungsgemäße Drehmomentmesser ist auch nicht mit einer störenden Hysteresis behaftet, so daß J auch wechselnde Drehmomente genau angezeigt werden. The torque meter according to the invention is also not affected by a disruptive hysteresis, so that J changing torques are also accurately displayed.

Die Zeitkonstante, mit der der erfindungsgemäße Drehmomentmesser auf Änderungen des Drehmoments reagiert, hängt von der Größe des gewählten Winkelbereichs, von der Steilheit des Verstärkers und von der eingebauten Dämpfung ab. Diese Größen lassen sich so aufeinander abstimmen, daß ein sehr hohes Auflösungsvermögen erzielt wird.The time constant with which the torque meter according to the invention reacts to changes in the torque reacts depends on the size of the selected angular range, on the steepness of the amplifier and on the built-in damping. These sizes can be coordinated in such a way that a very high resolution is achieved.

Es ist auch bereits bekannt, zur Messung des jeweils gerade übertragenen Drehmoments eine elektromagnetische Kupplung in den diesbezüglichen Wellenzug einzuschalten, deren Erregerstrom das Äquivalent für das Drehmoment darstellt. Bei einer ersten bekannten Ausführung entspricht die elektromagnetische Kupplung einem fliegend gelagerten Käfigläufermotor, dessen Stator den Außenläufer und dessen Rotor den Innenläufer bilden. Das Drehmoment wird zwischen den beiden Läufern magnetisch übertragen, indem der in den Wicklungen des Außenläufers fließende Erregerstrom in den kurz-λ geschlossenen Stägen des Innenläufers Induktionsströme hervorruft, deren Stromstärke von der Drehzahldifferenz zwischen beiden Läufern abhängig ist und die gegenseitige magnetische Kraftwirkung und damit das zu übertragende Drehmoment bestimmt. Dieser Drehmomentmesser arbeitet mit Schlupf, gestattet also nicht die Messung von Drehmomenten bei sehr kleinen Drehzahlen, erfordert außer der Messung des Erregerstromes auch eine Messung der Drehzahldifferenz und bedingt somit einen großen apparativen Aufwand für die direkte Anzeige des Drehmoments. Der Einsatzbereich dieser bekannten Drehmomentmesser ist der Bereich sehr großer Drehmomente. Für sehr kleine und kleinste Drehmomente ist er ungeeignet.It is also already known to use an electromagnetic method to measure the torque currently being transmitted To switch on the clutch in the relevant shaft train, the excitation current of which is the equivalent for the torque. At a First known embodiment, the electromagnetic clutch corresponds to an overhung one Squirrel cage motor, whose stator forms the external rotor and whose rotor forms the internal rotor. The torque is magnetically transmitted between the two rotors by the movement in the windings of the The excitation current flowing in the external rotor causes induction currents in the short-λ-closed bars of the internal rotor, the current intensity of which depends on the speed difference between the two runners is dependent and the mutual magnetic force and so that the torque to be transmitted is determined. This torque meter works with slip, permitted So it does not require the measurement of torques at very low speeds, besides the Measurement of the excitation current also a measurement of the speed difference and thus requires a large one Apparatus expenditure for the direct display of the torque. The area of application of this well-known Torque meter is the area of very high torques. For very small and very small torques is he unsuitable.

Bei einer anderen Ausführung von Drehmomentmessern mit einer elektromagnetischen Kupplung ist die elektromagnetische Kupplung als Magnetpulverkupplung ausgeführt, deren schlupffrei übertragbares maximales Drehmoment von der Größe des Erregerstroms abhängt, wobei das in einem Augenblick gerade übertragene Drehmoment dadurch ermittelt wird, daß der Erregerstrom so weit verändert wird, bis die Kupplung gerade anfängt oder gerade aufhört zu schlüpfen, wobei dann der in diesem Augenblick angezeigte Erregerstrom ein Maß für das soeben übertragene Drehmoment bildet. Diese Meßmethode ist sehr ungenau, mit Hysteresis behaftet und eignet sich weder für die Messung sehr kleiner und kleinster Drehmomente noch für die laufende Überwachung von Drehmomenten, die sich schnell ändern.Another type of torque meter with an electromagnetic clutch is the electromagnetic clutch designed as a magnetic particle clutch, its slip-free transferable maximum torque depends on the magnitude of the excitation current, and that in an instant just transmitted torque is determined by changing the excitation current so far, until the clutch just begins or just stops slipping, whichever is the case at that moment The displayed excitation current is a measure of the torque that has just been transmitted. This measurement method is very imprecise, has hysteresis and is not suitable for measuring very small or very small Torques still for the ongoing monitoring of torques that change quickly.

Gemäß einem bevorzugten Ausgestaltungsmerkmal der Erfindung wird im Erregerstromkreis eine Gegenspannungsquelle angeordnet. Dies ermöglicht es,According to a preferred embodiment of the invention, a counter-voltage source is used in the excitation circuit arranged. This enables

ίο dem Nullwert des Erregerstroms einen von Null verschiedenen Wert des Torsionswinkelsignals zuzuord^ nen, womit erreicht wird, daß die beiden gegeneinander beweglichen Teile der. Luftspaltkupplung beiderseits des Nullwertes des Erregerstroms über ein Richtmoment gekoppelt sind und nicht nur in der Größe, sondern auch im Richtungssinn veränderliche Drehmomente gemessen und zur Anzeige gebracht werden können.ίο the zero value of the excitation current a value other than zero To assign the value of the torsion angle signal, with which it is achieved that the two against each other moving parts of the. Air gap coupling on both sides of the zero value of the excitation current via a Directional moment are coupled and not only variable in size, but also in the sense of direction Torques can be measured and displayed.

Zum Zweck der Meßbereichsveränderung kann inFor the purpose of changing the measuring range, in

ao weiterer Ausgestaltung der Erfindung ein Torsionsstab der elektromagnetischen Luftspaltkupplung parallel geschaltet werden.ao further embodiment of the invention, a torsion bar the electromagnetic air gap coupling can be connected in parallel.

Als Einrichtung zum Messen des Torsionswinkels eignet sich gemäß einem weiteren Ausgestaltungs-As a device for measuring the torsion angle is suitable according to a further embodiment

.25 merkmal der Erfindung die für sich bekannte Ausführung mit einer Lichtquelle, einem fotoelektrischen Empfänger und zwischen diesen vorgesehenen optischen Einrichtungen zur Lichtlenkung, wobei im Lichtgang des Lichtstromes den Lichtdurchsatz entsprechend dem Torsionswinkel steuernde veränderbare Blenden od. dgl. vorhanden sind. .25 feature of the invention, the execution known per se with a light source, a photoelectric receiver and provided between these optical Devices for directing light, the light throughput correspondingly in the light path of the luminous flux The torsion angle controlling variable diaphragms or the like are available.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnungzeigt . . . ^:—Embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawing. In the drawing shows. . . ^: -

Fig. 1 eine Meßeinrichtung in schematischer Darstellung für kleinste Drehmomente mit radial zur Rotationsachse verlaufenden magnetischen .Kraftlinien im Luftspalt der Kupplung,Fig. 1 shows a measuring device in a schematic Representation of the smallest torques with magnetic lines of force running radially to the axis of rotation in the air gap of the coupling,

Fig. 2 eine Lochscheibe für die Verwindungsindikation aus F i g. 1,FIG. 2 shows a perforated disk for the twist indication from FIG. 1,

Fig. 3 eine elektromagnetische Kupplung mit im Luftspalt tangential zur Rotationsachse verlaufenden Kraftlinien und einem Torsionsstab,Fig. 3 shows an electromagnetic clutch with im Air gap tangential to the axis of rotation and a torsion bar,

Fig. 4 ein Querschnitt durch die Kupplung nach LinieIII-IIIin Fig. 3,Fig. 4 is a cross section through the coupling along line III-III in Fig. 3,

Fig. 5 ein Seitenriß zu Fig. 3, .- . . .Fig. 5 is a side elevation of Fig. 3, -. . .

. Fig. 6 eine Drehmomentmeßeinrichtung mit Parabolspiegeln und Reibradantrieb für erhöhte Gleichförmigkeit der Rotation.. 6 shows a torque measuring device with parabolic mirrors and friction drive for increased uniformity of rotation.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 sind zwei in Flucht liegende Wellenil, 12 in Lagern 13, 14 drehbar gelagert. Die beiden Wellen, deren Enden in Abstand voneinander liegen, sind durch eine elektromagnetische Kupplung miteinander gekuppelt. Diese Kupplung hat einen am Ende der Welle 11 sitzenden U-fönnigen Permanentmagnet 15 mit zur Rotationsachse parallelen Schenkeln, zwischen welchen sich eine am Ende der anderen Welle 12 befestigte Drehspule 16 befindet. Diese hat eine rähmchenförmige Wicklung, deren beide Enden über richtkraftlose Stromzuführungen 17, 18 mit zwei Schleifringen 19, 20 verbunden sind, denen der Erregerstrom mittels Bürsten 21, 22 zugeführt wird. Innerhalb der Drehspule ist ein Eisenkern 23 angeordnet.. Die Drehspule kann sich um einen kleinen Winkel, der durch nicht dargestellte Anschläge begrenzt ist, im Luftspalt zwischen den Magnetschenkeln und dem Kern drehen. ■..Wenn ein Erregerstrom durch die Drehspule fließt,In the exemplary embodiment according to FIG. 1, two aligned corrugated cables 12 are in bearings 13, 14 rotatably mounted. The two waves, the ends of which are at a distance from each other, are driven by an electromagnetic one Coupling coupled together. This coupling has one seated at the end of the shaft 11 U-shaped permanent magnet 15 with legs parallel to the axis of rotation, between which a rotating coil attached to the end of the other shaft 12 16 is located. This has a frame-shaped winding, both ends of which have no directional force Power leads 17, 18 are connected to two slip rings 19, 20, which the excitation current by means of Brushes 21, 22 is supplied. An iron core 23 is arranged inside the moving coil. The moving coil can be at a small angle, which is limited by stops, not shown, in the air gap between rotate the magnet legs and the core. ■ ..If an excitation current flows through the moving coil,

besteht ein Drehmoment zwischen den beiden Wellen 11, 12, das zur Messung eines durch die Wellen zu übertragenden Drehmomentes benützt wird, indem das Luftspalt-Magnetfeld als Torsionsglied benützt und der Torsionswinkel gemessen, oder ein diesem äquivalentes Torsionssignal gebildet wird. Zu diesem Zweck sind zwei gleiche Lochscheiben 24, 25 mit auf einem Kreis liegenden Löchern 26 angeordnet, wobei die Lochscheibe24 fest auf der Welleil und die Lochscheibe 25 fest auf der Welle 12 sitzt. Von einer Glühlampe 27 ausgestrahltes Licht wird durch eine Linse 28 zu einem parallelstrahligen Lichtfluß 29 gesammelt, welcher dauernd mehrere Löcher 26, in Fig. 1 sind es drei, gleichzeitig durchflutet. Der von den beiden Scheiben durchgelassene Lichtfluß 30 wird von einer Linse 31 auf eine Photozellethere is a torque between the two shafts 11, 12, which is used to measure a through the shafts torque to be transmitted is used by using the air gap magnetic field as a torsion element and the torsion angle is measured, or a torsion signal equivalent to this is formed. to For this purpose, two identical perforated disks 24, 25 are arranged with holes 26 lying on a circle, the perforated disk 24 firmly on the shaft and the perforated disk 25 is firmly seated on the shaft 12. Light emitted from an incandescent lamp 27 is collected by a lens 28 to a collimated light flux 29, which continuously several holes 26, in Fig. 1 there are three, flooded at the same time. The light flux 30 transmitted by the two panes is transmitted by a lens 31 to a photocell

32 gesammelt und von dieser in einen Gleichstrom32 collected and from this into a direct current

33 umgesetzt, der einen Verstärker 34 steuert. Der Ausgangsstrom 35 des Verstärkers wird über die Bürsten 21, 22 und die Schleifringe 19, 20 der Drehspule 16 als Erregerstrom zugeführt. Das elektromagnetische Drehmoment in der Kupplung ist mit dem auf die Wellen 11, 12 wirkenden mechanischen Drehmoment im Gleichgewicht, wenn die Relativlage der beiden Lochscheiben gegeneinander stabil ist. Der Erregerstrom 35 ist dann ein Äquivalent des Drehmomentes. Er wird mit einem Meßinstrument 36 gemessen und kann direkt in Einheiten des Drehmomentes angezeigt werden.33 implemented, which controls an amplifier 34. The output current 35 of the amplifier is passed through the brushes 21, 22 and the slip rings 19, 20 of the moving coil 16 are supplied as an excitation current. The electromagnetic Torque in the clutch is with the mechanical acting on the shafts 11, 12 Torque in equilibrium when the relative position of the two perforated disks is stable with respect to one another. The excitation current 35 is then an equivalent of the torque. He is using a meter 36 measured and can be displayed directly in units of torque.

In der in Fig. 1 dargestellten Lage der Lochscheiben decken sich die Löcher und lassen den maximalen Lichtfluß durch, der den maximalen Steuerstrom und den maximalen Erregerstrom zur Folge hat. Wenn sich die beiden Lochscheiben um einen Winkel y der dem Scheibenwinkel des Lochdurchmessers entspricht (Fig. 2) gegeneinander verdrehen, so sinkt der Lichtfluß auf den Wert Null, indem kein Licht mehr durchgeht. Dann sinken auch der Steuerstrom, der Erregerstrom und das Kupplungs-Drehmoment auf den Wert Null. Der Arbeitswinkel α liegt daher immer innerhalb des Winkelbereichs y. Wenn deshalb die Löcher 26 klein gemacht werden, kann eine sehr steile Regelcharakteristik erreicht werden. Durch Einbauen einer Gegenspannungsquelle 37 in den Erregerstromkreis kann der Drehmoment-Nullpunkt innerhalb des Winkels γ gelegt werden, was vorteilhaft oder erforderlich sein kann, wenn das auf die Wellen wirkende Drehmoment von treibend auf bremsend wechseln kann.In the position of the perforated disks shown in FIG. 1, the holes overlap and allow the maximum light flux through, which results in the maximum control current and the maximum excitation current. If the two perforated disks rotate relative to one another by an angle y which corresponds to the disk angle of the hole diameter (FIG. 2), the light flux drops to the value zero because no more light passes through. Then the control current, the excitation current and the clutch torque also decrease to the value zero. The working angle α is therefore always within the angle range y. Therefore, if the holes 26 are made small, a very steep control characteristic can be obtained. By installing a counter voltage source 37 in the excitation circuit, the torque zero point can be placed within the angle γ , which can be advantageous or necessary if the torque acting on the shafts can change from driving to braking.

Im Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3 sind zwei in einer Flucht liegende Wellen 40, 41 durch eine elektromagnetische Kupplung verbunden, welche zusätzlich mit einem die Wellenenden verbindenden Torsionsstab 42 überbrückt ist. Die Welle 40 hat an ihrem Ende eine flanschförmige Verdickung 43, von deren Stirnseite vier Pole 44 mit in Axialebenen liegenden Polflächen abstehen. Diesen stehen, je einen Luftspalt bildend, Polflächen enes vierarmigen Ankers 45 gegenüber. Dieser Anker hat in einer Nabe 46 ein Vierkantloch und sitzt damit auf einem Vierkant 47 der Welle 41. Die Nabe 46 bildet mit dem Ende der Welle 40 einen Luftspalt und ist gegen dieses Wellenende mit einem Kugellager 48 abgestützt. Eine ringförmige Erregerwicklung 49 ist in eine Ringnut in der flanschförmigeü Verdickung 43 eingebettet. Ihre Wicklungsenden sind mit zwei Schleifringen 50, 51 verbunden, denen über Bürsten 52, 53 der Erregerstrom zugeführt wird. Der Erregerstrom wird analog in einem Regelkreis gebildet, wie für F i g. 1 beschrieben. In dieser elektromagnetischen Kupplung verlaufen die magnetischen Kraftlinien in den vier Luftspälten an den Ankerarmen tangential zur Rotationsachse. In dieser Anordnung ist die magnetische Kupplung der beiden Wellen bei gleichstarker elektrischer Erregung wesentlich stärker als im Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 und kann durch den Torsionsstab 42 noch verstärkt werden. Dieser Torsionsstab ist lösbar und auswechselbar eingesetzt und sitzt zu diesem Zweck mit einem zylindrischen Zapfen 54 in einer Führungsbohrung in der hohlen Welle 40 und mit einem Vierkant 55 in der Ankernabe 46. Der Torsionsstab ist mittels eines Stiftes 56 wahlweise fixierbar oder durch dessen Entfernen ausschaltbar. Es können auch in der Drehrichtung mehrere Stiftlöcher angeordnet werden, wodurch ermöglicht wird, den Torsionsstab bei verschieden großen Luftspälten einzusetzen.In the embodiment according to FIG. 3, two shafts 40, 41 lying in alignment are through one Electromagnetic coupling connected, which is also connected to a shaft ends Torsion bar 42 is bridged. The shaft 40 has at its end a flange-shaped thickening 43, of the end face of which protrudes four poles 44 with pole faces lying in axial planes. These stand, one each Forming an air gap, opposite the pole faces of a four-armed armature 45. This anchor has 46 in a hub a square hole and thus sits on a square 47 of the shaft 41. The hub 46 forms with the End of the shaft 40 an air gap and is supported against this shaft end with a ball bearing 48. An annular excitation winding 49 is embedded in an annular groove in the flange-shaped thickening 43. Their winding ends are connected to two slip rings 50, 51, which the excitation current via brushes 52, 53 is fed. The excitation current is generated analogously in a control loop, as for F i g. 1 described. In this electromagnetic clutch, the magnetic lines of force run in the four air gaps on the armature arms tangential to the axis of rotation. In this arrangement the one is magnetic Coupling of the two shafts with the same level of electrical excitation is much stronger than in the exemplary embodiment according to FIG. 1 and can be reinforced by the torsion bar 42. This torsion bar is detachably and interchangeably inserted and for this purpose sits with a cylindrical Pin 54 in a guide hole in the hollow shaft 40 and with a square 55 in the armature hub 46. The torsion bar can either be fixed by means of a pin 56 or can be switched off by removing it. Several pin holes can also be arranged in the direction of rotation, which enables is to use the torsion bar with different sized air gaps.

Die magnetische Kupplung ist mit einer Haube 57 verschlossen, die fest auf dem Flanschteil 43 sitzt und mit Gleitsitz auf der Ankernabe 46 abgestützt ist. Der von der Haube abgegrenzte Raum kann mit einer Dämpfungsflüssigkeit gefüllt sein, welche störende Resonanzschwingungen der Magnetpole vermindern kann. In geringem Abstand von der Stirnfläche der Haube sitzt fest auf der Welle 41 eine Lochscheibe 58 mit sektorförmigen Löchern 59. Die Lochscheibe hat eine matte schwarze Oberfläche, um kein Licht zu reflektieren. Die Stirnfläche der Haube 57 ist mit den Löchern 59 konformen Reflexflächen 60 auf nicht reflektierendem Grund versehen. Von einer Glühlampe 61 ausgestrahltes Licht wird durch eine Linse 62 zu einem parallelstrahligen, durch eine Blende 63 begrenzten Lichtstrom gesammelt, der mittels eines Spiegels 64 auf ein Feld 65 der Lochscheibe reflektiert wird. Das durch mehrere Löcher gleichzeitig durchtretende Licht wird von den Reflexflächen durch die Löcher zurück auf eine Photozelle 66 geworfen. Dieser permanente Lichtfluß ist ein Maß für die Verwindung durch das Drehmoment. Um aus der Exzentrizität der Löcher und Reflexflächen resultierende Schwankungen des Lichtflusses zu ehminieren, ist es vorteilhaft, zwei diametral angeordnete Lichtflüsse mit zwei elektrisch parallelgeschalteten Photozellen 66, 67 zu benützen. The magnetic coupling is closed with a hood 57 which sits firmly on the flange part 43 and is supported with a sliding fit on the armature hub 46. The space delimited by the hood can be equipped with a Damping liquid be filled, which reduce disruptive resonance vibrations of the magnetic poles can. A perforated disk 58 is firmly seated on the shaft 41 at a small distance from the end face of the hood with sector-shaped holes 59. The perforated disc has a matt black surface to prevent light reflect. The end face of the hood 57 does not have reflective surfaces 60 that conform to the holes 59 reflective base. Light emitted by an incandescent lamp 61 is passed through a Lens 62 collected into a collimated light flux limited by a diaphragm 63, the is reflected by means of a mirror 64 onto a field 65 of the perforated disk. That through several holes Light that passes through at the same time is transferred from the reflective surfaces through the holes back to a photocell 66 thrown. This permanent flow of light is a measure of the twisting caused by the torque. To fluctuations in the light flux resulting from the eccentricity of the holes and reflective surfaces To embed, it is advantageous to have two diametrically arranged light flows with two electrically connected in parallel Photocells 66, 67 to be used.

Das Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 6 ist hinsichtlich der magnetischen Kupplung zwischen den beiden Wellen 70,71, die in Lagern 72,73 laufen, ähnlich gebaut wie in F i g. 1. Der Permanentmagnet 74, der fest auf der Welle 70 sitzt, besteht aus hochkoerzitivem Material, das topfförmig gepreßt und in einer Axialebene magnetisiert ist. Koaxial in diesem Magnettopf sitzt fest ein zylindrischer Eisenkern 75 mit einem Zapfenlager für die Welle 71. Im Luftspalt ist die Erregerspule 76 angeordnet, die in einen topfförmigen Tragkörper 77 eingegossen ist, der fest auf der Welle 71 sitzt. Die Spule 76 ist durch eine Anzapfung in zwei Wicklungen unterteilt und an drei Schleifringe 78,79, 80 angeschlossen, so daß wahlweise der eine oder andere Wicklungsteil einzeln, oder beide parallel oder in Reihe vom Erregerstrom durchflossen werden können. Die Schleifringe könnten auch auf der Welle 71 angebracht werden. Es sind nahe beieinander zwei Lochscheiben 81, 82 angeordnet, wobei die Scheibe 81 auf der Stirnseite des Magnettopfes 74 sitzt und im Zentrum ausgeschnitten ist zum Einsetzen des Spulenkörpers 77. Die ScheibeThe embodiment according to FIG. 6 is concerning the magnetic coupling between the two shafts 70, 71, which run in bearings 72, 73, built similar to that in FIG. 1. The permanent magnet 74, which is firmly seated on the shaft 70, consists of high-coercivity Material that is pressed into the shape of a pot and magnetized in an axial plane. Coaxial in this one Magnetic pot sits tightly a cylindrical iron core 75 with a journal bearing for the shaft 71. In the air gap the excitation coil 76 is arranged, which is cast in a cup-shaped support body 77, which is fixed sits on the shaft 71. The coil 76 is divided into two windings and on three by a tap Slip rings 78,79, 80 connected, so that either one or the other winding part individually, or the excitation current can flow through both in parallel or in series. The slip rings could can also be mounted on the shaft 71. Two perforated disks 81, 82 are arranged close to one another, the disk 81 sitting on the end face of the magnet pot 74 and cut out in the center is for inserting the bobbin 77. The disc

7 87 8

82 sitzt fest auf der Welle 71. Es. sind zwei Parabol- sehen. An der Welle 70 sitzt fest eine Antriebscheibe spiegel 84, 85 angeordnet, durch welche die beiden 88, auf deren Fläche eine von einem nicht dargestell-Wellen 70,71 hindurchgeführt sind. Der Spiegel 84 ten Synchronmotor angetriebene, längs einem Scheireflektiert von einer Glühlampe 86 ausgestrahltes benradius verstellbare Reibrolle 89 abrollt. Es hat Licht achsparallel auf die ganze Fläche der Loch- 5 sich gezeigt, daß Zahnradgetriebe ungeeignet sind, scheibe 81. Der alle Löcher 83 durchsetzende Licht- wegen der Ungleichförmigkeit jedes einzelnen Zahnnuß wird vom Spiegel 85 auf eine Photozelle 87 re- rades und solche Ungleichförmigkeit mit der erfinflektiert. Die durchgelassene Lichtmenge ist wieder dungsgemäßen Einrichtung festgestellt werden kann, von der Verwindung abhängig und somit Indika- Ungleichförmigkeitsmessungen können dadurch vertionsgröße für das Drehmoment. Der von der Photo- io bessert werden, daß die eine Welle der Meßeinrichzelle 87 abgegebene Strom steuert wieder über einen tung mit einer Trägheitsmasse versehen wird, die Verstärker den der Spule 76 zugeführten Erreger- naturgemäß bei Beschleunigungen das Drehmoment strom, der als elektrisches Aequivalent des Dreh- erhöht.82 sits firmly on the shaft 71. It. are two parabolic views. A drive pulley is firmly seated on the shaft 70 mirror 84, 85 arranged through which the two 88, on the surface of one of a not shown waves 70.71 are passed through. The mirror 84 is driven by a synchronous motor and deflects along a window from an incandescent lamp 86 emitted benradius adjustable friction roller 89 rolls. It has Light axially parallel to the entire surface of the hole - 5 it has been shown that gear drives are unsuitable washer 81. The light penetrating all holes 83 due to the irregularity of each individual tooth socket is reflected by the mirror 85 onto a photocell 87 and such irregularities are reflected with the. The amount of light let through can be determined again using the appropriate facility, Dependent on the twist and thus indica- Nonuniformity measurements can thereby result in a variable size for the torque. The one to be improved by the photo io, that the one wave of the measuring device cell 87 output current controls again via a device is provided with an inertial mass, which Amplifier the exciter supplied to the coil 76 - naturally the torque during accelerations current, which increases as the electrical equivalent of the rotary.

momentes gemessen und angezeigt wird. Da bei die- Gegenüber den eingangs erwähnten bekannten Einser Torsionsindikation die ganze Scheibenfläche an- 15 richtungen können erfindungsgemäße Einrichtungen gestrahlt und alle Löcher 83 vom Licht durchsetzt für die Messung von unbegrenzt kleinen Drehmomenwerden, wird jegliche Exzentrizität und Unsymmetrie ten gebaut werden, z.B. für die Ermittlung der der Lochkreise eliminiert. Lagerreibung, Messung von Dämpfungsmomenten, Diese Ausführungsform ist besonders vorteilhaft Torsionscharakteristiken von Spiralfedern u. dergl. für Drehmomentmessungen, während denen Dreh- 20 im Instrumentenbau. Durch stärkere Dimensioniebeschleunigungen auftreten, indem periodische rung der elektromagnetischen Kupplung können auch Schwankungen des Indikationsstromes periodische Drehmomentmesser für den Kleinmaschinenbau und Drehbeschleunigungen bedeuten, wobei solche von den Maschinenbau ohne Schwierigkeiten gebaut einem Getriebe im Antriebspfad einer der Wellen werden. Der Bau von Drehmomentmessern ist auch oder von Ungleichförmigkeiten der Belastung her- 25 für große und größte Drehmomente nicht berühren können. Da Messungen oft bei verschiedenen schränkt, da elektromagnetische Luftspalt-Kupplunvorbestimmten Drehzahlen durchgeführt werden gen für die Übertragung solcher Drehmomente an müssen, oder die Drehzahl zur Ausmessung einer sich bekannt sind und es eine rein fachmännische Charakteristik kontinuierlich geändert werden soll, Angelegenheit ist, in einer erfindungsgemäßen Meßist es von Bedeutung, über einen Antrieb mit hohem 30 einrichtung den Erzeuger des Erregerstromes mittels Gleichförmigkeitsgrad zu verfügen. Zu diesem Zweck des Photozellenstromes oder in Abhängigkeit von ist die Einrichtung mit einem Reibradgetriebe ver- diesem zu steuern.moment is measured and displayed. Since the opposite of the known ones mentioned at the beginning Torsion indication the entire disk surface devices can devices according to the invention radiated and all holes 83 penetrated by light for the measurement of infinitely small torques, any eccentricity and asymmetry will be built, e.g. for determining the the bolt circle eliminated. Bearing friction, measurement of damping torques, this embodiment is particularly advantageous for torsional characteristics of coil springs and the like. for torque measurements during which turning 20 in instrument making. Through stronger dimension accelerations can also occur by periodic tion of the electromagnetic clutch Fluctuations in the current indication periodic torque meter for small machine construction and Rotational accelerations mean, with those built by mechanical engineering without difficulty a gear in the drive path of one of the shafts. The construction of torque meters is also or from irregularities in the load, do not touch for large and large torques be able. Since measurements are often limited at different, since electromagnetic air-gap clutches are indeterminate Speeds are required for the transmission of such torques, or the speed for measuring a are known and it is a purely professional one Characteristic is to be changed continuously, matter is in a measuring device according to the invention It is important to use a drive with a high device to generate the excitation current Degree of uniformity. For this purpose the photocell current or depending on the device can be controlled with a friction gear.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

1 ■ 2 '■' '""' 1 ■ 2 '■''""'

Claims:. ¹⁰ prehomometer according to claim 9,

^{r is} characterized by parabolic mirrors (84, 85) for

1. Torque meter with a in the WeI- projecting the turned on by the light source (86) torsion link and an incidental light simultaneously on all holes (83) means for measuring the torsion angle 5 of a perforated disc (81) and for projecting between the through the Torsion link connected from all the holes of the other perforated disk to which waves and to generate a light of the size (82) exiting on the electrical receiver (87) corresponding to the photoelectridic torsion angle. ; _; , .y_

see signal, characterized in ^; . · ». · ->,. — ..._..... ,, .." ,, ..

that the torsion link as an electromagnetic io

Air gap coupling (15,16; 43,44,45,49; 74,76). ..;.

is executed and that the torsion angle signal - -

(33) controls an amplifier (34) which controls one of ..
the size of the .torsion angle dependent

Output current (35) as excitation current to the air 15 The invention relates to a torque gap coupling (15, 16) so that the gate knife with a sion angle (α) switched into the shaft train in the measuring range of the torque torsion member and a device for measuring knife within a predetermined angle of the torsion angle between the remains through the gate area (y). .. · .. ·. sion member connected shafts and to generate

2. Torque meter according to claim 1, da- 20 one of the size of the torsion angle corresponding characterized in that in the excitation circuit »electrical signal.

a counter voltage source (37) is arranged. The well-known torque meter with a

3. Torque meter according to claim 1 or a torsion member as such have a mechanical one 2, characterized in that the magnetic element, usually a torsion tube or a Lines of force in the air gap of the air gap coupling 25 torsion bar, the one to the momentarily in (15, 16; 74, 76) radially to the axis of rotation of the shaft train just transmitted torque fen. undergoes proportional rotation, so that the

4. Torque meter according to claim 1 or angle of rotation between the to the torsion member 2, characterized in that the magnetic parts connected are a measure of the in that Lines of force in the air gap of the air gap coupling 30 observed the moment just transmitted rotary (43, 44, 45, 49) is tangential to the axis of rotation, with which that of the control also runs. direction delivered electrical signal to the respective

5. Torque meter corresponds to one of the previously transmitted torques.

going claims, characterized in that the above known torque meters

that the excitation coil (76) of the air gap clutch 35 with a mechanical torsion member have a

(74, 76) with taps (78, 79, 80) or more - only limited accuracy. This is because the

rere separate windings for parallel or for the torsion angle relevant properties

Series connection is provided. shafts of the mechanical torsion links tempera-

6. Torque meter according to one of the fore-dependent ones and the torsion links also one going claims, characterized in that 40 have significant hysteresis. Also depends that the air gap of the air gap coupling (43, 44, with the known torque meters the measuring 45, 49) by means of a torsion bar (42) also depends on the accuracy of the control known Torsion characteristic bridgeable device corresponds to the angle of rotation in a. corresponding electrical signal, whereby changes

7. Torque meter according to claim 6, da- 45 ments the properties of the control device, characterized in that the torsion bar (42) enter directly as an error in the measurement result,
is exchangeably attached. The object on which the invention is based is

8. Torque meter after one of the above, a torque meter after going claims, characterized in creating generic term in the same way that the device has a slip angle for measuring the gate 5 ° like the known torque meter, Light source (27, 61, 86), a photo-free measurement of the torque in the speed electrical Receiver (32,67,87) and between the range from zero to very high speeds optical devices (e.g. 28, 31), but one compared to the known devices Light control and in the light path of the luminous flux significantly greater accuracy and insensitivity (e.g. B. 29, 30) the light throughput according to 55 likelihood against interference and moreover a very The variable aperture that controls the torsion angle has a high resolution and the proden or the like (e.g. 24, 25). . without problems with such a high sensitivity

9. Torque meter according to claim 8, which can lead to torques with it characterized in that the aperture to control the smallest order of magnitude, as in the field tion of the light throughput from two in the direction of 60 fine mechanical apparatus and instruments auftreder Axis of rotation arranged one behind the other, to th, can be measured.

this concentric, each with the one (e.g. According to the invention, the above structure is

76) or the other (e.g. 74) of the two would be solved in that the torsion member as an electrical

mutually movable parts of the air gap magnetic air gap clutch is designed and Coupling connected perforated disks (81, 82) 65 that the torsion angle signal an amplifier

with controls in the direction of the light path to cover, which has one of the size of the torsion win-

adjustable, side by side on a kels-dependent output current as excitation current

Circle arranged holes (83) consists. the air gap coupling delivers, so that the torsional