DE2046981A1 - Torque measuring device - Google Patents
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Description
BRITISH HOVERCRAFT CORPORATION LIMITED, Yeovil/Somerset, EnglandBRITISH HOVERCRAFT CORPORATION LIMITED, Yeovil / Somerset, England
DrehmomentmeßeinrichtungTorque measuring device
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Messen von Belastungen in umlaufenden Wellen.The invention relates to a device for measuring loads in rotating shafts.
Bekannte Anordnungen zur Messung derartiger Belastungen als Drehmoment-, Biege- und Spannungsbeanspruchung verwenden Dehnungsmesser entweder vom passiven oder aktiven Typ, die mit einem Teil der Welle befestigt sind, wo es erwünscht ist, solche Belastungen zu messen.Known arrangements for measuring such loads as torque, bending and tension stress use strain gauges either of the passive or active type attached to a portion of the shaft where desired, such Measure loads.
Es ist erforderlich, elektrische Verbindungen zwischen der umlaufenden Welle und einer stationären Vorrichtung vorzusehen, damit elektrische Energie dem aktiven Dehnungsmesser zugeführt werden kann und Ausgangssignale von jeder der beiden Arten von Dehnungsmessern auf der Welle abgenommen werden können. Diese elektrischen Verbindungen werden üblicherweise durch Schleifringe und Bürsten oder rotierende Umwandler gebildet.It is necessary to have electrical connections between the encircling Shaft and a stationary device to provide electrical energy to the active strain gauge and outputs can be taken from either of the two types of strain gauges on the shaft. These electrical connections are usually made through slip rings and brushes or rotary converters.
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Ziel vorliegender Erfindung ist es, eine Lastmeßeinrichtung und eine neuartige elektronische Schaltung anzugeben, bei der die Anzahl von elektrischen Verbindungspfaden zwischen der umlaufenden Welle und der stationären Vorrichtung geringer ist als bei bekannten Einrichtungen.The object of the present invention is to provide a load measuring device and a novel electronic circuit in which the number of electrical connection paths between the rotating shaft and the stationary device is less than with known facilities.
Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß eine Vorrichtung zur Messung der Belastung in einer rotierenden Welle vorgesehen ist, die eine die elektrische Belastung abfühlende Vorrichtung enthält, welche Teil einer elektronischen Schaltung ist, ferner eine stationäre Vorrichtung, die einen weiteren Teil der elektronischen Schaltung darstellt, und eine Anzeigevorrichtung, wobei die> elektronischen Sehaltverbindungen zwischen der umlaufenden Welle und der stationären Vorrichtung durch zwei elektrische Verbindungen dargestellt sind.According to the invention this is achieved in that a device is provided for measuring the load in a rotating shaft that senses the electrical load Device which is part of an electronic circuit, furthermore a stationary device which is a further part of the electronic circuit, and a display device, wherein the> electronic connections between the rotating shaft and the stationary device are represented by two electrical connections.
Diese beiden elektrischen Verbindungen können durch Schleifringe und Bürsten oder durch entsprechende andere Anordnungen dargestellt sein.These two electrical connections can be represented by slip rings and brushes or by other appropriate arrangements be.
Nach weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Messung der Belastung in einer rotierenden Welle vorgesehen, die eine elektrische, die Belastung abfühlende Vorrichtung enthält, welche einen Teil einer elektronischen Schaltung bildet, die mit der Welle umläuft, ferner eine stationäre Vorrichtung, die einen weiteren Teil der elektronischen Schaltung bildet, und eine Anzeigevorrichtung, wobei die elektronischen Schaltverbindungen zwischen der umlaufenden Welle und der stationären Vorrichtung durch zwei Antireiblager gebildet sind, und wobei jedes Lager gegen die umlaufende Welle und die stationäre Vorrichtung isoliert ist. νAccording to a further embodiment of the invention, a device for measuring the load in a rotating shaft is provided, which includes an electrical stress sensing device which forms part of an electronic circuit, which rotates with the shaft, furthermore a stationary device which forms a further part of the electronic circuit, and a display device, wherein the electronic circuit connections between the rotating shaft and the stationary device are formed by two anti-friction bearings, and each bearing against the rotating shaft and the stationary device is isolated. ν
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23.9.1970 W/He - 3 - Β/ρ 6973September 23, 1970 W / He - 3 - Β / ρ 6973
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Teile der elektronischen Schaltung auf der umlaufenden Welle und in der stationären Vorrichtung eingekapselte oder integrierte Teile.In a preferred embodiment of the invention, the Parts of the electronic circuit on the rotating shaft and encapsulated or integrated in the stationary device Parts.
Die elektronische Schaltung, die die Belastungsmeßvorrichtung mit den Antireiblagern verbindet, kann in einer Bohrung innerhalb der umlaufenden Welle untergebracht sein oder aber auf der äußeren Oberfläche der Welle angeordnet sein.The electronic circuit that makes up the load measuring device connects with the anti-friction bearings, can be housed in a hole within the rotating shaft or on the be arranged outer surface of the shaft.
Die Anzeigevorrichtung kann Anzeigescheiben, Anzeigelampen oder Aufzeichnungseinrichtungen umfassen.The display device can comprise display discs, indicator lamps or recording devices.
Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles beschrieben. Die Figuren zeigen:The invention is described below in conjunction with the drawing using an exemplary embodiment. The figures demonstrate:
Fig. 1 einen schematischen Schnitt mit Blockdarstellungen einer Ausführungsform der Erfindung,1 shows a schematic section with block representations of an embodiment of the invention,
Fig. 2 ein schematisches Schaltschema der Erfindung und Fig. 3 ein Schaltschema einer Konstantstromschaltung.FIG. 2 shows a schematic circuit diagram of the invention and FIG. 3 shows a circuit diagram of a constant current circuit.
In Fig. 1 ist die stationäre Vorrichtung, die eine Anzeigevorrichtung 23 enthält, mit 10 bezeichnet, der rotierende Teil, der einen Teil einer elektrischen Schaltung enthält, mit 11. Die Welle 27 ist über Antireiblager 12 und 13 im Abstand zur stationären Vorrichtung 10 abgestützt; die inneren Laufringe 12a und 13a laufen mit der Welle 27 um und die äußeren Laufringe 12b und 13b bleiben stationär. Zwischen jedem der inneren Laufringe 12a und 13a und dem umlaufenden Teil 11 und zwischen den äußeren Laufringen 12b und 13b sowie der stationären Vorrichtung 10 ist eine elektrische Verbindung vorgesehen.In Fig. 1, the stationary device is a display device 23 contains, denoted by 10, the rotating part, which contains a part of an electrical circuit, with 11. The shaft 27 is supported by anti-friction bearings 12 and 13 at a distance from the stationary device 10; the inner races 12a and 13a revolve with shaft 27 and the outer races 12b and 13b remain stationary. Between each of the inner ones Races 12a and 13a and the rotating part 11 and between the outer races 12b and 13b and the stationary device 10 an electrical connection is provided.
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23.9.1970 W/He - 4 - Β/ρ 6973September 23, 1970 W / He - 4 - Β / ρ 6973
Die Lageranordnungen 12 und 13 sind gegenüber der Welle 27 und der Vorrichtung 10 über Hülsen 25 und 26 aus Polytetrafluoräthylen oder anderem geeignetem Isoliermaterial isoliert.The bearing assemblies 12 and 13 are opposite the shaft 27 and of the device 10 via sleeves 25 and 26 made of polytetrafluoroethylene or other suitable insulating material.
Der umlaufende Teil der elektronischen Schaltung (Fig. 2) besteht aus vier elektrischen Widerstands-Dehnungsmessern, die in einer Übertragerbrücke 14 angeordnet sind, einem Verstärker 15, einem Spannungsregler 16 und zwei Konstantstromschaltungen, die durch die Blöcke 17 und 18 dargestellt sind.The circumferential part of the electronic circuit (Fig. 2) consists from four electrical resistance strain gauges, which are arranged in a transmitter bridge 14, an amplifier 15, a voltage regulator 16 and two constant current circuits represented by blocks 17 and 18.
Unter Konstantstromschaltung wird eine Art von Stromkreis verstanden, wie er in Fig. 3 dargestellt ist; hierbei werden komplementäre Transistoren TRl und TR2 verwendet. Der gesamte Stromausgang X ist die Summe der Emitterströme der Transistoren TRl und TR2. Diese Emitterströme werden durch den Wert der Spannungen bestimmt, die an den Zenerdioden Zl und Z2 auftreten und dem Wert der Emitterwiderstände Rl und R2.A constant current circuit is understood to mean a type of circuit as shown in FIG. 3; complementary transistors TR1 and TR2 are used here. The total current output X is the sum of the emitter currents of the transistors TR1 and TR2. These emitter currents are determined by the value of the voltages that occur across the Zener diodes Z1 and Z2 and the value of the emitter resistors R1 and R2.
Oberhalb des normalen Betriebsspannungsbereiches der durch V.IN dargestellten Schaltung bleiben die Zenerspannungen stabil. Deshalb sind die Emitterströme stabil und der gesamte Stromausgang I ist konstant, obgleich schwankende Spannungseingänge vorhanden sind.Above the normal operating voltage range of the V.IN the circuit shown, the Zener voltages remain stable. Therefore the emitter currents are stable and the total current output I is constant even though there are fluctuating voltage inputs.
Die stationäre Vorrichtung 10 besteht aus einer dritten Konstantstromschaltung, die durch den Block 19 dargestellt ist, wobei die Widerstände 20, 21 und 22 in Verbindung mit einer Anzeigevorrichtung 23 eine Brücke bilden.The stationary device 10 consists of a third constant current circuit, which is represented by the block 19, the resistors 20, 21 and 22 in connection with a Display device 23 form a bridge.
Elektrische Energie wird an den Verbindungsstellen 24 in die stationäre Vorrichtung 10 und dann über die Antireiblager 12 und 13 dem umlaufenfen Teil 11 zugeführt. Die elektrische Strombahn setzt sich zur KonstantStromschaltung 17 fort, die den Spannungsregler 16 speist, damit ein Eingang an der Ubertragerbrücke 14 erhalten wird. Der Ausgang aus der übertrager-Electrical energy is at the connection points 24 in the stationary device 10 and then fed to the rotating part 11 via the anti-friction bearings 12 and 13. The electric Current path continues to the constant current circuit 17, the the voltage regulator 16 feeds so that an input on the transformer bridge 14 is obtained. The output from the transmitter
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brücke 14 wird von dem Verstärker 15 verstärkt und einer zweiten Konstantstromschaltung 18 zugeführt, die von dem Verstärker gesteuert wird, so daß dieser Ausgang direkt proportional dem außer Gleichgewicht befindlichen Signal der Übertragerbrücke ist, das.· durch die Belastung in der Welle erzeugt wird.bridge 14 is amplified by the amplifier 15 and a second Constant current circuit 18 is supplied which is controlled by the amplifier so that this output is directly proportional to the The signal of the transmitter bridge is out of balance, which is generated by the load in the shaft.
Eine zweite Brückenschaltung wird durch den umlaufenden Teil 11, der einen Zweig der Brücke darstellt, die Konstantstromschaltung 19 und den Widerstand 20, die miteinander den zweiten Zweig bilden, und die Widerstände 21 und 22, die als dritter und vierter Zweig wirken, gebildet. Der umlaufende Teil 11 hat einen Wert, der sich mit der Größe der Belastung in der Welle ändert und als der veränderliche Widerstand in der zweiten Brückenschaltung wirkt, dessen Ausgang durch die Anzeigevorrichtung 23 zur Anzeige gebracht wird.A second bridge circuit is formed by the circumferential part 11, which is a branch of the bridge, the constant current circuit 19 and the resistor 20, which together form the second branch, and the resistors 21 and 22, which are the third and fourth Branch act, formed. The rotating part 11 has a value that changes with the magnitude of the load in the shaft and acts as the variable resistor in the second bridge circuit, the output of which is passed through the display device 23 for display is brought.
Im Betrieb ist es zur Erzeugung eines die Belastung in der Welle darstellenden Signales notwendig, den Wert des Stromes in der Konstantstromschaltung 17 von dem Wert des Stromes der Konstantstromschaltung 18 zu trennen. Dies wird dadurch erreicht, daß eine dritte Konstantstromschaltung 19 vorgesehen wird, die identisch mit der Schaltung 17 ist, so daß ein Strom gleich dem, der in die Übertragerbrücke 14 eingespeist wird, in die Widerstände 20, 21 und 22 eingeführt wird, die einen Teil der zweiten Brückenschaltung bilden.In operation it is necessary to generate a signal representing the load in the shaft, the value of the current in the To separate constant current circuit 17 from the value of the current of constant current circuit 18. This is achieved in that a third constant current circuit 19 is provided which is identical to the circuit 17 so that a current is equal that which is fed into the transformer bridge 14 is introduced into the resistors 20, 21 and 22, which are part of the form the second bridge circuit.
Die Belastung in der Welle kann durch die Übertragung von Zug-, Kompressions- oder Drehmomentbelastungen hervorgerufen werden, und die Anzeigevorrichtung wird so geeicht, daß sie die Größe der Belastung zeigt, die gemessen werden soll.The load in the shaft can be caused by the transmission of tensile, compression or torque loads, and the indicator is calibrated to show the magnitude of the load to be measured.
Mit einer derartigen elektrischen Dehnungsmeßvorrichtung ist es möglich, anstelle von vier elektrischen Verbindungspfaden mit zwei derartigen elektrischen Verbindungspfaden auszukommen. With such an electrical extensometer, it is possible to use four electrical connection paths instead of four get by with two such electrical connection paths.
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23.9.1970 W/He - 6 - Β/ρ 6973September 23, 1970 W / He - 6 - Β / ρ 6973
Abänderungen der beschriebenen AusfUhrungsform sind im Rahmen der Erfindung möglich; so kann beispielsweise die elektronische Schaltung in verschiedener Hinsicht geändert werden, damit unterschiedliche Arten von Dehnungsmessern verwendet werden können, z.B. passive Dehnungsmesser, die keine Erregerspannung benötigen. Das Signal kann auch zur Betätigung von Lampen, z.B. von Warnlampen, Schaltern oder dergl. verwendet werden, oder aber das Signal kann einer Aufzeichnungsvorrichtung zugeführt werden. Ferner kann die Anzeigevorrichtung in die stationäre Vorrichtung eingebaut werden oder sie kann ein getrenntes Gerät entfernt W von der stationären Vorrichtung sein.Changes to the embodiment described are possible within the scope of the invention; for example, the electronic circuitry can be modified in various ways so that different types of strain gauges can be used, for example passive strain gauges that do not require an excitation voltage. The signal can also be used to operate lamps, for example warning lamps, switches or the like, or the signal can be fed to a recording device. Further, the display device can be installed in the stationary device, or may be a separate device removed W from the stationary device.
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Claims (8)
Applications Claiming Priority (2)
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| GB5198169 | 1969-10-23 |
Publications (3)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
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