DE2852633A1

DE2852633A1 - Contactless opto-electronic rotating shaft torque meter - detects twist using polarisation filters connected either side of torsion rod

Info

Publication number: DE2852633A1
Application number: DE19782852633
Authority: DE
Inventors: Klaus Dr Dobler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1978-12-06
Filing date: 1978-12-06
Publication date: 1980-06-19

Abstract

Contactless optoelectronic measurement of torque on a rotating shaft subjected to torsion is carried out by measuring the twist in the shaft and transferring the value to a stationary evaluation device without influence from the shaft rotation and without requiring a partic. long photocell. One of two polarisation filters (2, 3) is connected to the beginning and end of the section (10) of the shaft under examination. The polarisation filters are placed closed together axially and between a light source (4) and photoelement (5). The first filter (2) is connected directly to the shaft (1) at one end of a torsion rod section (10) whilst the other filter (3) is connected to the shaft at the other end of the section via a torsionally stiff extension tube (20) coaxial to the rod section.

Description

Anordnung zur DrehmomenterfassungArrangement for torque acquisition

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur berührungsfreien;. optoelektronischen Drehmomenterfassung an einem auf Torsion beanspruchten Wellenabschnitt.The invention relates to an arrangement for non-contact. optoelectronic Torque detection on a torsionally stressed shaft section.

Bei einer aus der Zeitschrift t'CONTROL ENGINEERING, August 1973, Seiten 47 bis 49, bekannten Anordnung zur Messung des von einer Welle übertragenen Drehmoments sind in geringem axialem Abstand angeordnete Ringscheiben mit sektorförmigen Ausschnitten vorgesehen, welche mit zunehmendem Drehmoment sich über ein größeres Sektorfeld überdecken und dann in zunehmendem Maße Lichtstrahlen einer-hinter einer der beiden Scheiben angeordneten Lichtquelle zu einer Fotozelle gelangen lassen, die hinter der anderen Scheibe angeordnet ist. Diese Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß sie eine entsprechend große Ausdehnung der Fotozelle notwendig macht, wenn bei umlaufenden Scheiben ein genügend deutliches elektrisches Signal erzeugt werden soll. Außerdem ist es schwierig, den Einfluß der Drehzahl der Welle auf die von der Foto zelle gelieferten elektrischen Signale zu eliminieren.At one from the magazine t'CONTROL ENGINEERING, August 1973, Pages 47 to 49, known arrangement for measuring the transmitted from a shaft Torque are ring disks with a small axial spacing and sector-shaped Cutouts are provided which, with increasing torque, extend over a larger one Cover sector field and then increasingly light rays one behind one let the light source arranged on the two panes reach a photocell, which is arranged behind the other pane. However, this arrangement has the disadvantage that it makes a correspondingly large expansion of the photocell necessary when rotating A sufficiently clear electrical signal should be generated. aside from that it is difficult to determine the influence of the speed of the shaft on that of the photo cell to eliminate electrical signals supplied.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verdrehung des tordierten Wellenabschnittes auf einfache Weise zu erfassen und den Meßwert von der rotierenden Welle auf eine stationäre Auswerteeinrichtung zu übertragen.The invention is based on the object of the twisting of the twisted To capture the shaft section in a simple manner and the measured value of the rotating To transmit wave to a stationary evaluation device.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß mit dem Anfang und dem Ende des auf Torsion beanspruchten Wellenabschnittes je eines von zwei Polarisationsfiltern verbunden ist, und daß die Polarisationsfilter in geringem axialem Abstand einander gegenüberstehen und zwischen einer Lichtquelle und einer Fotozelle angeordnet sind.To solve this problem it is proposed according to the invention that with the beginning and the end of the torsion stressed shaft section one each is connected by two polarization filters, and that the polarization filters in face a small axial distance from each other and between a light source and a photocell are arranged.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus dem nachstehend beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel.Appropriate refinements of the invention emerge from the following embodiment described and shown in the drawing.

Es zeigen: Figur 1 einen Drehmomentgeber an einer umlaufenden Welle, teils in der Ansicht, teils im Schnitt und Figur 2 ein Schaubild zur Darstellung der gemessenen Lichtintensität I in Abhängigkeit vom Verdrehwinkel Eine felle 1, die im Kraftfluß zur Übertragung des zu messenden Drehmoments liegt und zur Erzielung eines gewünschten Verdrehwinkels bei einem bestimmten Drehmoment auf einer definierten Länge als Torsionsstab 10 mit geringerem Durchmesser ausgebildet sein kann, trägt auf der Seite der Momenteneinleitung-Me ein Polarisationsfilter 2, beispielsweise eine ringförmige Folarisationsfolie.They show: FIG. 1 a torque transmitter on a rotating shaft, partly in the view, partly in section and FIG. 2 is a diagram for illustration the measured light intensity I as a function of the angle of rotation Eine felle 1, which lies in the power flow to transmit the torque to be measured and to achieve it a desired angle of rotation at a certain torque on a defined Length can be designed as a torsion bar 10 with a smaller diameter, carries on the side of the moment introduction-Me a polarization filter 2, for example a ring-shaped folarization film.

An der Seite der Drehmomentausleitung Ma, das heißt am Ende des Torsionsstabes 10 wird über eine geeignete Verbindung, beispielsweise einen rohrförmigen Träger 20 ein zweites Polarisationsfilter 3 neben dem Filter 2 angeordnet. Bei einem auftretenden Drehmoment ergibt sich ein relativer Verdrehwinkel . t zwischen den beiden Polarisationsfiltern.On the side of the torque outlet Ma, i.e. at the end of the torsion bar 10 is via a suitable connection, for example a tubular support A second polarization filter 3 is arranged next to the filter 2. When a Torque results in a relative angle of rotation. t between the two polarization filters.

Diese relative-Verdrehung, welche zu dem zu messenden Drehmoment proportional ist, wird dadurch erfaßt, daß die beiden Polarisationsfilter 2 und 3 zwischen einer Lichtquelle 4 und einem Fotoelement 5 angeordnet werden.This relative rotation, which is proportional to the torque to be measured is, is detected that the two polarization filters 2 and 3 between a Light source 4 and a photo element 5 are arranged.

Die Intensität des durch die beiden Polarisationsrilter 2 und 3 auf das Foto element 5 gelangenden Lichtes steht in direktem Zusammenhang mit dem Verdrehwinkel zwischen .den beiden Polarisationsfiltern 2 und 3. Da der Verdrehwinkel-nur relativ kleine Werte annimmt, können dne Scheiben in der Null-Lage so zueinander eingestellt werden, daß sich die Intensität in Abhängigkeit vom Verdrehwinkel ?. proportional ändert wie in Figur 2 für den Meßbereich 6 angedeutet.The intensity of the through the two polarization filters 2 and 3 on the photo element 5 reaching light is directly related to the angle of rotation between .the two polarization filters 2 and 3. Since the angle of rotation is only relative Assumes small values, the disks can be adjusted to each other in the zero position that the intensity depends on the angle of rotation?. proportional changes as indicated in FIG. 2 for the measuring range 6.

Der Vorteil der beschriebenen Meßanordnung besteht in dem äußerst einfachen Aufbau und. in der Möglichkeit, Drehmomente berührungsfrei in beiden Drehrichtungen von der Drehzahl Null ausgehend bis-zu beliebigen Drehzahlen erfassen zu können. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die vom Fotoelement 5 abgegebenen Signale drehzahlunabhängig sind und als Gleichstrom-bzw. Gleic-hspannungssignale auftreten.The advantage of the measuring arrangement described consists in the extreme simple structure and. in the possibility of non-contacting torques in both directions of rotation to be able to detect starting from the speed zero up to any speed. Another advantage is that the signals emitted by the photo element 5 are speed-independent and as direct current or. DC voltage signals occur.

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Claims

Claims Arrangement for non-contact, optoelectronic torque detection on a shaft section subjected to torsion, characterized in that with the beginning and the end of the shaft section (10) each one of two polarization filters (2, 3) is connected and that the polarization filter at a small axial distance facing each other 'and between a light source (4) and a. Photo element (5) are arranged.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the second Polarization filter (3) with the end of the shaft section designed as a torsion bar (10) Connected via a torsion-resistant support tube (20) coaxial with the torsion bar is.