DE2549025A1 - Torque pick-off for drive systems - replaces drive element whilst maintaining existing dimensions and eliminates radial forces - Google Patents

Torque pick-off for drive systems - replaces drive element whilst maintaining existing dimensions and eliminates radial forces

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    • G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
    • G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
    • G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
    • G01L3/108—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving resistance strain gauges

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Abstract

A turning moment pick-off for drive systems is designed to be inserted in place of belt, drives, chains, or gears without constructional alterations to the system and whilst maintaining the existing dimensions. The pick-off is used to determine the torque on a drive shaft by measuring the tangential force whilst simultaneously eliminating the radial force value from the measurement. The drive shaft (7) is fitted with an interchangeable adaptor casing (6) with a push-on housing (2) and conical belt pulley (1) so that the housing can rotate relative to the casing. Roller bearings (11) acting on the casing (6) eliminate the radial force and the torque can be measured using strain gauge (DMS) on the torsion bar (4) connected to the casing.

Description

Drehmoment aufnehmer Torque transducer

Die fortschreitende Automatisierungstechnik macht die meßtechnische Erfassung des Drehmomentes besonders notwendig.The advancing automation technology makes the measurement technology Acquisition of the torque is particularly necessary.

Eine genaue Erfassung des Drehmomentes ist nur mit Hilfe eines besonderen Meßgerätes, nämlich des Drehmomentaufnehmers, möglich.An exact detection of the torque is only possible with the help of a special one Measuring device, namely the torque transducer, possible.

Das besondere Problem hierbei ist, daß das gesamte wirkende Drehmoment durch einen derartigen Aufnehmer geführt werden muß.The particular problem here is that the entire acting torque must be passed through such a transducer.

Daraus ergeben sich besondere einbautechnische Schwierigkeiten.This gives rise to particular technical installation difficulties.

denn es ist immer notwendig, ein Zwischenglied in den Kraftfluß einzubringen. In vielen Fällen scheitert dies an den gegebenen konstruktiven Möglichkeiten und an den Raumverhältnissen.because it is always necessary to introduce an intermediate link into the power flow. In many cases, this fails because of the constructive possibilities and on the spatial conditions.

Andererseits werden viele mechanische Aggregate über Riemen, Ketten oder Zahnräder angetrieben.On the other hand, many mechanical units are made via belts, chains or driven gears.

Mit der nachfolgend beschriebenen Erfindung können derartige Antriebe bevorzugt und ohne konstruktive Änderungen auch nachträglich mit Drehmoment-Meßaufnehmern ausgerüstet werden.With the invention described below, such drives preferably and without any structural changes, also retrospectively with torque transducers be equipped.

Ziel der Erfindung-war, ein Gerät zu schaffen, welches anstelle der üblicherweise verwendeten Riemenscheibe, Kettenrades oder Zahnrades unter Beibehaltung der vorgegebenen Abmessungen eingesetzt werden kann.The aim of the invention was to create a device which, instead of the commonly used pulley, sprocket or gear while maintaining the given dimensions can be used.

Zur Erläuterung der Funktionsweise wurde ein Keilriemenantrieb gewählt, Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch die Gesamtanordnung.To explain how it works, a V-belt drive was chosen, Fig. 1 shows a section through the overall arrangement.

Auf die Antriebswelle (7) wird zunächst eine Hülse (6) aufgeschoben, die drehsteife Verbindung kann wie üblich z.B. durch eine Passfeder bewerkstelligt werden.First a sleeve (6) is pushed onto the drive shaft (7), the torsionally rigid connection can be achieved as usual, e.g. by means of a feather key will.

Auf diese Hülse wird das Gehäuse (2) mit der Keilriemenscheibe (1) aufgeschoben. Das Gehäuse ist auf der Hülse drehbar gelagert, z.B.The housing (2) with the V-belt pulley (1) is placed on this sleeve. postponed. The housing is rotatably mounted on the sleeve, e.g.

durch ein handelsübliches Wälzlager (8). Eine axiale Sicherung erfolgt z.B. mit der Schraube (9) in einer Nut der Hülse (6).by a commercially available roller bearing (8). An axial securing takes place e.g. with the screw (9) in a groove in the sleeve (6).

Das Wälzlager (11) ist naturgemäß nicht in der Lage, das Moment von der Riemenscheibe (1) auf die Welle (7) zu übertragen, es kann aber die auf die Riemenscheibe wirkende Radialkraft aufnehmen.The roller bearing (11) is naturally not able to the moment of of the belt pulley (1) to the shaft (7), but it can be transferred to the Take up radial force acting on the pulley.

t Die Übertragung des Drehmomentes von der Riemenscheibe (1) auf die Welle (7) erfolgt über das Gehäuse (2), über den mit dem Gehäuse drehsteif verbundenen Flansch (8), über den Torsionsstab (4), die drehsteife Mitnahmevorrichtung (5) und schließlich über die Hülse (6). t The transmission of the torque from the belt pulley (1) to the shaft (7) takes place via the housing (2), which is connected to the housing in a torsionally rigid manner Flange (8), over the torsion bar (4), the torsionally rigid driving device (5) and finally over the sleeve (6).

Die Erfassung des Drehmomentes kann z.B. direkt auf den Torsionsstab (4) in Verbindung mit Dehnungsmeßstreifen erfolgen.For example, the torque can be recorded directly on the torsion bar (4) in conjunction with strain gauges.

Es können aber für die Drehmomenterfassung auch alle anderen bekannten Meßwerterfas sungssysteme Verwendung finden.However, all other known ones can also be used for torque detection Find measuring systems use.

Angedeutet ist der Einfachheit halber eine Schleifringanordnung (lo), in der Praxis werden hierfür hauptsächlich berührungslos arbeitende Übertragungssysteme Anwendung finden.For the sake of simplicity, a slip ring arrangement (lo) is indicated, In practice, contactless transmission systems are mainly used for this purpose Find application.

Wird ein Drehmoment übertragen, so verformt sich der Torsionsstab (4) geringfügig. Diese Verformung ist notwendig, um eine Meßwerterfassung zu ermöglichen.If a torque is transmitted, the torsion bar is deformed (4) slightly. This deformation is necessary to enable measurement values to be recorded.

Entsprechend dieser Verformung entsteht zwischen dem Gehäuse (2) und der Hülse (6) eine geringfügige Relativbewegung.Corresponding to this deformation occurs between the housing (2) and the sleeve (6) a slight relative movement.

Um die Reibung, die als Meßfehler in die Messung eingeht, möglichst gering zu halten, ist das Lager (X1) vorhanden.As much as possible about the friction that goes into the measurement as a measurement error To keep it low, the bearing (X1) is available.

In der Praxis ergeben sich Probleme dadurch, daß die Antriebswellen sehr unterschiedlich sind. Darum wurde die Meßeinrichtung zweiteilig ausgeführt, und zwar bestehend aus der Hülse (6) einerseits und den übrigen Konstruktionsteilen andererseits.In practice, problems arise in that the drive shafts are very different. That is why the measuring device was designed in two parts, namely consisting of the sleeve (6) on the one hand and the other structural parts on the other hand.

Die Hülse (6) kann leicht dem jeweiligen Wellendurchmesser (7) angepasst werden, ohne daß die übrigen' Konstruktionsteile verändert werden müssen. Wichtig ist, daß diese Hülse mit einer geeigneten drehsteifen Verbindungsmöglichkeit zur Torsionsfeder ausgerüstet ist. Die Verbindung (5) muß drehsteif, aber in axialer Richtung frei beweglich sein.The sleeve (6) can easily be adapted to the respective shaft diameter (7) without the other 'construction parts having to be changed. Important is that this sleeve with a suitable torsionally rigid connection to Torsion spring is equipped. The connection (5) must be torsionally rigid, but axially Direction to be freely movable.

Bewährt haben sich hier Polygon- und Kerbzahnverbindungen, aber auch andere drehsteife längsbeweglichen Verbindungen sind denkbar.Polygon and serrated connections have proven themselves here, but also other torsionally rigid longitudinally movable connections are conceivable.

Aus praktischen Erwägungen wurde auch die eigentliche Riemenscheibe (1) so gestaltet, daß sie leicht vom Gehäuse (2) abgenommen und gegen eine andere ausgetauscht werden kann.For practical reasons, the actual pulley was also created (1) designed so that it can be easily removed from the housing (2) and against another can be exchanged.

Claims (12)

Patentansprüche Drehmomentaufnehmer zur Erfassung des Drehmoment es an An- und Abtriebswellen, dadurch gekennzeichnet, daß die Krafteinleitung der Meßgröße tangential bei gleichzeitiger Eliminierung der radialen Störgröße erfolgt. Claims torque transducer for detecting the torque it on input and output shafts, characterized in that the force introduction of the Measured variable takes place tangentially with simultaneous elimination of the radial disturbance variable. 2. wie 1, jedoch dadurch gekennzeichnet, daß eine auswechselbare, der jeweiligen Antriebswelle angepaßte Hülse vorhanden ist.2. As 1, but characterized in that an exchangeable, the respective drive shaft adapted sleeve is available. 3. wie 1 und 2, jedoch dadurch gekennzeichnet, daß der Außenumfang der Hülse als Sitz für ein Wälzlager zur Aufnahme der radialen Störgröße ausgebildet ist.3. As 1 and 2, but characterized in that the outer circumference the sleeve designed as a seat for a roller bearing to accommodate the radial disturbance is. 4. wie 1 bis 2, jedoch dadurch gekennzeichnet, daß anstelle eines Wälzlagers ein elastisch nachgiebiges Konstruktionsteil vorhanden ist.4. As 1 to 2, but characterized in that instead of one Rolling bearing an elastically resilient structural part is present. 5. wie 1 bis 4, jedoch dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse mit verdrehsteifen Kuppelvorrichtungen für Welle und Aufnehmer ausgerüstet ist und eine Möglichkeit zur axialen Sicherung besitzt.5. As 1 to 4, but characterized in that the sleeve with torsionally rigid Coupling devices for shaft and transducer is equipped and a possibility for axial securing. 6. kie 1 bis 5, jedoch dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse des Aufnehmers zur Aufnahme von Antriebselementen ausgebildet ist.6. kie 1 to 5, characterized in that the housing of the The transducer is designed for receiving drive elements. 7. wie 1 bis 6, jedoch dadurch gekennzeichnet, daß die Meßgrößenerfassung mit Hilfe von Dehnungsmeßstreifen erfolgt.7. As 1 to 6, but characterized in that the measured variable acquisition done with the help of strain gauges. 8. wie 1 bis 7, jedoch dadurch gekennzeichnet, daß als Meßgrößenerfassung induktive oder kapazitive oder oszillatorische Systeme Verwendung finden.8. As 1 to 7, but characterized in that the measured variable acquisition Find inductive or capacitive or oscillatory systems use. 9. wie 1 bis 8, jedoch dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwertübertragung zum feststehenden Kabelanschlußkopf über Schleifringe erfolgt. 9. As 1 to 8, but characterized in that the measured value transmission to the fixed cable connection head via slip rings. lo. wie 1bis 8, jedoch dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwertübertragung berührungslos erfolgt.lo. as 1 to 8, but characterized in that the measured value transmission takes place without contact. 11. wie 1 bis lo, jedoch dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung des feststehenden Kabelanschlußkopfes am rotierenden Gehäuse des Aufnehmers erfolgt.11. As 1 to lo, but characterized in that the storage of the fixed cable connection head on the rotating housing of the transducer. 12. wie 1 bis 11, jedoch dadurch gekennzeichnet, daß in das Aufnehmergehäuse zur Meßwerterfassung und Übertragung elektronische Komponenten eingebaut werden.12. As 1 to 11, but characterized in that in the transducer housing Electronic components are installed for data acquisition and transmission.
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