DE1648334C

DE1648334C - Device for measuring tensile and compressive stresses

Info

Publication number: DE1648334C
Authority: DE
Inventors: Ingemar Vasteraas Lofgren (Schwe den)
Original assignee: Allmanna Svenska Elektnska AB, Vasteras (Schweden)
Publication date: 1971-06-16

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät zum Messen von kern eines Gebers in zwei oder vier Kernteile aufzu-The invention relates to a device for measuring the core of an encoder in two or four core parts. Zug- und Druckspannungen in einem Meßobjekt aus teilen, die sich im Verhältnis zueinander bewegenTensile and compressive stresses in a test object share from that move in relation to each other

magnetostriktivem Material mit einer vorzugsweise Können, um so das genannte Spiel zwischen demmagnetostrictive material with a preferably ability to so-called play between the

zylindrischen Ausbohrung, und zwar ein Gerät mit Meßkörper und der Lochwand zu eliminieren: Diecylindrical bore, namely a device with measuring body and the hole wall to eliminate: The

einem Magnetkernsystem mit mindestens vier Pol- 3 Beseitigung des Spiels durch die Beweglichkeit dera magnetic core system with at least four pole 3 elimination of the play through the mobility of the

flächen, mit mindestens einer an einer Wechselstrom- einzelnen Magnotkerne ist eine Voraussetzung fürareas with at least one on an alternating current single Magnot core is a requirement for

quelle angeschlossenen Magnetisierungswicklung und eine einwandfreie Funktion des Gebers. Staub undsource connected magnetization winding and a perfect function of the encoder. Dust and

mit mindestens einer an einem Meßorgan ange- Nässe beeinträchtigen aber diese Beweglichkeit oderwith at least one wetness on a measuring element, however, impair this mobility or

schlossenen Meßwicklung. könnensiesogarganzausschließen.d.h.dieFunktions-closed measuring winding. can even exclude them, i.e. the functional

Um Zug- und Druckspannungen in einem Meß- io sicherheit des Gebers ist Über längere BetriebszeitenTo ensure tensile and compressive stresses in a measurement, the encoder is safe over longer operating times

objekt aus magnetostriktivem Material zu messen, und unter schwierigen Betriebsverhältnissen nichtTo measure objects made of magnetostrictive material, and not under difficult operating conditions

ist es bekannt, in diesem ein zylindrisches Loch an- mehr gewährleistet. Weiter bereiten derartige gefeilteit is known that a cylindrical hole is more guaranteed in this. Further prepare such refined

zubringen, dessen Längsrichtung im wesentlichen Magnetkerne Schwierigkeiten bei ihrem Einführen inspend, the longitudinal direction of which essentially magnetic cores difficulties in their insertion into

parallel zu den mechanischen Spannungen liegt. In eine tiefe Bohrung.parallel to the mechanical stresses. In a deep hole.

das Loch wird ein zylindrischer Meßkörper einge- 15 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eina cylindrical measuring body is formed in the hole. The object of the invention is to provide a

flihrt, der im wesentlichen aus vier etwa stabförmigen Meßgerät der beschriebenen Art zu schaffen, dessenleads to create the essentially of four approximately rod-shaped measuring device of the type described, its

und voneinander getrennten Magnetkernen mit je Meßsignale unabhängig von der Veränderung derand separate magnetic cores each with measurement signals independent of the change in the

einer Wicklung besteht. Die Magnetkerne liegen Größe des Luftspalts sind und durch Verunreini-consists of a winding. The magnetic cores are the size of the air gap and are

parallel zum Lochdurchmesser. Die Wicklungen sind gungen nicht beeinflußt werden,parallel to the hole diameter. The windings are not affected,

paarweise zusammengeschaltet, wobei das eine Wick- ao Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-interconnected in pairs, with one winding ao The object is thereby achieved according to the invention

lungspaar an eine Wechselstromquelle und das an- löst, daß alle Polflächen des Magnetkernsystems inling pair to an alternating current source and that triggers that all pole faces of the magnetic core system in

dere an ein Meßorgan angeschlossen wird. In einer der gleichen Diametralebene der Ausbohrung liegen,which is connected to a measuring device. Lie in one of the same diametrical plane of the bore,

zu den Magnetkernen rechtwinkligen Ebene durch Die Kopplung in der Lochwand zwischen den beidento the magnetic cores perpendicular plane through the coupling in the perforated wall between the two

den Meßkörper liegen die Enden der Magnetkerne Meßzonen verläuft hier gleichmäßig nach beidenthe measuring body lie the ends of the magnetic cores measuring zones here runs evenly to both

in den Ecken eines Vierecks. Die Wicklungen der as Seiten. Wenn das erfindungsgemäße Meßgerät einein the corners of a square. The windings of the as sides. If the measuring device according to the invention a

diametral zueinander liegenden Magnetkerne sind exzentrische Lage im Loch einnimmt, nimmt dieMagnetic cores lying diametrically to each other are eccentric position in the hole occupies the

zusammengeschaltet. Wenn das eine Wicklungspaar Kopplung auf der einen Seite des Loches zu, abeiinterconnected. When the one pair of windings coupling on one side of the hole, abei

von Wechselstrom durchflossen ist, werden in der auf 'der anderen Seite ab, so daß die Summe imis traversed by alternating current, are in the on 'on the other side, so that the sum in

Lochwand symmetrische Magnetfelder erzeugt. Die wesentlichen unverändert bleibt.Perforated wall generates symmetrical magnetic fields. The essential remains unchanged.

Symmetrielinie der Magnetfelder bildet mit der 3° In der Zeichnung zeigtLine of symmetry of the magnetic fields forms with the 3 ° in the drawing shows

Längsrichtung des Loches einen Winkel von unge- F i g. 1 einen schematischen Längsschnitt durchIn the longitudinal direction of the hole an angle of approx. 1 shows a schematic longitudinal section through

fähr 45 °. ein erfindungsgemäßes Meßgerät, bei dem dasabout 45 °. a measuring device according to the invention, in which the

Die Enden der vier Magnetkerne können im Magnetkernsystem aus zwei Magnetkernen aufgebautThe ends of the four magnetic cores can be made up of two magnetic cores in the magnetic core system

Prinzip zu zwei diametral zueinander liegenden Meß- ist,Principle of two diametrically opposed measuring is,

zonen gehören, die teils über den Meßkörper selbst 35 Fi g. 2 a und 2 b die beiden Magnetkerne,zones belong, some of which on the measuring body itself 35 Fi g. 2 a and 2 b the two magnetic cores,

und teils durch die Wand des zylindrischen Loches F i g. 3 die Magnetkerne in zusammengesetztemand partly through the wall of the cylindrical hole F i g. 3 the magnetic cores in composite

aufeinander einwirken. Zustand undinteract. Condition and

Damit der Meßkörper in das Meßobjekt eingeführt Fig. 4 und 5 eine Ausführungsform der Erfrnwerden kann, muß ein gewisses Spiel zwischen dem dung, bei der das Magnetkernsystem aus zwei eine Meßkörper und der Lochwand vorhanden sein. Dies 40 Einheit bildenden Kernen besteht,
hat zur Folge, daß der Meßkörper sich — wenn Das Meßgerät nach F i g. 1 hat einen zylindrischen auch unbedeutend — rechtwinklig zur Längsrichtung Körper 1 und zwei in diesem eingeschlossene Mades Loches bewegen kann. Wenn diese Bewegung gnetkerne2 und 3. Wie aus den Fig. 2a und 2b herin einer zu den Magnetkernen parallelen Richtung vorgeht, besteht jeder Kern aus einem zentralen erfolgt, hat sie keinen Einfluß auf das Meßsignal. Die 45 Teil 4, zwei winkelrecht von diesem ausgehenden Bewegung verursacht eine Verminderung der Reluk- Schenkeln S und zwei Kernenden 6, die winkelrecht tanz in der einen Meßzone und eine entsprechende zu den Schenkeln 5 und parallel zu dem mittleren Zunahme in der anderen Meßzone. Wegen der oben- Teil 4 verlaufen. Die Kerne 2 und 3 haben auf dem genannten internen Schaltung ist die Summe der mittleren Teil 4 je eine Wicklung 7 bzw. 8. Die Wick-Reluktanzän orangen Null. 50 lung 7 ist an einer Wechselspannungsquelle 9 undSo that the measuring body can be introduced into the test object Fig. 4 and 5, an embodiment of the Erfrnbaren, a certain play between the manure, in which the magnetic core system of two measuring body and the hole wall must be present. This consists of 40 unity-forming cores,
has the consequence that the measuring body - if the measuring device according to FIG. 1 has a cylindrical also insignificant - at right angles to the longitudinal direction of the body 1 and can move two Mades holes enclosed in this. If this movement occurs in gnetkerne2 and 3. As can be seen in FIGS. 2a and 2b in a direction parallel to the magnetic cores, each core consists of a central one and has no influence on the measurement signal. The 45 part 4, two movement at right angles from this causes a reduction in the Reluk legs S and two core ends 6, which dance at right angles in one measuring zone and a corresponding one to the legs 5 and parallel to the mean increase in the other measuring zone. Because of the above- Part 4 run out. The cores 2 and 3 have on the mentioned internal circuit is the sum of the middle part 4 each one winding 7 or 8. The Wick reluctance orange zero. 50 ment 7 is connected to an AC voltage source 9 and

Wenn dagegen die Bewegung in einer zu den die Wicklung 8 an einem Meßorgan 10 angeschlossen.If, on the other hand, the movement in one of the winding 8 is connected to a measuring element 10.

Magnetkernen rechtwinkligen Richtung erfolgt, ent- Im Meßgerät sind die beiden Kerne 2 und 3 wieMagnetic cores in a right-angled direction, ent- In the measuring device, the two cores 2 and 3 are like

steht eine Störung des Gleichgewichts zwischen den in F i g. 3 gezeigt angeordnet, so daß die mit Wick-there is a disturbance of the equilibrium between the in F i g. 3 arranged so that the with Wick-

beiden über die Wand des zylindrischen Loches lungen versehenen mittleren Teile 4 in größtmög-two middle parts 4 lungs provided over the wall of the cylindrical hole in the largest possible

reichenden Meßzonen, die eine Störung des Meß- 55 lichem Abstand voneinander liegen, während dieReaching measuring zones, which are a disturbance of the measuring distance from one another, while the

signals zur Folge hat. Kernenden 6 in einer Ebene liegen. Mit der gezeigtensignals. Core ends 6 lie in one plane. With the shown

Die vier Magnetkerne erzeugen in der Lochwand Form der Kerne und der Anordnung der Kerne zwei diametral liegende Meßzonen. Diese Meßzonen relativ zueinander wird die kleinstmögliche gegenwerden in der Lochwand zusammengeschaltet und seitige magnetische Beeinflussung zwischen ihnen beeinflussen dadurch einander. Wenn die beiden 60 erhalten. Die Kerne sind in einem Körper 1 aus Meßzonen zu einem Durchmesser des Loches sym- geeignetem Isoliermaterial eingegossen. Der Körper metrisch angeordnet sind, ist die Beeinflussung ist auf einen solchen Durchmesser abgedreht, daß das gleichmäßig. Liegen die Meßkörper jedoch exzen- Meßgerät mit kleinstmöglichem Spiel in das dafür trisch in dem Loch, so sind die beiden Meßzonen vorgesehene Loch im Meßgegenstanc eingeführt wernicht mehr symmetrisch, und die durch sie verursachte 65 den kann. Die Nullspannung des Geräts hängt vom Störung der Meßzonen in der Lochwand verursacht Winkel zwischen den Kernen ab. Es hat sich gezeigt, eine Störung des Mcßsignals. daß ein Minimum erhalten wird, wenn der Winkel a The four magnetic cores create two diametrically located measuring zones in the shape of the cores and the arrangement of the cores. These measuring zones relative to one another will be interconnected to the smallest possible extent in the hole wall and magnetic influences on the side between them will thereby influence one another. When the two get 60. The cores are cast in a body 1 made up of measuring zones with insulating material suitable for a diameter of the hole. The body is metrically arranged, the influence is turned off to such a diameter that it is even. However, if the measuring body lies eccentric measuring device with the smallest possible play in the trisch in the hole, the two measuring zones provided in the measuring object hole are no longer inserted symmetrically, and the 65 den caused by them can. The zero voltage of the device depends on the disturbance of the measuring zones in the hole wall causing angles between the cores. It has been shown to be a disturbance of the Mcßsignals. that a minimum is obtained when the angle a

Es ist auch vorgeschlagen worden, den Magnet- (Fig. 1) etwa 96° beträgt. Der Wert kann etwasIt has also been suggested that the magnet (Fig. 1) be about 96 °. The value can do something

variieren und hängt teilweise vom Material im Meßobjekt ab.vary and partly depends on the material in the test object.

Bei der in F i g. 4 gezeigten AusfUhrungsform bildet das Magnetkernsystem ein Kreuz, das aus den vier Kernteüen 2 a, 2 b und 3 a, 3 b zusammengesetzt β ist. Die Wicklung für jeden Kern ist zweckmäßig in zwei Teile 7 a, 7 b bzw. 8 a, 8 b aufgeteilt. Da die Kerne als Einheit ausgebildet sind, erhält man eine besonders stabile Konstruktion, Dies hat zur Folge, daß man eine gewisse magnetische Beeinflussung to zwischen Magnetisierungsteil und Meßteil im Meßgerät bekommt. Das dadurch erzeugte Signal in der Meßwicklung kann im Meßorgan zum größten Teil auf elektrischem Wege kompensiert werden.In the case of the in FIG. 4, the magnetic core system forms a cross that consists of the four core parts 2 a, 2 b and 3 a, 3 b composed of β is. The winding for each core is expediently divided into two parts 7 a, 7 b and 8 a, 8 b. Since the Cores are designed as a unit, the result is a particularly stable construction. that you get a certain magnetic influence to between the magnetizing part and the measuring part in the measuring device. The resulting signal in the The measuring winding can for the most part be compensated electrically in the measuring element.

Die beiden Kerne können auch gemäß Fig. S >3 kombiniert werden, so daß das Magnetkernsystem ein H bildet. Der Magnetisierungsteil des Meßgeräts besteht aus den Kernteüen la, 11 und Ib und aus den Wicklungsteilen 7 β und Tb, während der Meßteil aus den Kernteüen 3 a, 11 und 3 b und den Wick- »ο lungsteilen 8 β und Sb besteht.The two cores can also be combined as shown in FIG. S> 3, so that the magnetic core system forms an H. The magnetization part of the measuring device consists of the core parts la, 11 and Ib and the winding parts 7 β and Tb, while the measuring part consists of the core parts 3 a, 11 and 3 b and the winding parts 8 β and Sb .

Claims

Patent claims:

1. Gerät zum Messen von Zug- und Druckspannungen in einem mit einer vorzugsweise zylindrischen Ausbohrung versehenen Meßobjekt aus magnetostriktivem Material, bestehend aus einem Magnetkernsystem mit mindestens vier Polflächen, mit mindestens einer an einer Wechselstromquelle angeschlossenen Magnetisierungswicklung und mit mindestens einer an einem Meßorgan angeschlossenen Meßwicklung, dadurch gekennzeichnet, daß alle Polflächen des Magnetkernsystems (2 bis 6) in der gleichen Dia1. Device for measuring tensile and compressive stresses in a measuring object provided with a preferably cylindrical bore Made of magnetostrictive material, consisting of a magnetic core system with at least four Pole faces, with at least one magnetizing winding connected to an alternating current source and with at least one measuring winding connected to a measuring element, thereby characterized in that all pole faces of the magnetic core system (2 to 6) in the same slide metralebene der Auebohrung des Meßobjektesmetric plane of the external bore of the object to be measured liegen.lie.

2. Geröt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetkernsystem aus zwei gleichen Kernen (2,3) aufgebaut ist, von denen jeder einen mittleren Teil (4), zwei dazu rechtwinklige, zueinander parallele Schenkel (5) und zwei mit Polflüchen versehene Kernenden (6) aufweist, die rechtwinklig zu den Schenkeln liegen und zueinander und zum mittleren Teil (4) parallel sind.2. Geröt according to claim 1, characterized in that the magnetic core system consists of two the same cores (2,3) is constructed, each of which has a central part (4), two mutually parallel legs (5) and at right angles thereto has two core ends (6) provided with pole faces, which are at right angles to the legs and are parallel to each other and to the central part (4).

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kerne (2,3) so angeordnet sind, daß die mittleren Teile (4) in größtmöglichem Abstand voneinander liegen.3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the two cores (2,3) are arranged so that the central parts (4) are as far apart as possible.

4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen den Kernen ungefähr 90° beträgt.4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the angle between the cores is approximately 90 °.

5. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen den Kernen 94 bis 98° beträgt.5. Apparatus according to claim 3, characterized in that the angle between the cores 94 to 98 °.

6. Gerät nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen (7,8) auf dem mittleren Teil (4) der Kerne angeordnet sind.6. Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that that the windings (7,8) are arranged on the central part (4) of the cores.

7. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetkernsystem kreuzförmig ausgebildet ist und daß die' Magnetisierungswicklung (7 a, 7 b) bzw. Meßwicklung (8 a, 8 b) auf den miteinander fluchtenden Teilen des Kreuzes angeordnet sind.7. Apparatus according to claim 1, characterized in that the magnetic core system is cross-shaped and that the 'magnetization winding (7 a, 7 b) or measuring winding (8 a, 8 b) are arranged on the aligned parts of the cross.

8. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetkernsystem H-förmig ausgebildet ist, und daß die Magnetisierungswicklung (7 a, Ib) bzw. Meßwicklung (8 a, Sb) auf diagonal ,liegenden geraden Teilen (2 a, 2 b bzw. 3 a, 3 b) des Kernsystems angeordnet sind.8. Apparatus according to claim 1, characterized in that the magnetic core system is H-shaped, and that the magnetization winding (7 a, Ib) or measuring winding (8 a, Sb) on diagonal, lying straight parts (2 a, 2 b or 3 a, 3 b) of the core system are arranged.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings