DE3528053A1

DE3528053A1 - Drehwinkelmesseinrichtung

Info

Publication number: DE3528053A1
Application number: DE19853528053
Authority: DE
Inventors: Karl Kessler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-08-05
Filing date: 1985-08-05
Publication date: 1987-02-05

Description

In der Montagetechnik besteht häufig die Aufgabe, einen vorgeschriebenen Verdrehwinkel exakt einzuhalten. Die meßtechnische Erfassung eines Verdreh winkels ist dann besonders schwierig, wenn kein fester Bezugspunkt zur Verfügung steht und die Lage der Achse, um welche die Verdrehung stattfinden soll, in Raum beliebig liegen kann. Eine derartige Aufgabe ist prinzipiell mit einer Kreisel-Plattform lösbar, für die hier gedachte Anwendung ist eine solche Einrichtung aus verschiedenen Gründen nicht verwendbar.

Die hier beschriebene Erfindung hatte die Aufgabe zu lösen, ein Gerät zu schaffen, das die gestellte Aufgabe, eine Winkelverdrehung ohne festen Bezugspunkt mit genügender Genauigkeit zu erfassen, wobei gleichzeitig ge ringes Gewicht bei günstigen Abmessungen und die Herstellung bei vertret baren Kosten gegeben sein mußten.

Das Prinzip wird anhand von Fig. 1 erläutert, die Zeichnung ist nur bei spielhaft, andere konstruktive Lösungen sind möglich.

In einem Gehäuse (1) ist ein frei drehbares System bestehend aus der Welle (8), der Trägheitsmasse (5) mit den Permanentmagneten (3) und der Impuls teilung (10) reibungsarm in den Lagern (6) gelagert. Die axiale Führung des verdrehfähigen Systems übernimmt das Magnetsystem (2), (3), (4). Die Bremse (12) dient zur Fixierung der trägen Masse und kann mittels eines Elektromag neten (11) von außen betätigt werden. Die auf der trägen Masse (5) aufge brachten Hell/Dunkel-Markierungen werden durch das fotoelektrische Reflexionssystem (9) abgenommen, die Impulse werden ebenfalls nach außen an eine entsprechende Verbindung geführt.

Im Gehäuse (1) ist weiter ein Spulensystem (7) vorhanden, welches mit Gleich- und Wechselstrom ebenfalls außen versorgt werden kann. Der Permanentmagnet (3) in Verbindung mit dem Spulensystem (7) dient dazu, das drehbar gelagerte System in eine axiale Schwingung zu versetzen, sobald die Spule (7) mit einem Wechselstrom beaufschlagt wird.

Für den Gebrauch des Gerätes zur Verdrehwinkelmessung ist es notwendig, daß das Gehäuse (1) mit dem meßtechnisch zu erfassenden Objekt in geeigneter Weise verbunden wird. Wird das Gehäuse (1) mit dem Meßobjekt um seine Längs achse verdreht, dann wird die träge Masse (5) ihre ursprüngliche Winkellage umso besser beibehalten, je geringer die Reibung zwischen der Welle (8) und den beiden Lagern (6) ist.

Die Genauigkeit der Meßeinrichtung hängt dementsprechend weitgehend davon ab, wie gering diese Reibung gehalten werden kann. Hierzu ist es notwendig, daß einerseits bei einem möglichst hohen Trägheitsmoment ein geringes Ge wicht des drehbar gelagerten Systems erreicht wird und andererseits die Lager (6) mit der Welle (8) eine möglichst reibungsarme Materialpaarung bekommen. Eine wesentliche Herabsetzung der Lagerreibung erfolgt durch die Möglichkeit, das seismische System (3, 5, 8) in Verbindung mit dem Spulensys tem (7) in axiale Schwingungen zu versetzen.

Der Meßvorgang läuft folgendermaßen ab:

Das mit dem Meßobjekt verbundene Gehäuse (1) folgt der Verdrehung des Meßob jektes, das beim Start durch die Bremse (12) freigegebene träge Rotations system ( 3, 5, 8) verharrt in der ursprünglichen Winkellage. Dabei entsteht eine Relativbewegung zwischen der Impulsteilung (10) und dem mit dem Gehäuse verbundenen Sensor (9). Der Sensor zählt die dabei vorbeistreichenden Hell/Dunkel-Markierungen und liefert diese Signale über eine Kabelverbindung an das elektronische Auswertegerät. Wobei die Anzahl der Impulse das Maß für die Winkelverdrehung des Meßobjektes darstellen.

Eine beispielhafte Ausführung des Erfindungsgegenstandes wäre auch denkbar, indem anstelle des drehbaren Systems die Lagerschalen (6) in axiale Schwingung versetzt werden. Ebenso ist es denkbar, daß anstelle der Bremse (12) das drehbare System durch Anlegen einer Gleichspannung an die Wicklung (7) axial in einer Richtung auf einen Anschlag gezogen und dadurch fixiert wird.

Wird auch durch das schwingende System die Lagerreibung wesentlich herabge setzt, so wird diese doch nicht zu Null, so daß ein Restfehler verbleibt. Wird bei Beendigung des Verdrehvorganges eine Zeitmessung zwischen zwei Impulsen (10) in Verbindung mit dem Sensor (9) und dem nachgeschalteten elektronischen Gerät durchgeführt, so kann hieraus ein Korrekturfaktor ge wonnen werden. Die Beendigung des Drehvorganges zur Einleitung der Zeit messung kann üblicherweise aus einer anderen Meßgröße abgeleitet werden, z. B. aus einem Drehmoment oder Verzögerungsverlauf.

Claims

1.) Meßeinrichtung zur Erfassung eines Drehwinkels in beliebiger räumlicher Lage und ohne festen Bezugspunkt mit einer in einem Gehäuse drehbar gelagerten trägen Masse mit berührungsloser Abtastung der Relativbe wegung zwischen dieser Masse und dem Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gehäuselager und der die träge Masse tragenden Achse des seismischen Systems eine Relativbewegung in Achsrichtung durch elektromagnetische Kräfte hervorgerufen wird.

2.) Verfahren wie 1.), dadurch gekennzeichnet, daß die Positionierung der trägen Masse in Achsrichtung durch Elektro- oder Permanentmagnete er folgt.

3.) Verfahren wie 1. und 2., dadurch gekennzeichnet, daß die Relativposi tion der drehbaren Masse zum Gehäuse mit einem berührungslos arbeitenden Sensorsystem abgefragt wird.

4.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Relativbewegung zwischen träger Masse und Gehäuse durch eine elektromagnetisch betätigte Bremse blockiert werden kann.

5.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Relativschwingung zwischen träger Masse und Gehäuse durch eine mit Wechselstrom beaufschlagte Spule in Verbindung mit einem Permanentmagneten erzeugt wird.

6.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Blockierung der relativen Verdrehbewegung zwischen seismischer Masse und Gehäuse durch Gleichstrombeaufschlagung des Spulensystems für die Schwingungserzeugung in Achsrichtung erfolgt.

7.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß aus Geschwindigkeit und Impulsfolge der Relativbewegung zwischen träger Masse und Gehäuse im elektronischen Auswertegerät ein Korrekturfaktor für Verkleinerung des Reibungsfehlers gebildet wird.