DE1944321A1 - Mechanisch-elektrischer Messwertumformer,insbesondere fuer eine Folgesteuereinrichtung - Google Patents

Description

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Starrfräsmaschinen AG-, Rorschach (Schweiz)

Mechanisch-elektrischer Messwertumformer, insbesondere für eine Polgesteuereinrichtung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen mechanisch-elektrischen Messwertumformer, insbesondere für eine Polgesteuereinrichtung, mit je einem drehbar gelagerten Steuer- und Polgeglied, * sowie mit einer auf Abweichungen von einer bestimmten relativen Verdrehungslage des Steuergliedes in bezug auf das Folgeglied ansprechenden, schleifringlosen elektrischen Einrichtung zur Abgabe eines Steuersignales, welche ein zwischen Zweigen einer elektrischen Vergleichsschaltung wirksames, Kopplungsglied aufweist, von welchem Bestandteile mit beweglich mit dem Steuer« und dem Folgeglied verbunden sind, wobei das Uebertragungsverhalten des Kopplungsgliedes von der Verdrehungslage des Steuergliedes in bezug auf das Folgeglied abhängig ist.

Bei bekannten Messwertumformern, bei denen das Steuerglied seine Lage in Abhängigkeit der Führungsgrösse (Sollwert der Regelgrösse und das Polgeglied seine lage in Abhängigkeit des Ist-

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wertes der Regelgrösse einnimmt, werden die eine oder andere dieser Lagen oder beide Lagen z.B. über Potentiometer in analoge oder digitale elektrische Signale umgewandelt, aus deren Vergleich die Regelabweichung hergeleitet wird. Die analoge Messwertumformung ist grundsätzlich mit einer Messunsicherheit behaftet, die von der Linearität einerseits und vom Auflösungsvermögen andererseits der die G-rösse der elektrischen Signale bestimmenden Potentiometer abhängt. Diese MessUnsicherheit beträgt meistens mehr als l°/oo des Regelbereiches. Die Messunsicherheit einer digitalen Messwertumformung dagegen hängt von der Grosse und der Toleranz der Teilung ab, in die der Regelbereich eingeteilt ist. Strebt man eine hohe ^ Genauigkeit an, so ist die gesamte Regeleinrichtung nur mit einem grossen technischen Aufwand zu verwirklichen.

Bei anderen bekannten FolgeSteuereinrichtungen, z.B. wo' die Regelgrösse eine geradlinige Verschiebung oder eine Drehtefegung ist, erfolgt der Vergleich zwischen der Führungsgrösse und dem Istwert der Regelgrösse in der Dimension der letzteren, d.h. als Lagevergleich, wobei dann die festgestellte Regelabweichung in ein elektrisches Signal umgewandelt wird. Man spricht in diesem Falle von einem direkten Soll-Istwert-Vergleich.

Ist die Regelgrösse in der Dimension eines Weges (Verschiebung) , erfordert der direkte Soll-Istwert-Vergleich eine Verschiebbarkeit des Steuergliedes über den gesamten Bereich der Regelgrösse, "' was wiederum nur mit erheblichem technischem Aufwand zu verwirkli—· chen ist.

Ist die Regelgrösse eine Drehbewegung oder eine in eine Drehbewegung z.B. mittels Zahnstange und Ritzel umgeformte Verschiebung, erfolgt der direkte Soll-Istwert-Vergleich meistens mit Hilfe von sogenannten Drehmeldern (Resolver, Synchros). Diese weisen im Prinzip zwei gegeneinander verdrehbare, induktiv gekoppelte Wicklungen auf, von denen die eine mit einer Wechselspannung TJ, erregt ist, während die andere eine induzierte Spannung U₂ abgibt, die

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von der momentanen Bezugslage der beiden Wicklungen zueinander abhängt und von der sich daher die Regelabweichung ableiten lässt. Bei allen diesen Drehmeldern ist die eine oder die andere der Wicklungen entweder mittels Schleifringkontakten oder aber mittels schleifringlosen Uebertragern an den Generator der Wechselspannung U» bzw. an den Verstärker oder an das Stellglied angeschlossen, vas vor allem dann von Nachteil ist, wenn zur Erzielung einer erhöhten Genauigkeit und eines annähernd linearen Zusammenhanges zwischen U^ und der Regelabweichung jene Stellung als Nullpunkt gewählt wird, in der die beiden Wicklungen elektrisch rechtwinklig zueinander stehen und die Spannung U~ praktisch gleich Null wird. Ausserdem sind die Drehmelder umso komplizierter in ihrem Aufbau je grosser die an sie gestellten Anforderungen bezüglich Genauigkeit und Linearität sind.

Die Erfindung bezweckt nun die Schaffung eines Messwertumformers der eingangs genannten Art, der die vorstehend erwähnten Mängel weitgehend vermeidet, und der ebenfalls ohne Schleifkontakte in Form von Potentiometerabgriffen oder Schleifringen auskommt.

Zu diesem Zweck wird ein Messwertumformer der eingangs genannten Art vorgeschlagen, der dadurch gekennzeichnet ist, dass der Erreger- und der Geberteil des Kopplungsgliedes ortsfest angeordnet sind, wobei kopplungswirkaam dazwischen liegende Teile des Kopplunge gliedes durch die Relativbewegung des Steuergliedes in bezug auf das Folgeglied in dem Kopplungsfeld des Kopplungs^-liedes bewegbar sind.

Zweckmässig ist das Steuerglied koaxial zu.t. Folge glied angeordnet. Das Kopplungsglied kann ein induktives Kopplun«sglied sein, dessen kopplungswirksame Teile als Kern eines Transformators oder einer Drossel ausgebildet sind, der aus mindestens je einem mit dem Steuerglied und dem Folgeglied verbundenen magnetisch leitenden Kernabschnitt besteht, zwischen denen ein Luftspalt vorhanden ist, dessen magnetischer Widerstand von der relativen Ver—

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Verdrehungslage des iJteuergliedes in bezug auf das Folgeglied, d.h. von der Bezugslage der Kernabschnitte in bezug aufeinander abhängig ist.

Das Kopplungsglied kann auch ein kapazitives Kopplungsglied sein, das eine Kondensatoranordnung aufweist, die ihrerseits aus mindestens 3^e einem dem Steuer- und dem Folgeglied zugeordneten elektrisch leitenden Teil gebildet ist, zwischen wc'elchen Teilen ein Luftspalt vorhanden ist, dessen Breite (und damit die Kapazität des Kopplungsgliedes) von- der ßezugslage des Steuergliedes in bezug auf das Folgeglied abhängig ist. . _

Bei induktiver Kopplung kann das Kopplungsglied aber auch ein fester Kern einer Drossel bzw. eines Transformators sein, der in bezug auf die Wicklung verschiebbar ist und dessen Lage in bezug auf die Wicklung von der Bezugslage des Steuer- in bezug auf das Folgeglied abhängig ist. Diese Anordnung ist besonders dann einfach, wenn Steuer- und Folgeglied koaxial sind und die Verschiebungs richtung des Kernes mit der gemeinsamen Achse zusammenfällt.

Bei kapazitiver Kopplung der beiden Schaltungsteile kann bei der Kondensatoranordnung des Kopplungsgliedes die mittlere Elektrode eines aus drei Platten aufgebauten Kondensators bewegbar sein, wobei der Abstand von den anderen Elektroden von der Bezugslage des Steuer- in bezug auf das Folgeglied abhängig ist*

Schliesslich wird erfindungsgemass die Verwendung des vorgeschlagenen Messwertumformers als Messzelle zur Messung eines Drehmomentes vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das Steuerglied mittels eines elastisch deformierbaren Elementes mechanisch an das Fölgeglied gekuppelt ist, wobei das zu messende Drehmoment über das elastisch deformierbare Element vom Steuerauf das Folgeglied übertragen wird, wobei das Differensignal der Gleichsschaltung ein Mass für die Grosse und die Richtung des übertragenen Drehmomentes ist.

Aueführungsbeispiele des £rfindungsgegenstandee sowie Aus-

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führungsbeispiele seiner Verwendung sind nachstehend anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen!

Pig. 1 bis 4 eine erste Ausführungsvariante, die mit induktiver

Kopplung arbeitet, und zwar Fig. 1 einen schematischen Schnitt, die Fig. 2 und 2a eine Darstellung in Abwicklung eines Teiles von Fig. 1 und die Fig. 3 und 4 Blockschaltbilder zweier Schaltungsmöglichkeiten dieser Ausführungsvariante,

Fig. 5 bis' 7 eine zweite Ausführungsvariante mit induktiver

Kopplung und zwar Fig. 5 einen schematischen Schnitt und die Fig. 6 und 7 Blockschaltbilder zweier Schaltungsmöglichkeiten mit dieser Ausführungsformvariante,

Fig. 8 bis 11 eine dritte Variante, wobei Fig. 8 einen Schnitt

und Fig. 9 eine Ansicht eines Bestandteiles dieser Ausführungsvariante darstellt und die Fig. 10 und 11 Blockschaltbilder zweier Schaltungsmöglichkeiten zu dieser Ausführungsvariante sind,

Fig. 12 und 13 eine vierte Ausführungsvariante mit kapazitiver

Kopplung und ein Blockschema einer für diese Ausführungsform geeignete Schaltung,

Fig. 14,16 und 17 eine fünfte Ausführungsvariante, in Fig. 14 im

Schnitt, in Fig. 16 eine Ansicht eines Bestandteiles und in Fig. 17 ein Blockschema einer für diese Ausführungsvariante geeigneten Schaltung,

Fig. 15 und 18 eine sechste Ausführungsvariante in der Darstellungs

art entsprechend den Fig. 14 und 17_}

Fig. 19 und 20 sowie 22 Ausführungsvarianten entsprechend den

Fig. 1 bzw. 12, bei denen das Steuer- und das Folgeglied über ein elastisch deformierbares Element mechanisch aneinander gekuppelt sind, und

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Fig. 23 und' 24 andeutungsweise Ausführungsformen entsprechend

etwa jenen der Fig. 1 bzw. 5 jedoch mit kapazitiver Kopplung.

Bei der in Fig. 1-4 dargestellten Ausführungsform ist in einem Gehäuse 1 ein hohlzylindrischer Spulenkörper 2 angeordnet. Dieser Spulenkörper weist, wie später noch zu beschreiben sein wird, mindestens zwei Wicklungen auf, die zu einem Spulenkörper zusammengefügt sind, welcher seinerseits von einem mit 16 bezeichneten, seine Aussenflachen umschliessenden und als magnetischen Rückschluss dienenden Gehäuse umgeben ist. Der Spulenkörper 2 mit seinem Gehäuse 16 ist im Inneren des Gehäuses 1 einstellbar mittels Einstellschrauben 3 festgehalten, die ihrerseits durch Muttern 4 P , arretiert sind. Die Enden der Wicklungen im Spulenkörper 2 sind zu einem gemeinsamen Leiterstrang 2a zusammengefasst und dieser ist durch eine Bohrung 2b im Gehäuse herausgeführt.

In dem Gehäuse ist eine koaxial zum Spulenkörper 2 verlaufende Welle 5 aus unmagnetischem Werkstoff drehbar bei 5a gelagert. Eine zweite, zur ersten Welle 5 koaxiale Welle 6, ebenfalls aus einem unmagnetischen Werkstoff ist auf der gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 1 bis 17 drehbar gelagert und ist an ihrem im Gehäuse 1 befindlichen Ende als Hohlwelle 6a ausgebildet, die die Welle 5 umgreift. Die beiden Wellen 5und 6 sind inbezug aufeinander verdrehbar. Eine etwa in der Mitte des als Hohlwelle 6a ausgek bildeten Teiles der Welle 6 auf diesem drehbar gelagerte Hülse 9 aus einem magnetisch leitenden Material ist mittels eines Jtiftes der mit Spiel durch eine durch die Hohlwelle 6a führende Querbohrung 7a führt, fest mit der Welle 5 verstiftet. Die beiden Stirnseiten der Hülse 9 sind, wie aus der in Fig. 2 dargestellten Ah- · wicklung hervorgeht, in axialer Richtung sägezahnartig verzahnt. In die Lücken zwischen den stirnseitigen Zähnen 8 der Hülse 9 greifen gegengleich geformte Zähne 11, die je an der einen Stirnseite zweier den Stirnseiten der Hülse 9 gegenüberliegenden Hülsen 10, ebenfalls aus einem magnetisch leitenden Material, ausgebildet

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sind. Die Hülsen 10 besitzen etwa die gleiche Wandstärke wie die Hülse 9 und sind ihrerseits fest auf dem als Hohlvfelle 6a ausgebildeten Teil der Welle 6 aufgezogen. Zusammen ergeben somit die Hülsen 10 mit der Mlse 9 einen hahlzylindrischen, dreiteiligen Kern des Spulenkörpers 2 mit etwa derselben Gesamtlänge. Die Teile dieses Kernea sind voneinander durch zickzackförmige Luftspalte 12 (vgl. Fig. 2) getrennt. Diese Luftspalte sind je in schmalere Abschnitte 13» 14 abwechselnd mit breiteren Abschnitten 12a unterteilt, wobei die Breite der einzelnen. Abschnitte vom gewählten Verzahnungsmuster an den Hülsen 9, 10 abhängig und bei der Montage der Hülsen 10 zu beiden Seiten der Hülse 9 einstellbar ist.

Aus dem vorstehend Gesagten ist ersichtlich, dass die Hülse 9 bezüglich der Hülsen 10, wenn auch beschränkt, verdrehbar ist. Aus Fig. 2 ist auch ersichtlich, dass, wenn die Hülse 9 z.B. im Sinne des 3?feiles A inbezug auf die Hülsen 10 verdreht wird, die schmalen Luft spaltabschnitt 14-' rechts sich weiter verengen, während sich die schmalen Luftspaltabschnitte 13 links verbreitern. Umgekehrt werden bei einer dem Pfeil A entgegengesetzten Verdrehung die Hülse 10 die Abschnitte 13 enger und die Abschnitte 14 breiter.

Daraus ergibt sieh auch, dass die geometrische Form der Stosstellen der Hülsen 10 an die hülse 9 beliebig sein kann, solange sich bei einer Relativdrehung der Hülse 9 in bezug auf die Hülse 10 wenigstens ein Teil des Luftspaltes an der einen Stoss— stelle verengt und zugleich der entsprechende Teil des Luftspaltes an der anderen Stosstelle erweitert, so dass sich der magnetische Widerstand an den Stosstellen bei einer Relativdrehung der Hülse in bezug auf die Hülsen 10 gegensinnig ändert. Ausser der Form ist auch die Anzahl der Sahne beliebig. In Fig. 2a ist rein beispielsweise auf eine Ausführungsform hingewiesen, bei der die Stosstellen zwischen der Hülse 9' und den Hülsen 10' die Form eines einzigen um den Umfang der Hülsen führenden Zahnes 8* bzw. 11' besitzen. Die Zahnform kann auch rechteckig sein.

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Aus Fig. 1 ist ferner ersichtlich, dass die Welle 5 einen Bund 18 aufweist mit dem sie an die Innenseite des Gehäuses 1 anschlägt. Auf den Bund 18 drückt die Stirnseite der Hohlwelle 6a und zwar mit der Kraft einer Druckfeder ^15^, die zwischen einem auf der welle 6 ausgebildeten Bund 6b und der Lagerung 17 der Welle eingespannt ist. Durch diese Anordnung ist die axigle Lage der in bezug aufeinander drehbaren Teile 5, 7, 9 und 6, 6a, zueinander und zum Spulenkörper 2 bestimmt.

Wie bereits erwähnt, weist der Spulenkörper 2 mindestens zwei Wicklungen auf. ■

In Fig·. 3 ist eine Ausführungsform mit zwei Wicklungen in £ einem schematischen Blockschaltbild angedeutet. Man erkennt hier die Wellen 5,6 mit den Hülsen 9 und 10 sowie die zickzackförmigen Luftspalte 12. Man erkennt ferner schematiech zwei Wicklungen 181 und 182, die zu dem Spulenkörper 2 zusammengefasst sind. Jede der beiden Wicklungen 181, 182 überspannt einen der beiden Luftspalte 12. Die beiden Wicklungen 181, 182 sind in Serie geschaltet und mit ihren Enden an eine Wechselspannungsquelle 183, z.B. an einen Oszillator angeschlossen, während ihr gemeinsames Ende 185 herausgeführt ist. In der dargestellten Schaltung lassen sich die beiden Wicklungen 181, 182 als zwei in Serie an der Oszillatorspannung liegende induktiveWiderstände ansehen, die zusammen einen veränderlichen Zweig einer Brückenschaltung bilden und die Oszlllatorfc spannung im Verhältnis ihrer Impedanzen teilen.

Legt man an dieselbe Oszillatorspannung einen zweiten, un-.·; veränderlichen Spannungsteiler ohmscher, induktiver oder kapazitiver Art, der den zweiten Brückenzweig bildet, so erscheint in der iirtickendiap'öriale eine Wechselspannung, deren Amplitude annähernd proportional der Verdrehungslage und deren Phasenlage entsprechend der Verdrehungsrichtung des. Steuergliedes in bezug, auf das Folge— glied ist, wobei die Kullage der Verdrehung jene Lage ist, bei der die Brückenschaltung abgeglichen ist.

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In Fig. 4 ist eine Ausführungsform mit drei Wicklungen schematisch angedeutet. Man erkennt wiederum die Wellen 5,6 mit den Hülsen 9, 10, sowie die Luftspalte 12. Der Spulenkörper weist hier eine Primärwicklung 19 und zwei Sekundärwicklungen 18 auf. Während die Primärwicklung 19 im bezeichneten Beispiel als nur um die Hülse 9 gewickelt dargestellt ist, kann sie über alle drei Hülsen gewickelt sein. Dagegen ist jede der beiden Sekundärwicklungen 18 im wesentlichen je einer der Hülsen 10 zugeordnet. Die Primärwicklung 19 ist an eine Wechselspannungsquelle 183 angeschlossen.und die beiden Sekundärwicklungen 18 können in einer ßrückenschaltung wirken, in der sie, wie in Fig. 3, in Serie liegen und einen ßrükkenzweig bilden oder in der sie nebeneinander in zwei parallelen Brückenzweigen liegen, sie können auch gegeneinander geschaltet sein und dadurch die Differenz ihrer Spannungen abgeben, oder sie können mittels zweier getrennter Gleichrichter zwei vergleichbare Gleichspannungen erzeugen, deren Differenz nach Betrag und Polarität der Grosse und Richtung der Regelabweichung entspricht. Mit der Hinweisziffer 190 ist lediglich der Rest der Vergleichsschaltung bezeichnet, die, wie soeben erwähnt, von verschiedener Art sein kann.

Der in der Fig. 1 dargestellte Messwertumformer besitzt somit in den jeweils eine Einheit bildenden Bestandteilen 5,7,9 bzw. 6,6a,10 ein Steuer- und ein Folgeglied, die zusammen ein zwischen aneinandergekoppelten Zweigen einer ortsfesten Vergleichsschaltung (nämlich die Wicklungen 181 und 182 bzw. 19 und 18) kontaktlos wirksames Kopplungsglied (Hülsen 10,9,10) bilden, dessen Uebertragungsverhalten durch gegensinnige Veränderung die Luftspalte 13 bzw. 14 veränderbar ist.

Die Wirkungsweise des in den Fig. 1-4 dargestellten Messwertgebers kann kurz wie folgt zusammengefasst werden. Es sei angenommen, dass die Welle 5 mit einem Sollwertgeber verbunden ist, während die Welle 6 zur Messteile der Regelgrösse führt. Ein die Regelgrösse beeinflussendes Stellglied sei, z.Bj. über einen Ver-

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stärker, in der Weise an den. Ausgang der Vergleichsschaltung-184, 190 angeschlossen, dass der Stellvorgang entsprechend der Phasenlage bzw. der Polarität des Ausgangssignales der Vergleichsschaltung erfolgt» Die Hülsen 9 und 10 bilden Leiterfür ein axial durch sie hindurehtretendes Magnetfeld. Die Luftspalte 12,-13·, 14 sind zwischen diesen Leitern angeordnete widerstände für das Magnetfeld, wobei sich bei Verdrehung der Wellen 5 und 6 die Luftspalten 13 und 14 gegensinr^:g ändern. Die Aenderung der breiteren Abschnitte 12 der Luftapalte ist der Aenderung de/· schmalen Abschnitte 13, 14 entgegengesetzt, aber prozentual viel kleiner als diese. Zudem sind die breiteren Spalte 12 von einem wesentlich geringeren Fluss durchsetzt, wodurch sich ihr an sich unerwünschter Einfluss noch mehr verringert und praktisch vernachlässigt werden ,kann. Wären alle Spalte gleich breit, so würde die gewünschte Wirkung nicht auftreten; je grosser der Unterschied,desto empfindlicher ist die Anordnung.

In dem Spulenkörper nach Fig. 3 .verursachen die bei einer Verdrehung der Welle 5 bezüglich der Welle 6 eintretenden Unterschiede der Luftspalte eine Differenz der Induktivitäten der beiden Spulen 181, 182, was elektrisch leicht ausgewertet werden kann.

Γη dem Spulenkörper mit den in Fig. 4 dargestellten'Wicklungen verändert sich die Kopplung der beiden Sekundärspulen 18 an die Primärspule 19, wodurch eine Differenz der induzierten Spannungen entsteht. ^

Der Drehwinkel zwischen den Wellen 5 und 6 ist durch die ineinandergreifenden Verzahnungen begrenzt. In αiesern Bereich ist das elektrische Messignal in guter Näherung proportional dem Verdrehwinkel. ""-■":

Durch axiales Verschieben des Spulenkörpers 2 mittels der Stellschrauben 3 kann der Nullpunkt des Messignales in die Mitte des gesamten möglichen Verdrehungsbereiches gebracht werden.

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Daraus ergibt sich, dass das Auagangssignal- der Vergleichsschaltung ungefährt proportional zum Verdrehwinkel zwischen der Welle 5 und der Welle 6 und damit zur Regelabweichung wird und zur Steuerung des Stellgliedes geeignet ist.

In den Pig. 5-7 ist eine zweite, etwas einfachere Ausfuhrungsform dargestellt, die in ihrem Betrieb indessen auf das Vorhandensein eines weiteren Schaltungselementes als Bezugsgrösse angewiesen ist·

Man erkennt wiederum die im Gehäuse 1 Id. 5a bzw. 17 drehbar gelagerten Wellen 5 bzw. 6 mit dem Hohlwellenabschnitt 6a, beide aus unmagnetischem Material. Eine aus magnetisch leitfähigem Material gefertige Hülse IO ist an ihrem gegen einen Absatz der Welle 5 stossenden Ende mit der Welle 5 fest verbunden, während eine zweite, ebenfalls magnetisch leitende Hülse 191 auf der Hohlwelle 6a befestigt ist. Bin in der Welle 5 festsitzender Stift greift mit Spiel in eine durch die Hohlwelle 6a und die Hülse führende Bohrung 23 und begrenzt dadurch die Drehbewegung der Wellen 5 und 6 gegeneinander. Die Hülsen 191 und 10 stossen in einem Verzahnungsmuster analog wie in Fig. 2 dargestellt aneinander, wobei ein Luftspalt entsteht, dessen magnetischer Widerstand von der Verdrehungslage der Welle 5 inbezug auf die Welle 6 abhängig ist.

Die Begrenzung der Verdrehbarkeit der Wellen b und 6 in .bezug aufeinander durch den" Stift 22 und die Bohrung 23 ist notwendig, damit in dem wie in Fig. 2 aus schmalen und breiten Abschnitten zusammengesetzten Luftspalt 12 der magnetische widerstand des gesamten Luftspaltes über den ganzen Verdrehbereich bei Verdrehung in einer bestimmten Richtung stetig vergrössert und bei entgegengesetzter Verdrehung stetig verkleinert wird. Für die Linearität des Ausgangssignales des Messwertumformers inbezug auf den Verdreh«inkel zwischen oteuer- und Fol^eglied ist es dabei vorteilhaft, wenn die Breite und damit der magnetische Widerstand der schmalen und der breiten Abschnitte des Luftspaltes über den

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ganzen Verdrehbereich möglichst verschieden gross sind. Der bei dieser Variante vorhandene Spulenkörper 24 kann eine Wicklung 25 (vgl. Fig. 6) oder zwei Wicklungen 27,28 (vgl. Fig.7) aufweisen, die ihrerseits nebeneinander Öder übereinander gewickelt sein können. Im Gegensatz zu der Ausführungsform der Fig. 1 ist hier der Spulenkörper 24 in die Innenwand des Gehäuses. 1 eingelassen dargestellt, d.h. nicht in axialer Richtung verstellbar und feststellbar. Dies deshalb, weil diese Verstellbarkeit der Spule zum Zwecke der Einstellung des Nullpunktes durch einen rein elektrischen Abgleich der Vergleichsschaltung ersetzt werden kann. Im Uebrigen entspricht der Aufbau dieser Ausführungsvariante jener der Fig. !;■■ d.h. die Welle 5 besitzt einen Bundl8, die Welle 6 L· einen Bund 6b, und es ist weiter die Druckfeder 15 vorhanden.

Wird bei dieser Ausführungsvariante im Spulenkörper 24 nur eine Wicklung (25, Fig. 6) verwendet, so bildet diese Wicklung zusammen mit dem aus den Hülsen 10 und 191 bestehenden Kern eine Drossel mit veränderlicher Induktivität. Wie aus dem Schaltbild der Fig. 6 hervorgeht, ist diese Drossel mit einer Bezugsdrossel 26 hestehend aus einer Wicklung 260 und einem Kern 261 in Serie geschaltet und diese beiden Drosseln sind an die Wechsel— Spannungsquelle 183 angeschlossen. Der Wert der Induktivität der Bezugsdrossel 26 entspricht derjenigen der Drossel 25, 10, 191 in der Nullage, wenn die beiden Drosseln gegeneinander geschaltet werden sollen. Im Falle einer Brückenschaltung können beide Induk— " tivitäten auch in der NuIläge verschieden sein»

Es ist daraus klar ersichtlich, dass die Wirkungsweise der Ausführungsform gemäss Fig. 5 in der Schaltung gemäss Fig. 6 grundsätzlich jener der Fig. 1 entspricht mit dem Unterschied, dass das an dem Ausgang der Vergleichsschaltung abgreifbare Wechseloder Gleichspannungssignal kleiner ist, als bei der Ausführungs— form gemäss den Fig-, 1 und 3,weil dabei der Wert der Impedanz der Drossel 26 keine Aenderung erfährt»

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Werden bei der Ausführungsvariante der Fig. 5, wie bereits erwähnt zwei Spulen (27>28, Pig.7) verwendet, so bilden die Wicklungen 27,28 zusammen mit dem veränderlichen Kern 10, 191 einen Traneformator alt veränderlichem übersetzungsverhältnis; die Wicklungen 291» 292 zusammen mit dem unveränderlichen Kern 93 einen Bezugs-Transformator mit konstantem Uebersetzungsverhältnis. Die Primärspulen 28 und 291 können, wie dargestellt, in Serie oder aber auch parallel an eine Wechselspannungsquelle 183 angeschlossen sein.

Die Sekundärwicklungen 27 im Spulenkörper 24 und 292 im Bezugstransformator 29 bilden analoge Teile zu den beiden Wicklungen 18 der Schaltung nach Fig. 4 und sind mit ihren Enden an eine Vergleichsschaltung 190 angeschlossen, die wie jene in Fig. 4 wirkt. Der Aufbau dieser Vergleichsschaltung kann wie folgt ausgeführt sein, wobei festzuhalten ist, dass die folgende Beschreibung nur eine aus einer Vielzahl von Möglichkeiten ist. Jedes der von einer der Sekundärwicklungen 27» 292 (bzw. 18 der Fig. 4) ausgehenden Leiterpaare ist an einen Messgleichrichter in Brückenschaltung angeschlossen. Von den Ausgängen dieser Messgleichrichter sind zwei mit derselben Polarität miteinander verbunden, während die andern beiden Ausgänge zugleich den Ausgang der Vergleichsschaltung 190 bilden, d.h. dass die beiden Gleichrichter derart in Serie geschaltet sind, dass an dem Ausgang der Vergleichsschaltung die Sifferenz ihrer Gleichspannungen erscheint. Jedem der beiden Messgleichrichter ist schliesslich ein Widerstand parallel geschaltet, der das Fliessen eines Stromes im Ausgangskreis ermöglicht.

Solange nun in den beiden Wicklungen 27 und 292 durch die zugeordneten Primärwicklungen 28 bzw. 291 dieselbe Spannung induziert wird, was in der Nullage des Messwertumformers nach Fig. 5,7 der Fall ist, erscheint an den Ausgängen der beiden Messgleichrichter dieselbe Gleichspannung und die Differenz, die an dem Ausgang der Vergleichsschaltung 190 auftritt, ist gleich Null. Sobald aber der Messwertumformer aus der !!ullage herauskommt, wird das Gleichgewicht gestört und das an den Ausgangsklemmen von 190 er-

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scheinende Gleichstromsignal ist charakteristisch für die eingetretene Abweichung von der iiullage im Me8ewertumformer.

Im übrigen kann die Einreihung des Meeswertumformers nach Fig. 5 im Regelkreis dieselbe sein wie jene der anhand der Fig. 1-4 beschriebene.

Eine zur ersten und zur zweiten Variante gleichermaseen sehr ähnliche Ausführungsform entsteht, wenn die in Fig. 6 oder 7 dargestellte räumlich getrennten Systeme zu einem einzigen induktiven System zusammengefasst werden, indem der unveränderliche Kern 261 bzw. 923 in axialer Fortsetzung der Hülse 191 angeordnet und anstelle der getrennten Spulenkörper 24 und 26 bzw. 29 ein Spulenkörper gemäss demjenigen in Fig. 1-4 verwendet wird, auf dessen Wicklungen der veränderliche und der unveränderliche Teil des zusammengefassten Kopplungsgliedes wirken. Der in axialer Verlängerung der Hülse angeordnete Teil des Kopplungsgliedes kann ebenfalls als Hülse ausgebildet und auf der Hohlwelle 6a befestigt sein, wobei zur Anpassung der Induktivität des unveränderlichen Teils an die Induktivität des veränderlichen Teils des Kopplungsgliedes zwischen diesen Hülsen ein gewisser Luftspalt angeordnet sein kann.

Anhand der Fig. 8-11 soll nachstehend eine weitere Äusführungsvariante mit magnetischer Kopplung beschrieben werden.

Wie aus Fig. 8 ersichtlich, ist in einem Lagerstutzen eines geschlossenen Gehäuses 30 eine Hohlwelle 32 drehbar gelagert. · An ihrem im Inneren des Gehäuses 30 liegenden Ende trägt die Hohlwelle 32 eine Scheibe 31»während im Hohlraum der Hohlwelle 32 eine weitere Welle 33 drehbar gelagert ist. Die beiden Wellen 32, 33 sind also in bezug aufeinander drehbar gelagert und bilden das Steuerbzw, das Folgeglied dieser Ausführungsvariante. Um die mögliche Verdrehung der beiden Wellen 32,33 inbezug aufeinander zu begrenzen, is t an dem auf der Höhe der Scheibe 31 liegenden Ende der Welle ein radial abstehender Anschlagfinger 34 drehfest befestigt, welcher Finger 34 mit Spiel in einer sektorformig in der Scheibe 31 ausgebildeten Nut 35 eingebettet ist. .

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Am Itafang der Scheibe 31 ist mittels eines Ringes 310, z.B. Verklebung, Vernietung oder Verschraubung, der äussere Ring 38 einer als Ganzes mit 380 bezeichneten, durchbrochenen Membrane befestigt. Die Membrane 380 weist ferner (Fig. 9) einen Zwischenring 37 und einen Nabenring 36 auf. Während die Ringe 38 und 36 der Membrane 38Ό in derselben Ebene liegen, liegt der Zwischenring 37 in eine r «u dieser parallelen Ebene (vgl. Pig.8) und ist mit dem äusseren Ring 38 und dem Nabenring 36 mittels je drei jeweils zum nächst inneren Ring etwa tangential verlaufenden Streben 40 und 39 verbunden. Die Stosstellen 41 der Streben 40 und 39 an die Ringe '36, 37, 38 wirken dabei gewissermassen als federnde Gelenke, und je ein Paar aneinanderstossender Streben 39, 40 können als Kniehebel angesehen werden. Daraus ergibt sich, dass der Zwischenring 37 im vorliegenden Beispiel gewissermassen auf den Kniegelenken dreier Kniehebel abgestützt ist, deren Enden gelenkig mit dem Aussenring 38 bzw. dem Nabenring 36 angelenkt sind. Daraus ergibt sich ferner, dass bei einer Verdrehung des NabenrInges 36 inbezug auf den Auseenring 38 der Abstand des Ringes 37 von der gemeinsamen Ebene der Ringe 36, 38 erheblich verändert wird. Im dargestellten Beispiel ist die durchbrochene Membrane 380 einteilig aus einem dünnen Material hergestellt. Nach dem vorstehend Gesagten ist es aber selbstverständlich, dass die Membrane 380 auch durch drei einzelne konzentrische Ringe ersetzt werden könnte, die durch eine Anzahl Kniehebel miteinander verbunden sind, wobei die einzelnen einarmigen Hebel dieser Kniehebel den Streben 39 bzw. 40 entsprechen wurden und nicht durch den gemeinsamen Mittelpunkt der konzentrischen Ringe führen dürfen. Bei einer derartigen Ausbildung fällt im Gegensatz zu der dargestellten durchbroctmen Membrane 380 eine Federwirkung dahin.

Zurückkommend auf Fig. 8 ist der Nabenring ~6 der Membrane 380 mittels einer Mutter ?31 an dem den Anschlagfinger 34 tragenden Ende der Welle 33 drehfest befestigt. An den: Zwischenring 37 ist mittels eines Ringes 421 ein zu der Scheibe 31 konzen-

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trischer Teller befestigt, der über einen axial vom Tellerboden abstehenden Schaft 431 freitragend einen Kern 43 aus weichmagnetischem Material trägt. Der Kern 43 ist das magnetische Kopplungsglied zwischen den Wicklungen eines Längen-MesswertUmformers, dessen Wicklungen in dem Spulenkörper 44 zusammengefasst sind. Dieser Spulenkörper ist verschiebbar und feststellbar in einem zum Lageransatz 301 koaxialen Ansatz 302 des Gehäuses 30 gelagert. Auf die eine Seite des Spulenkörpers 44 wirkt eine Druckfeder 45» während auf die andere Seite eine in blockiertem Zustand als An-. schlag dienende Stellschraube 46 wirkt.

Der Spulenkörper 44 kann je nach vorgesehener Schaltung A (vgl. Fig. 10 und 11) zwei oder drei Wicklungen aufweisen, die grundsätzlich auf dieselbe Weise mit der Wechselspannungsquelle und den Vergleichsschaltungen 184 bzw. 190 verbunden sein können, wie dies anhand der Fig. 3 und 6 (bei zwei Wicklungen) und anhand der Fig. 4 und 7 (bei drei Wicklungen) beschrieben wurde. Bs erübrigt sich daher an dieser Stelle diese Schaltungen nochmals näher zu beschreiben.

Während die Veränderung des Ubertragungsverhaltens bei den Ausführungsformen der Fig. 1 und 5 durch Veränderung des Luft— Spaltes in einem oder in zwei Magnetkernen herbeigeführt wurde, wird dies bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 8 durch eine Veränderung der Lage eines an sich unveränderlichen Magnetkernes inner-P halb eines Wicklungssystems erreicht.

Aus dem bisher Gesagten ergibt sich die Wirkungsweise dieses Ausführungsbeispieles wie folgt!

Eine Aenderung der Relativlage der Welle 33 in bezug auf die Welle 32 hat eine Axialverschiebung des Kernes 43 -im Spulenkörper 44 und mithin eine Aenderung der magnetischen Kopplung zwischen dessen Wicklungen zur Folge,, was wiederum ein zu der Aenderung der Relativlage der Welle 33 in bezug auf die Welle 32 etwa proportionales Signal an dem Ausgang der Vergleichsschaltung 183 bzw. 190 zur Folge hat.

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In den Fig. 12 und 13 ist eine weitere Ausführungsvariante dargestellt. Der mechanische Aufbau dieser Variante ist weitgehend ähnlich zu der Ausführungsvariante nach Pig. 8.

Man erkennt wiederum die ineinander und im Gehäuse 30 drehbar gelagerten Wellen 32,33, von denen die Welle 32 die Seheibe 31 trägt und die Welle 33 den in der sektorförmigen Nut 35 eingebetteten Anschlagfinger 34. Man erkennt ferner die mit ihrem Aussenring 38 mittels des Ringes 310 an der Scheibe 31 befestigte durchbrochene Membrane 380, die mit ihrem Nabenring 36 mittels der Mutter 331 ebenfalls fest mit der Welle 33 verschraubt ist. Die durchbrochene Membrane 380 ist analog wie in Pig. 9 dargestellt, ausgebildet. Am Zwischenring 37 dieser Membrane is t jedoch mittels eines Ringes 421 ein Teller 422 aus Isoliermaterial befestigt, der auf seiner der Befestigungsstelle abgekehrten Seite einen elektrisch leitenden Belag 423 trägt. Diesem leitenden Belag 423 gegenüber sind in einem Abstand a zwei leitende Platten 59 und 60 angeordnet, die mittels eines elektrisch isolierenden Blockes 56 von einer Dicke b fest mit der Stirnwand 304 des Gehäuses verbunden sind.

Die Bauteile 423 und 60 sowie die Bauteile 423 und 59 bilden dadurch je einen Plattenkondensator und diese beiden Plattenkondensatoren sind in Serie geschaltet, weil die eine Elektrode, nämlich der leitende Belag 423 für beide Kondensatoren gemeinsam ist. Von beiden Platten 59 und 60 sind Anschlussleitungen"59* und 60a (in Fig. 12 nicht dargestellt) aus dem Gehäuse herausgeführt. Die in Fig. 13 dargestellte Schaltung ist mit jener der Fig. 6 gleichwertig mit dem Unterschied, dass dort die Impedanzen induktiv und hier kapazitiv sind, nämlich der Kondensator 59» 432, 60 einerseits und ein konstanter Bezugskondensator 601 andererseits (Fig. 13).

Verkleinert oder vergrössert sich der Abstand a zwischen den Bestandteilen 422 und 60, 59 so erhöht bzw. vermindert sich der Wert der Kapazität des Kondensators 59 ».-423 »60, was das Auftreten

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eines öleiah- oder Wechselspannungssignales an den Ausgangsklemmen, der Vergleichsschaltung 184 zur Folge hat.

Zu erwähnen bleibt noch, dass es zweckmässig ist, die Dicke b des Blockes 58 und die Dicke £ des Tellers 422 um ein . Vielfaches grosser zu wählen als den grösstmöglichen Abstand a. Damit ist gewährleistet, dass die Streukapazitäten der Platten 59» 60 insbesondere zum Gehäuse 30, das normalerweise metallisch und geerdet ist, ohne Einfluss auf die Empfindlichkeit der Anordnung sind.

In den Fig., 14, 16 und 17 ist noch eine Ausführungsvariante dargestellt.

fe In das Innere eines Gehäuses 47 erstrecken sich zwei im

Gehäuse 47 drehbar gelagerte Wellen 48, 49, die in bezug aufeinander koaxial angeordnet sind.. Jede der Wellen 48, 49 ist mittels eines Sicherungsringes 481 bzw. 491 und einer Druckfeder 482 mit Gegenmutter 483 bzw. 492, 493 gegen axiale Verschiebung gesichert. Die Welle 48 trägt an ihrem inneren ünde einen Kopf -501, der einem analogen Kopf 511 an der Welle 49 gegenüberliegt. Am Kopf 501 ist ein Anschlagstift 50 befestigt, der mit Spiel in, eine im Kopf ausgebildete Nut 51 eingreift. Mit dieser Anordnung ist das mögliche Mass der Verdrehung der Welle 48 inbezug auf die Welle 49 begrenzt.

Zwischen dem Kopf 501 und der Mutter 483 ist der Waben-" ring 54 einer durchbrochenen Membrane 550 (Fig. 16) auf der Welle

48 festgespannt, deren Aussenring 55 starr an einer Ringscheibe 52 aus einem magnetisch leitfähigen Material befestigt ist. Eine weitere analoge Membrane 550 ist auf gleiche-WeiseVmit der "Welle

49 und der Ringscheibe 52 verbunden.

Zwischen dem Aussenring 55 und dem nicht in derselben Ebene liegenden Nabenring 54 weist die Membrane 550 mit deri-Ringen einteilig ausgebildete Streben 53 auf, deren 'Richtung nicht durch den Membranenmittelpunkt geht. Die Streben 53 wirken dabei ähnlich wie die Streben 39 bzw. 40 der in Fig. 9 gezeigten Mem~

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brane, d.h. sie lassen eine Verdrehung des Nabenringes 54 in bezug auf den Aussenring 55 zu, was aber zwangsläufig eine Veränderung des Abstandes der Ebenen des Nabenringes 54 von der Ebene des Aussenringes 55 zur Folge hat. Auch hier können die Streben 55 durch Gelenkkoppel ersetzt werden, die an ihren Enden am Aussenring 55 bzw. am Nabenring 54 angelenkt sind«

Den beiden Seiten der magnetisch leitfähigen Ringscheibe 52 gegenüber sind unter Freilassung eines Luftspaltes 561 bzw* 571 je eine Ringspule 56 bzw. 57 angeordnet, deren Anschlüsse (nicht dargestellt) aus dem Gehäuse herausgeführt sind. Beide Ringepulen 56, 57 sind je iß einen Ringkern 562, 572 aus magnetisch leitfähiger* Material eingebettet, der die gesamte Aussenflache mit Ausnahme der der Ringscheibe 52 gegenüberliegenden der betreffenden Ringspule umachliesst. Anstelle je eines Ringkernes 562, 572 mit einem ü-förmigen Querschnitt können den Spulen 56, 57 auch mehrere unmittelbar aneinanderstossende oder mit Abstand über den Spulenumfang verteilte, gekrümmte magnetisch leitende Rückschluss— bügel mit U-förmlgem Querschnitt beigeordnet sein.

Die Wirkungsweise dieser Ausführungsforo ist folgende« Sobald eine Aen&erung der Relativlage der Welle 48 in bezug auf die Welle 49 eintritt, ändert sich die Breite eines der Luftspalte 561, 571 auf Kosten des anderen infolge der Verschiebung der ringförmigen Scheibe 52 in axialer Richtung, welche Verschiebung durch die Veränderung der Relativlage der Welle 48 in bezug auf die Welle 49 auftritt. Diese Veränderung der Breite eines der Luftspalte 561, 571 hat eine gleichseitige Veränderung der indultiven Impedanz einer der Spulen 56, 57 auf Kosten der Impedanz der anderen Spule »ur Folge.

Betrachtet man das Schaltschema der Fig. 17,in welchem die Spulen 56, 57, die Ringscheibe 55 (als Stab dargestellt) die Wechselspannungsquelle 183 und die schematisch als Block 164 dargestellte Ergänzung zur Brückenschaltung zu erkennen sind, so ist daraus ersichtlich, dass diese Aenderung der induktiven Impedanz

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der Spulen 56, 57 die Brückenschaltung verstimmt, wobei das Differenzsignal an den Ausgangsklemmen erscheint, analog wie in der in Fig. 3 dargestellten Schaltung.

Die Spulen 56, 57 können auch je eine Primär- und eine Sekundärwicklung eines Transformators enthalten, dessen Wirkungsweise denjenigen in Fig. 7 entspricht; oder die beiden Wicklungen

56 und 57 können in zwei parallelen Brückenzweigen sein.

Schliesslich ist es auch möglich, die eine Spule mit einem geschlossenen Ringkern oder sonst unveränderlichen magnetischen Rückschluss zu versehen, wobei diese Spule analog Fig. 6 und £ 7 ausnerhalb der das veränderliche Kopplungsglied enthaltenden Vorrichtungen, d.h. auBserhalb des Gehäuses 47, liegen kann.. Diese Anordnung mit nur einer Spule mit variablem Kopplungsglied kann auch in einer ähnlich Fig. 12 gebauten Vorrichtung untergebracht sein, wobei das magnetisch leitende Kopplung8₍-lied an die Stelle der Scheibe A22 und die Spule mit magnetisch leitendem Rückschluss an Ue Stelle der Platten 59 und 60 tritt.

Ir. -''ig. Ii, und 18 ist eine zur Fig. 14 weitgehend analoge AusführungsforiR dargestellt, bei der jedoch mit kapazitiver Kopplung gearbeitet wird.

Der mechanische Aufbau dieser Aa:;i'ührungfiform ist gleich t wie der in Fig. 14 mit folgenden *-_Usnahn,en: Anstelle der Spulen 56,

57 mit den rtingkernen 562, 572 tritt hier je eine kreiBringförmige verLäitnisinäsfig dicke Unterlage 671,. 641 aus einem Isoliermaterial, die im Inneren des Gehäuses 47 befestigt ist. Jede dieser Unterlagen 671, 641 trägt an ihrer freien Stirnseite je zwei elektrisch leitende Beläge oder Platten 64, 65 bzw. 66, 67, aie die Form eines- Kreisrinrsektors haben. Jeder dieser Beläge ist von dem anderen elektrisch isoliert und besitzt einen elektrischen Anschluss ¹ nicht, dargestellt), der aus dem Gehäuse 47 herausgeführt ist. In dem Zwischenraum zwischen den Unterlagen 641, 671 ist anstelle der magnetisch leitenden Ringscheibe 52 eine Ringscheibe 61 aus einem

oo 9816 r\2 3 7 %m

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Dielektrikum vorgesehen, die auf ihren beiden, den Belägen. 64, 65 bzw. 66, 6? zugekehrten Seiten je einen elektrisch leitenden Belag 62 bzw. 63 trägt, der die Beläge 64, 65 bzw. 66, 67 unter Freilassung eines Luftspalters 621, 631 überdeckt. Keiner der Beläge 62, 63 besitzt einen elektrischen Anschluss, der aus dem Gehäuse 47 herausführt. - .

Damit bilden, elektrisch gesehen, die Beläge 62, 64, 65 einerseits und 63, 66, 67 andererseits je eine aus der Serieschaltung zweier Kondensatoren gebildete kapazitive Impedanz, deren Wert nach Massgabe der Breite der Luftspalte 621 bzw. 631 und mithin der Relativlage der Wellen 48, 49 in bezug aufeinander veränderlich ist.

In Fig. 18 ist schematisch die Brückenschaltung dargestellt, welche gestattet die Veränderungen dieser kapazitiven Impedanzen kontinuierlich zu erfassen. Man erkennt die .vechselsparinungsquelle 183, die aus den Belägen 62, 64, 65 einerseits und aus den Belägen 63, 66, 67 andererseits gebildete kapazitive Impedanz sowie schematisch die Vergleichsschaltung 184, der grundsätzlich gleich arbeitet wie vorstehend beschrieben.

In den Fig. 19-22 sind Ausführungsformen des T-iesswertumformers dargestellt, die besonders, jedoch nicht ausschliesslich, zur Verwendung als Messzelle zur Messung von Drehmomenten vorgesehen sind. Bei allen beschriebenen Ausführungsformen sind die Wellen 5,6,32,33 und 48,49 drehbar' gelagert. Sie sind also in der Lage, eine unbeschränkte 'Drehbewegung auszuführen, wobei die eine ■< ifjelle der anderen nachläuft und nur die relative Ve rare hungs lage der "einen in bezug auf "die andere erfasst wird'. Wird" nun die eine ».eile über ein elastisch deformierbares Kupplungsglied'an die andere Welle mechanisch gekuppelt, lässt sich ein Drehmoment über die beiden äheinandergekuppelten Wellen übertragen, wobei das elastisch deformierbare Kupplungsglied nach Massgabe des übertragenen Dreh-· momentes deformiert wird. Das Mass dieser l)e"förmatio'rf aüssert sich in einer Veränderung der relativen Verdreiaurigslage der beiden" '^:

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?<-.v,:;>--■ Λ....· 0 0 9 81 6\/-;V2'3 7 > ., c ,.

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Wellen in bezug aufeinander und erscheint mithin am Ausgang der Vergleichsschaltung als ein entsprechendes: Gleich- oder Wechsel- ■ spannungssignal. . ' ■' · · -^; . -.·- ... ,. , . ■

In Fig. 19 ist eine weitgehend der Fig. 1 entsprechende Ausführungsform dargestellt, weshalb"die nachstehende Beschreibung' nur auf aie Unterschiede beschränkt sein-soll. "■ ; "

Die Welle 5 trägt hier eine Verlängerung 105'mit'kleinerem Durchmesser, die mit ihrem freien Ende in die xjohrung 107 der Hohlwelle 6a hineinragt und mittels eines otiftea lC6-mit..der_. r " ■ : Welle 6 verstiftet ist. Damit sind die- beiden Wellen.-5,6^.über die als Tors ions s tab wirkende Verlängerung mechanisch aneinander ge τ:^:. * kuppelt. Wird nun, wie mit Pfeilen- ape geben, ein Drehmoment K, '■■ über die hlntereinandergeschalteten Wellen 6, 5 übertragen, so verdreht· sich die Verlängerung 105 um ihre Längsachse um so mehr,- je grosser das übertragende Drehmoment is tv Das Γ-'iass der Verdrehung wird dabei in einer" der i'ig. 3 oder 4 entsprechenden Scha it u.ng' Gxeici;^, ■' oder Wechselspannungssignal erscheinen, das'mithin ein"Xass für ■ ' das übertragene Drehmoment ist,- · ' --■--.-■-.. ... .; ..·..

In den Fi;:. 20, 21 ist eine der Fif.' 12 weitirenend ent-' sprechende Aus führungs form für die Dremnofneatrr.essurig bzw. '-r ere lung dargestellt. Hier ist als elastische Kupplung; eir.e federnde Speiche 341 vorgesehen, die drehfest an aer vvelle 33 fest>espannt" ist, von dieser radial' absteht und mit inrerr: freien ülnae in einen raaialen" Schlitz 351 in der ocheibe 3I eingreift.·' Die' i'edernde· Speicne 341- und: der' Schlitz 351 ersetzen hier- derr Äns'clilagfxnger -'34- 'tihd- '--■ ■>■ die sektorförmige Nut 35 der Fig·. Θ. "·""''■ ^Γ / ^; '" ■'-'■'---- - -η τ ■■:- ,/.".--'.-.-.^ -;;

"In der Fig. 22 ist schliesslicn eine der vorhergehenden ' Ausführung weitgehend analoge Ausführungsform dargestellt, bei der jedoch die Wellen 32, 33 von gegenüberliegenden Seiten in aas Gehäuse 30 ragen. Die welle 33 besitzt eine als. Torsionsstab dienende Verlängerung 332, deren freies Ende mittels eines Stiftes mit der Hohlwelle 32 verstiftet ist. Sowohl der Teller 42 als auch dessen

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elektrisch leitender beläge 423 und der Block 58 sind hier ringförmig ausgeführt_f um den notwendigen Durchläse für die Welle 33 freizulassen, welche selbstveiständlich bei 334 im Gehäuse 30 drehbar gelagert ist.

Die für die Ausführungsforraen gemäss Fig. 20 und 22 geeigneten Schaltungen können etwa der der Fig. 13 entsprechen.

Dass eine kapazitive Kopplung auch bei einem mechanischen Aufbau entsprechend den Fig. 1 und 5 möglich ist, sollen die Fig. 23 und 24 wenigstens dandeutungsweise darstellen. In diesem Falle waren die Hülsen 9, 10 bzw. 10, 191 aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt und auf «eilen 5 bzw. 6a aus einem elektrisch isolierenden Material befestigt. In dieser Ausfuhrungsform wäre es relativ einfach, die die gesackten Luftspalte bildenden Abschnitte der Hülsen im Durchmesser zu vergrössern, so dass die Luftrpalte grössere Fläche und damit grüssere Kapazität erhalten wurden, wodurch sich die Empfindlichkeit der Messanordnung beträchtlich erhöhen würde. Anstelle der die Hülsen umgebenden Wicklungen würden vorzugsweise rohrförmige (in Fig. 23 und 24 als Flatten dargestellte) Elektroden 91, 101 bzw. 101, 192 treten, während die dargestellte Schaltung etwa jener der Fig. 18 bzw. der Fig. 13 entsprechen würde, wobei in letzterer eine die Bezugskapazität 601 von konstantem Wert in die Vergleichsschaltung eingeschaltet ist.

Damit ist erwiesen, dass aiit-dex vorgeschlagenen Messwertumformer trotz bescheidenem konstruktivem Aufwand-, die einrangs erwähnten Nachteile veitgehend vermieden sind.

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Claims (1)

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P at e η tana ρ r ü c h e

1../i-Iechanisch-elektrischer Messwertumformer, insbesondere für eine Folgesteuereinrichtung, mit je einem drehbar gelagerten Steuer- und Folgeglied, sowie mit einer auf Abweichungen von r iner bestimmten relativen Verdrehungslage des Steuergliedes in bezug auf das Folgeglied ansprechenden, schleifringlosen elektrischen einrichtung zur Abgabe eines Steuersignales, welche ein fc zv.inchen Zweigen einer elektrischen Vergleichsschaltung wirksames Kopplungsglied aufweist, von welchem iiesta.ndteile mitbeweglich mit dem Steuer- una dem Polgeglied verbunden sind, wobei das Uebertragungsverhalten des Kopplungsgliedes von der Verdrehungslag'e des üteuergliedes in bezug auf das Folge glied abhängig -ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Erreger- und der Geperteix de's Kopplungsgiiedes ortsfest angeordnet sind, wobei kopplungswirksam dazwischen liegende Teile-des Kopplungsgliedes durch die Relativbewegung, des Steuergliedes in bezug auf das Folgeglied in dem Kopplungsfe'id des -Kopplurigsrliedes bewegbar sind. -

2. '-lesswertUmformer nach Anspruch I^ :iiit einem induktiven Bx-pplungnglied , dadurch gekennzeichnet, dass das Steuer- und das P Kolgclied koaxial zueinander gelagert und mit einem magnetisch leitfähigen Kern verbunden-sind, der .T:in.'j.estons einen durch die Yerärehung des 3teuer;--liedes in ce zug auf das P'olgeglied beweg-. - areη Abschnitt aufweint, wobei öer Kern ortsfesten wicklungen . ierart zureor'inet ist, dass die induktive Kopplung der Wicklungen, aneinander one· an sich selbst nach .'-.'assije^. der ..bewegung" -de.s bewercarer; liCBcr^ittes veränderbar ist. .'-.-.■ :

";. -•reesvertujn.i.'ormer nach' Arisrruch 2, dacurcr. gekennzeichnet, UfAS-; aer urr^ aar wc·r.i.-steril zwei marnetiscn .leitfähigen und

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BAD ORIGINAL

ar

je mit dem Steuer- und mit dem Folgeglied drehfest verbundenen Kern-Abschnitten besteht, die unter Freilassung eines Luftspaltes aneinanderstossen, wobei der Luftspalt mindestens zum Teil ausserhalb von rechtwinklig auf der Drehachse stehenden Ebenen verläuft.

4. Messwertumformer nach Anspruch 3»-dadurch gekennzeichnet, dasg Kernabschnitte die Form von in bezug auf die gemeinsame Drehachse rotationssymmetrischen, und stirnseitig aneinanderstossenden Hülsen besitzen, deren aneinanderstossende Stirnseiten gegengleiche Verzahnungsmuster mit wenigstens einem Zahn"tragen.

5. Messwertumformer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuer- mit· dem Folgeglied über einen Mechanismus mit mehreren unter sich gleichen Kniehebeln verbunden 1st, welche Kniehebel je in einer zur gemeinsamen Achse' schiefwinklig stehenden Ebene liegen, mit ihren einen Enden am Steuerglied und mit ihren anderen Enden am Folgeglied angelenkt sind, wobei die Kniegelenke den bewegbaren Abschnitt des Kernes tragen.

6. Messwertumformer nach Anspruch 1, mit kapazitivem Kopplungsglied, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuer- und das Folge-p-lied koaxial zueinander gelagert und isoliert mit einer elektrisch leitenden, in Abhängigkeit der Verdrehung des Steuergliedes in bezug auf das Folgeglied bewegbare Elektrode einer Kondensatoranordnung verbunden sind, welche als Kopplungsglied der Vergleichsschaltung beigeordnet ist, wobei deren Kapazität durch die bewegung der bewegbaren Elektrode veränderbar ist.

7. Messwertumformer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatoranordnung ortsfeste Elektroden aufweist, deren Abstand von der bewegbaren Elektrode durch eine Verschiebung derselben veränderbar ist.

8. Messwertumformer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die bewegbare Elektrode der- Kondensatorenanordnung aus wenigstens zwei elektrisch leitfähigen, und je isoliert und drehfest mit dem Steuer- und dem Folgeglied verbundenen Elektrodenab-

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schnitten besteht, die unter· Freilassung eines luftüpaltes/aneinanderstossen, wobei der- Luftspalt mindestens aum Teil ausser-. halb-.von rechtwinklig zur gemeinsamen bruhachso :;,tohenaen Ebenen verläuft.

9. I-Iegswertumformer nach-Anspruch 8, daourch gekennzeichnet, dass die Elektrodenabschnitte die Form von in bezug auf die gemeinsame Drehachse rotationssymmetrischen und stirnseitig· aneinanders-tössenden Hülsen besitzen, deren aneinander? tossende Stirnseiten gegengleiche 7erzahnungsmuster mit wenigsten:.;' einem Zahn -. tragen. .

10. Messwertumformer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das ßteuff- mit dem Folreg-lieö. über einen ^echanismus mit mehreren unter sich gleichen Jtnienebeln verbunden ist, welche Kniehebel je in einer zur gemeinsamen Achse schiefwinklig stehenden Ebene liegen, mit ihren einen Enden am Steuerglied und mit ihren anderen Enden am Polgeglied angele met sind, wobei die Kniegelenke die bewegbare, als rechtwinklig zur gemeinsamen Drehachse verlaufende Platte ausgebildete Elektrode tragen. .

11. Messwertumformer nach Anspruch 1, äacurch gekennzeichnet, dass mechanische Anschläge vorgesehen sind, um das. Ausmass der möglichen Relativverdrehung des Jteuergliedes in bezug auf das Folgeglied zu begrenzen.

12. Verwendung, des i-iesswertumioraers nach Anspruch 1 als Messzelle zur Messung eines Drehmomenten, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerglied mittels eines elastisch deformierbaren Elementes mechanisch an das Folgeglied gekuppelt ist, wobei das zu messende -Drehmoment über das elastisch deformierDare Element vom Steuer- auf das Folgeglied übertragen wire, ve-fcei"' aas "Differenzsignal der Vergleichsschaltung ein Hass für die Grosse und die Richtung des übertragenen Drehmomentes ist.

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