DE242913C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Messung der Torsion umlaufender Körper, wie z. B. einer Welle, deren eines Ende angetrieben und deren anderes Ende gebremst wird oder eine andere Arbeit verrichtet.

Die Erfindung besteht darin, daß auf dem rotierenden Körper an denjenigen Querschnitten, deren Verdrehungen gegeneinander gemessen werden sollen, Spiegel derart befestigt ίο werden, daß sie die Bewegungen der Querschnitte mitmachen, und daß ein Lichtstrahl so geleitet wird, daß er von beiden Spiegeln nacheinander reflektiert wird, wobei dann Vorkehrungen getroffen werden können, um ig aus der Ablenkung des Lichtstrahls die Größe der zwischen den beiden Querschnitten vorhandenen Torsion abzuleiten.

In der Zeichnung sind die

Fig. ι und 2 schematische Darstellungen der Einrichtung nach der Erfindung in ihrer allgemeinsten Form.

Fig. 3 und 4 sind schematische Darstellungen einer Ausführungsform der Erfindung, die geeignet ist, die Torsion einer Welle zu messen, und

Fig. 5 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform, die geeignet ist, die Verdrehung der beiden Hälften einer federnden Kupplung gegeneinander zu messen.
Die Vorrichtung kann folgendermaßen verwirklicht werden:

Entwirft man von einem leuchtenden Punkt A in Fig. ι durch eine Linse B über einen Spiegel C ein reelles Bild bei D, so wird dies Bild, sobald der Spiegel C um eine senkrecht zur Zeichenebene gedachte Achse rotiert, an der Rotation teilnehmen und bei einer Linksdrehung des Spiegels in der Zeichnung nach oben wandern. Bei schneller Rotation des Spiegels kann man das Bild weder direkt noch durch ein feststehendes Fernrohr F erkennen. Erteilt man aber dem Fernrohr ebenfalls eine Rotation von geeigneter Geschwindigkeit um eine zur Drehungsachse des Spiegels C parallele, durch sein Objektiv gelegte Achse E, so bleibt das Bild D unverändert im Gesichtsfeld des Fernrohrs und man kann es daher beobachten.

Statt das Fernrohr selbst zu drehen, wobei praktisch die Beobachtung unmöglich wäre, kann man nach Fig. 2 das Bild D über einen passend rotierenden, zweiten Spiegel C₂ durch das Fernrohr F betrachten. Wenn der Spiegel C₂ ebenso schnell, aber in entgegengesetztem Sinne wie der Spiegel C₁ rotiert, so muß das reelle Bild D von A genau in der Mitte zwischen den beiden Spiegeln C₁ und C₂ liegen, wenn es im Fernrohr stillstehend erscheinen soll. Um dies Prinzip zur Messung der Torsion einer rotierenden Welle oder der elastisch miteinander verbundenen Teile einer rotierenden Kupplung zu benutzen, werden gemäß der Erfindung beispielsweise nach Fig. 3 die beiden Spiegel C₁ und C₂ in einem beliebig gewählten Abstande 6g voneinander auf derselben Welle befestigt,

so daß ihre Normalen N₁ und N₂ in Ebenen liegen, die senkrecht zur Welle stehen. Um den Lichtstrahl von Spiegel C₁ auf den Spiegel C₂ zu leiten, sind noch zwei feststehende Spiegel E₁ und E₂ erforderlich. Wenn die Welle wieder nach links, also im Sinne des eingezeichneten Pfeiles rotiert, so wird, so lange die Strahlen von A über B und C nach dem Spiegel E₁ gelangen können, das

ίο reelle Bild D aufwärts wandern. Die von D ausgehenden und über E₂ nach C₂ gelangenden Strahlen würden, wenn Spiegel C₂ feststände, zu Anfang über, zu Ende unter dem Fernrohr vorbeigehen. Da aber C₂ ebenso schnell wie C₁ rotiert, so werden die Strahlen, so lange sie überhaupt von dem Spiegel C₂ aufgefangen werden, immer in derselben Richtung in das Fernrohr geworfen. Man sieht daher im Fernrohr ein feststehendes Bild.
20 Wenn nun die Welle, während sie rotiert, eine Torsion erleidet, indem sie an einem Ende angetrieben, am andern gebremst wird, so ändert sich der Winkel, den die Richtungen der Normalen N₁ und N₂ miteinander einschließen. Die Folge davon ist, daß sich das Bild von A im Gesichtsfeld des Fernrohrs verschiebt. Aus dieser Verschiebnng kann man die Torsion der Welle bestimmen, d. h. den Betrag, um den sich der von den Richtungen von N₁ und N₂ eingeschlossene Winkel geändert hat. Man kann auch die Lichtquelle A und entsprechend die Linse B senkrecht zu dem Strahl A, C₁ verschieben, bis das Bild von A wieder die frühere Lage im Gesichtsfelde des Fernrohrs eingenommen hat und aus der Größe der Verschiebung von A und B die Torsion bestimmen.

Da es lästig ist, zugleich mit der Lichtquelle A die Linse B zu verschieben, so kann man die Linse auch von A aus gerechnet hinter dem Spiegel C₁ etwa bei B₁ (Fig. 3) anbringen.

Ihre Brennweite muß dann so gewählt werden, daß das reelle Bild nicht in der Mitte auf dem Wege des Lichtstrahles von C₁ bis C₂, sondern näher an C₂ bei D₁ liegt, weil sonst für gleiche Umlaufgeschwindigkeiten der Spiegel C₁ und C₂ das Bild nicht stillstehend erscheinen würde. Diejenige Lage von D₁, für die das entworfene Bild stillstehend erscheint, oder die entsprechende Brennweite der Linse B₁ ist leicht durch Rechnung zu bestimmen, wenn die übrigen Abmessungen gegeben sind.

Statt das reelle Bild in D oder D₁ durch ein Fernrohr zu beobachten, kann man auch gemäß Fig. 4 durch eine zweite Linse B₂ ein feststehendes, reelles Bild hinter dem Spiegel C₂ erzeugen, das auf einem mit Skala versehenen Schirm 5 aufgefangen und gleichzeitig von mehreren Personen betrachtet werden kann.

Endlich kann man bei geeigneter Anordnung der beiden rotierenden Spiegel einen oder auch beide festen Spiegel entbehrlich machen. Ein Beispiel hierfür zeigt Fig. 5, die eine Anordnung der Vorrichtung an einer elastischen Kupplung darstellt.

Die rotierenden Spiegel C₁ und C₂ sind hier dicht nebeneinander so auf die Kupplungshälften oder auch auf die Wellenstümpfe gesetzt, daß ein einziger fester Spiegel E₀ genügt, um die Lichtstrahlen von C₁ nach C₂ zu reflektieren. Die Spiegel C₁ und C₂ können tangential zu den Zylinderflächen angeordnet sein oder auch mit den Tangentialebenen einen beliebigen Winkel einschließen. Man kann die festen Spiegel auch ganz weglassen, wenn man die rotierenden Spiegel C₁ und C₂ um etwa 45 ° gegen eine senkrecht zu der Rotationsachse stehende Ebene neigt, so daß die von C₁ kommenden Strahlen direkt in den Spiegel C₂ fallen.

Wenn man endlich statt des Planspiegels C₁ einen passend gewählten Hohlspiegel benutzt, so wird die Linse B entbehrlich. Ersetzt man auch C₂ durch einen passend gewählten Hohlspiegel, so kann man ohne Linsen ein feststehendes reelles Bild der Lichtquelle entwerfen, das je nach der Torsion eine andere Lage annimmt.

Wenn die Welle ungleichförmigen torquierenden Kräften ausgesetzt ist, kann man auf ihrem Umfange mehrere Spiegelpaare C₁ und C₂', C₁" und C₂" usw. anordnen. Da es aber schwierig ist, die beiden Spiegel jedes Paares so einzustellen, daß das Bild von jedem Spiegelpaare im Fernrohr oder Objektiv an dieselbe Stelle geworfen wird, so ist es vorzuziehen, die Bilder einzeln zu beobachten und sie durch Farbe oder Größe, oder Lage voneinander zu unterscheiden. Man kann beispielsweise die zuerst vom Lichtstrahl getroffenen Spiegel C₁', C₁ ¹¹ZC₁"' aus verschieden gefärbtem Glase herstellen, oder ihnen in achsialer Richtung verschiedene Ausdehnungen geben, oder die Normalen der Spiegel nicht genau senkrecht zur Rotationsachse stellen, sondern sie um geringe Winkel gegen diese Lage neigen, so daß sich die Bilder seitwärts etwas gegeneinander verschieben. Es ist auf diese Weise möglich, die Torsion in beliebig vielen Stellungen der Welle oder der Kuppelung zu beobachten.

Kennzeichnend für die Erfindung ist immer, daß auf dem Strahlenwege zwischen den beiden rotierenden Spiegeln ein reelles, mitrotierendes Bild entworfen wird, das, so lange die Torsion sich nicht ändert, in einem auf den zweiten rotierenden Spiegel gerichteten iao

Fernrohr ruhend erscheint, oder von dem über den zweiten Spiegel ein im Raum ruhendes reelles Bild erzeugt wird.

Claims (3)

1. Patent-Ansprüche:

   ι. Vorrichtung zur Bestimmung der Torsion zweier Querschnitte eines rotierenden Körpers gegeneinander, dadurch gekennzeichnet, daß über den Querschnitten des Körpers zwei Spiegel in solcher Anordnung befestigt sind, daß die von einer Lichtquelle ausgehenden und von dem ersten rotierenden Spiegel reflektierten Lichtstrahlen durch eine Linse oder eine optisch gleichwertige Vorrichtung auf dem Strahlenwege zwischen den beiden rotierenden Spiegeln zu einem reellen Bilde vereinigt werden, das durch ein Fernrohr über den zweiten Spiegel beobachtet werden kann, oder von dem über den zweiten Spiegel durch eine zweite Linse oder eine optisch gleichwertige Vorrichtung ein reelles feststehendes Bild auf einem Schirm erzeugt wird.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer der rotierenden Planspiegel oder beide durch Hohlspiegel ersetzt sind.
3. 3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Umfange des rotierenden Körpers mehrere Spiegelpaare angeordnet sind, die verschieden gefärbt oder in der Richtung der Rotationsachse verschieden lang sind oder deren Normalen mit der Rotationsachse Winkel von verschiedener Größe einschließen, zu dem Zwecke, die von den einzelnen Spiegelpaaren herrührenden Bilder voneinander unterscheiden zu können.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.