DE3714150C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen der lastabhängigen Torsion einer rotierenden Welle der im Oberbegriff des Anspruches 1 genannten Art.

Eine solche Vorrichtungen, wie sie beispielsweise der deutschen Gebrauchsmusterschrift G 84 14 766 entnehmbar ist, kann als Bestandteil eines motorbetriebenen, soge­ nannten "intelligenten" Schraubwerkzeugen Verwendung fin­ den. Solche Werkzeuge kommen in der industriellen Ferti­ gung zum Festziehen von Muttern oder Schrauben mit einem definierten Drehmoment zum Einsatz. Dabei wird das bei jedem einzelnen Montagevorgang tatsächlich erreichte Dreh­ moment gemessen und mit einem Sollwert verglichen.

Solche Schraubwerkzeuge bestehen insbesondere dann, wenn sie als Handgeräte ausgebildet sind, in der Regel aus mehreren Teilen, nämlich dem Antriebsmotor, einem Unter­ setzungsgetriebe und einem Abtrieb, der üblicherweise als Winkelkopf ausgebildet ist. Die Vorrichtung zur Mes­ sung der lastabhängigen Torsion einer Welle, die hier zur Messung des vom Schraubwerkzeug abgegebenen Drehmomentes dient, ist dabei als Drehmomentaufnehmer ausgebildet, der häu­ fig als selbständige Baueinheit zwischen dem Untersetzungs­ getriebe und dem Abtrieb angeordnet ist und im allgemeinen auch eine Vorrichtung zum Messen des Drehwinkels umfaßt, der beim Anziehen einer Schraube oder Mutter durchlaufen wird.

Die Ausbildung der Vorrichtung zur Messung der Torsion einer rotierenden Welle als selbständige Baueinheit hat den Vorteil, daß die meisten übrigen Teile des Schraubwerk­ zeuges in gleicher Weise für "intelligente" und "nicht in­ telligente" Werkzeuge hergestellt werden können, wodurch sich wegen der großen Stückzahlen für "nicht intelligente" Werkzeuge die Produktionskosten wesentlich verringern las­ sen. Soll ein Werkzeug als "intelligentes" Werkzeug her­ gestellt werden, so ist es lediglich erforderlich, wie oben beschrieben zwischen Untersetzungsgetriebe und Ab­ trieb den vorgefertigten Drehmoment- und Drehwinkelauf­ nehmer einzubauen, der bei "nicht intelligenten" Werk­ zeugen einfach weggelassen wird.

Eine andere Möglichkeit, wie sie beim Stand der Technik Verwendet findet, besteht darin, als Drehmoment- oder Torsionsaufnehmer Dehnungsmeßstreifen vorzugsehen, die unmit­ telbar auf der Abtriebswelle angeordnet sind. Dies hat den Vorteil, daß das beim Festziehen der Schraube bzw. Mutter wirksame Drehmoment unmittelbar erfaßt werden kann und keine Meßwertverfälschungen durch das Untersetzungsgetriebe auftreten können. Nachteilig ist dabei, daß das die Größe der lastab­ hängigen Torsion darstellende, von der Sensoranordnung erzeugte elektrische Signal von der Sensoranordnung, die sich mit der rotierenden Welle mitdreht, mit Hilfe einer Schleifringanord­ nung an eine feststehende Meß- und Auswerteschaltung übertragen werden muß. Um den mechanischen Abrieb und damit die Störanfäl­ ligkeit bzw. Meßungenauigkeit der gesamten Meßvorrichtung mög­ lichst klein zu halten, ist gemäß der deutschen Gebrauchsmu­ sterschrift 84 14 766 die Schleifringanordnung an einer Hilfs­ welle montiert, die zu rotierenden Welle, deren Torsion ermittelt werden soll, koaxial angeordnet und mit dieser drehfest verbunden ist. Die Hilfswelle dient dabei nicht zur Drehmomentübertragung und kann daher einen äußerst kleinen Durchmesser aufweisen. Dadurch kann auch der Durch­ messer der die Hilfswelle konzentrisch umgebenden Schleif­ ringe unabhängig von der Größe des von der rotierenden Welle maximal zu übertragenden Drehmoments sehr klein ge­ wählt werden, so daß sich eine stark verminderte relative Bahngeschwindigkeit zwischen den Schleifringen und den Schleifbürsten und eine entsprechend kleine mechanische Abnutzung der Kontaktflächen und der Schleifbürsten ergibt.

Beim Stand der Technik wird die Hilfswelle von einem mit der ersten rotierenden Welle drehfest verbundenen zapfen­ förmigen Übertragungskörper gebildet, der an seinem freien Ende eine der Zahl der Verbindungsleitungen entsprechende Anzahl von Schleifringen aufweist. Die elektrischen Lei­ ter, die die Sensoranordnung mit den Schleifringen ver­ binden, verlaufen durch eine axiale Bohrung in der rotie­ renden Welle. Darüber, wie diese Leiter aus der axialen Bohrung heraus an die Schleifringe gelangen sollen, sagt die deutsche Gebrauchsmusterschrift 84 14 766 nichts.

Somit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vor­ richtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß der Kontakt zwischen den elektrischen Verbindungsleitungen und den Schleifringen auf möglichst einfache und zuverläs­ sige Weise hergestellt und für eine lange Betriebsdauer auch unter harten Einsatzbedingungen sichergestellt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung die im An­ spruch 1 zusammengefaßten Merkmale vor.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird erreicht, daß der Innenraum der die Schleifringe tragenden Hülse die axiale Bohrung in der ersten rotierenden Welle als deren unmittelbare Verlängerung fortsetzt. Somit können sich die elektrischen Leiter im Inneren der Hülse jeweils bis zu der Stelle erstrecken, an der auf der Außenseite der Hülse der zugehörige Schleifring sitzt. Durch die in der Hülsenwand vorgesehene Verbindungsöffnung, die vor­ zugsweise als in axialer Richtung verlaufender Schlitz ausgebildet ist, können dann die Enden der elektrischen Leiter mit dem zugehörigen Schleifring beispielsweise durch Verlöten verbunden sein. Auf diese Weise umschließt und schützt die Hülse die Verbindungsstelle zwischen dem Anschlußende eines jeden Leiters und dem zugehörigen Schleif­ ring, so daß auch bei harten Einsatzbedingungen ein zuver­ lässiger elektrischer Kontakt gewährleistet ist.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen niedergelegt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungs­ beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine als Winkelkopf ausgebildete Wellenanordnung mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und

Fig. 2 in schematischer Weise eine aus Dehnungsmeßstreifen aufgebaute Brückenschaltung, wie sie im Winkelkopf gemäß Fig. 1 als Sensoranordnung Verwendung findet.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Wellenanordnung handelt es sich um einen Winkelkopf 1, der Teil eines motorbetriebenen Schraub­ werkzeuges ist, das als Handgerät dazu dient, beispielsweise in der industriellen Fertigung Schrauben oder Muttern mit einem definierten Drehmoment festzuziehen. Da ein solches Schraub­ werkzeug von der Bedienungsperson im Raum frei beweglich gehand­ habt und in Abhängigkeit von der jeweils durchzuführenden Mon­ tageaufgabe in den unterschiedlichsten Lagen und Orientierungen gehalten wird, können Begriffe wie "oben" und "unten", "waag­ recht" und "senkrecht" usw. nicht in eindeutiger Weise definiert werden. Um jedoch die Beschreibung des vorliegenden Ausführungs­ beispiels zu vereinfachen, werden diese Ausdrücke zur Bezeich­ nung der in Fig. 1 wiedergegebenen Lage der einzelnen Teile verwendet. Dies ist jedoch in keiner Weise einschränkend als absolute Orientierungs- oder Lageangabe zu verstehen. Vielmehr kann z.B. die (in Fig. 1) "horizontale Welle" tatsächlich jede beliebige Orientierung im Raum einnehmen.

Der in Fig. 1 gezeigte Winkelkopf 1 besitzt ein Wellengehäuse 2, in welchem zwei aufeinander senkrecht stehende Bohrungen 3, 4 vorgesehen sind, von denen die erste zur Aufnahme einer horizontalen Welle 5 und die zweite zur Aufnahme einer verti­ kalen Welle 6 dient. Die horizontale Welle 5, die die Antriebs­ welle bildet, ist an ihrem rechten Ende mit einem nicht darge­ stellten Motor verbunden und trägt an ihrem linken Ende ein Kegelrad 7, das mit einem am oberen Ende der vertikalen Welle 6 befestigten Kegelrad 8 kämmt, wodurch das Drehmoment der Antriebswelle 5 auf die die Abtriebswelle bildende senkrechte Welle 6 übertragen wird. Am unteren Ende ist die Welle 6 mit einem Vierkantzapfen 9 versehen, der aus dem Wellengehäuse 2 herausragt und auf dem ein für den jeweiligen Montagevorgang geeignetes Werkzeug montiert werden kann.

Die horizontale Welle 5 ist in der Bohrung 3 vermittels einer Lagerbuchse 12 gelagert, die in axialer Richtung etwa in der Mitte einen radial nach innen vorspringenden Ringabschnitt 13 aufweist, an welchem sich zwei Radiallager 14, 15 abstützen, die nach außen hin jeweils durch einen in die Lagerbuchse 12 eingepreßten Ring 16 bzw. 17 gehalten werden. Auf den aus der Lagerbuchse 12 nach rechts herausragenden Abschnitt 19 der horizontalen Welle 5, der einen etwas verringerten Durchmesser besitzt, ist ein radial nach außen vorstehender Lagerring 20 aufgepreßt, der über ein zur Aufnahme von Axialkräften dienen­ des Axiallager 21 gegen einen in die Bohrung 3 eingepreßten Lagerring 23 abgestützt ist.

Die vertikale Welle 6 ist in der Bohrung 4 mit Hilfe eines Wellenhalters 25 montiert, der die gesamte Welle 6 mit Aus­ nahme des Kegelrades 7 hohlzylinderartig umgibt. Der Wellen­ halter 25 besitzt einen oberen Teil 26, dessen Außendurchmesser geringfügig größer als der Außendurchmesser des Kegelrades 7 und gleich dem Innendurchmesser der Bohrung 4 ist. Nach unten schließt sich an diesen oberen Teil 26 ein radial nach außen vorspringender Flansch 27 an, der dann, wenn der obere Teil 26 des Wellenhalters 25 im montierten Zustand von unten her in die Bohrung 4 eingeschoben ist, am unteren Ende des Wellen­ gehäuses 2 anliegt und mit dem Wellengehäuse durch nicht dar­ gestellte Befestigungsmittel, wie z.B. Schrauben in lösbarer Weise verbunden ist. An den Flansch 27 schließt sich nach unten der untere Teil 28 des Wellenhalters 25 an, der einen etwas geringeren Durchmesser als der obere Teil 26 besitzt. Eine den Wellenhalter 25 in Längsrichtung durchziehende, zur Auf­ nahme und Lagerung der vertikalen Welle 6 dienende Bohrung 28 weist im Bereich ihres oberen Endes eine nach innen vor­ springende Schulter 29 auf, an der sich ein erstes zur Lage­ rung der vertikalen Welle 6 dienendes Radiallager 30 abstützt, das nach unten hin von einer in die Bohrung 28 eingepreßten Hülse 31 gehalten wird, an die sich ein zweites zur Lagerung der Welle 6 dienendes Radiallager 32 anschließt, das von einer ebenfalls in die Bohrung 28 eingepreßten Endhülse 33 gehalten wird. Die nach unten weisende Stirnfläche 35 des Kegelrades 7 ist über ein Axiallager 36 gegen den Wellenhalter 25 abge­ stützt.

Die vertikale Welle 6 weist eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut 38 auf, die sich in axialer Richtung in etwa über das mittlere Drittel der axialen Länge der Welle 6 erstreckt und zur Aufnahme von zwei einander diametral gegenüberliegenden Dehnungsmeßstreifen-Einheiten 40 dient, die auf der Welle 6 z.B. durch Aufkleben befestigt sind und von denen in Fig. 1 nur eine zu sehen ist. Jede dieser Dehnungsmeßstreifen-Einheiten 40 umfaßt zwei Dehnungsmeßstreifen 42, 43 bzw. 44, 45, die, wie in Fig. 2 dargestellt, miteinander zu einer Brückenschaltung 46 verbunden sind, in die an den Eckpunkten 47, 48 eine Versor­ gungsspannung U_V eingespeist und von der zwischen den Eck­ punkten 49, 50 ein Meßsignal U_M abgegriffen wird, das die momentane Torsion der Welle 6 wiedergibt. Die zur Zuleitung der Versorgungsspannung U_V und zur Rückführung des Meßsignals U_M dienenden Anschlußdrähte 51, 52 bzw. 53, 54 sind in Fig. 1 der Deutlichkeit halber nicht dargestellt. Sie verlaufen von den Dehnungsmeßstreifen-Einheiten 40 durch die Nut 38 in eine sich ausgehend von der Nut 38 schräg radial nach innen er­ streckende Bohrung 56 und eine mit der Bohrung 56 in Verbin­ dung stehende axiale Bohrung 57 im Inneren der Welle 6.

Die Bohrung 57 steht in Verbindung mit einer einen wesentlich größeren Durchmesser besitzenden zentral angeordneten Bohrung 58, die sich in axialer Richtung durch die gesamte Länge des Kegelrades 7 hindurch erstreckt. In diese an der Oberseite des Kegelrades 7 offene Bohrung 58 ist von oben her eine Dicht­ hülse 60 eingepreßt, die sich mit dem Kegelrad 7 und damit mit der Welle 6 mitdreht. Das obere Ende der Dichthülse 60 erstreckt sich in eine Bohrung 61 eines Elektronikgehäuses 65 hinein, das von oben her in die Bohrung 4 des Wellengehäu­ ses 2 eingeführt und dort mit Hilfe von nicht gezeigten Befe­ stigungsmitteln, wie z.B. Schrauben so montiert ist, daß es das obere Ende der Bohrung 4 verschließt. Das Elektronikge­ häuse 65 besitzt einen Innenraum 66, der nach unten hin mit der Bohrung 61 in Verbindung steht und oben durch einen in lösbarer Weise befestigten Deckel 67 verschlossen ist. Damit in den Innenraum 66 des Elektronikgehäuses 65 keine Verunrei­ nigungen und insbesondere nichts von dem zur Schmierung des von den Kegelrädern 7, 8 gebildeten Getriebes dienenden Schmiermittel eindringen kann, ist an der Innenwand der Bohrung 61 eine in Fig. 1 nur symbolisch dargestellte Dichtvorrichtung 68 vorgesehen, die an der Umfangs-Außenwand der rotierenden Dichthülse 60 anliegt.

In die Dichthülse 60 ist von oben her eine weitere Hülse 70 so eingesetzt, daß sie in etwa mit der Hälfte ihrer axialen Länge aus der oberen Öffnung der Dichthülse 60 heraus und in den Innenraum 66 des Elektronikgehäuses 65 hineinragt. Die weitere Hülse 70, die mit der Dichthülse 60 so verbunden ist, daß sie sich mit dieser und damit mit dem Tellerrad 7 und der vertikalen Achse 6 mitdreht, bildet somit eine Verlängerung bzw. einen frei vorstehenden Abschnitt der vertikalen Welle 6, der sich zwar mit dieser mitdreht, über den jedoch kein nennens­ wertes Drehmoment übertragen wird.

Dadurch ist es möglich, diesen Abschnitt der vertikalen Wellen­ anordnung mit einem Durchmesser auszubilden, der wesentlich kleiner ist als der Durchmesser des Teils der vertikalen Welle 6, der das für das Festziehen der Schrauben bzw. Muttern erfor­ derliche Drehmoment übertragen muß. Mit anderen Worten: Da die Hülse 70 kein nennenswertes Drehmoment übertragen muß, kann ihr Außendurchmesser sehr klein im Vergleich zum Außen­ durchmesser der Welle 6 gewählt werden.

Auf ihrem in den Innenraum 66 des Elektronikgehäuses 65 hin­ einragenden oberen Abschnitt trägt die Hülse 70 vier Schleif­ ringe 72, die fest auf der Hülse 70 montiert sind und sich mit dieser mitdrehen. Wegen des kleinen Außendurchmessers der Hülse 70 können auch die Schleifringe 72 einen Außendurch­ messer aufweisen, der wesentlich kleiner als der Außendurch­ messer der vertikalen Welle 6 ist. Die vier Schleifringe 72 sind voneinander elektrisch isoliert angeordnet und die äußere Umfangsfläche eines jeden Schleifrings steht in elektrisch leitender Schleifverbindung mit einer von vier in Fig. 1 symbolisch dargestellten Schleifbürsten 73, die von einem im Innenraum 66 des Elektronikgehäuses 65 befestigten Bürsten­ halter 74 getragen werden, der die Hülse 70 ringförmig umgibt. Da der Innenraum der Hülse 70 mit dem Innenraum der Dichthülse 60 in Verbindung steht, der seinerseits mit der Bohrung 57 verbunden ist, können sich die Drähte 51 bis 54 durch den Innenraum der Hülse 70 bis in den Bereich der Schleifringe 72 erstrecken, wobei jeder der Drähte 51 bis 54 jeweils mit einem der Schleifringe 72 durch einen zu diesem Zweck in der Hülse 70 vorgesehenen Schlitz 75 hindurch in elektrisch lei­ tender Verbindung steht. Beispielsweise können die Drähte 51 bis 54 an der Innenseite der Schleifringe 72 angelötet sein.

Die feststehenden, die Drehbewegung der Welle 6 nicht mit­ machenden Schleifbürsten 73 stehen über in Fig. 1 nicht dar­ gestellte elektrische Leiter mit einer im oberen Bereich des Innenraums 66 angeordneten Elektronikeinheit 78 in Verbindung, die ihrerseits über ein nicht dargestelltes Kabel mit einer Auswerte- und Steuereinheit in Verbindung steht. Die Elektronik­ einheit 78 gibt einerseits über zwei der Schleifbürsten 73 und die zugehörigen Schleifringe 72 die elektrische Versorgungs­ spannung U_V für die Brückenschaltung 76 ab und erhält anderer­ seits über die beiden anderen Schleifringe 72 und die zugehöri­ gen Schleifbürsten 73 das von der Brückenschaltung 46 erzeugte Meßsignal U_M, das durch einen in der Elektronikeinheit 78 vor­ gesehenen, nicht näher dargestellten Verstärker zumindest so weit vorverstärkt wird, daß es weitgehend störungsfrei an die zentrale Steuer- und Auswerteeinheit übertragen werden kann.

Durch die geschilderte Anordnung besitzen die Kontaktflächen der Schleifringe 72, auf denen die Schleifbürsten 73 entlang gleiten, einen im Vergleich zum Außendurchmesser der Welle 6 außerordentlich kleinen Durchmesser, so daß die Bahngeschwin­ digkeit, mit der sich die Schleifbürsten 73 über die Kontakt­ flächen der Schleifringe 72 bewegen, in sehr starkem Maße reduziert ist. Hierdurch wird der an diesen Schleifflächen in unvermeidlicher Weise auftretende mechanische Abrieb in erheblichem Maß verringert und die Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Schleifringanord­ nung 72, 73 in starkem Maße erhöht.

An ihrem über die obere Stirnfläche des Bürstenträgers 74 vorstehenden Ende trägt die Hülse 70 eine sich mit ihr mit­ drehende Markierungsscheibe 80, die mit einer Vielzahl von in Umfangsrichtung voneinander beabstandet angeordneten Mar­ kierungen beispielsweise in Form von radial verlaufenden transparenten Schlitzen versehen ist, die durch lichtundurch­ lässige Zwischenräume voneinander getrennt sind. Diese Markie­ rungsschlitze werden von einer Lichtschranke abgetastet, die aus einer auf der oberen Stirnfläche des Bürstenträgers 74 montierten Leuchtdiode 81 und einem an der Unterseite der Elektronikeinheit 78 befestigten optoelektrischen Empfänger 82 besteht, der beispielsweise von einer Fotodiode gebildet wird. Mit Hilfe dieser Lichtschranke 81, 82 werden die Markierungen der Scheibe 80 abgetastet, wobei der optoelektrische Empfänger 82 immer dann ein impulsförmiges Signal erzeugt, wenn eine der Markierungen durch die Lichtschranke 81, 82 hindurchläuft. Durch Abzählen dieser impulsförmigen Signale kann der Drehwin­ kel gemessen werden, den die Welle 6 beim Festziehen einer Schraube oder Mutter durchläuft.

Durch die beschriebene Anordnung werden sowohl die zur Messung der Torsion der Welle 6 bzw. zur Messung des von der Welle 6 übertragenen Drehmomentes als auch die zur Messung eines von der Welle 6 durchlaufenen Winkels erforderlichen Bauteile ein­ schließlich eines die störungsfreie Übertragung der gewonnenen Meßsignale ermöglichenden Vorverstärkers mit einem kleinstmög­ lichen Raumbedarf in den beschriebenen Winkel­ kopf 1 integriert, dessen Außenabmessungen hierdurch praktisch nicht vergrößert werden. Es wird somit ein "intelligenter" Win­ kelkopf geschaffen, der auch bei außerordentlich beengten Raum­ verhältnissen am Montageort eingesetzt wer­ den kann. Durch entsprechende Miniaturisierung der in der Elektronikeinheit 78 enthaltenen Bauteile kann die Höhe der in Fig. 1 über die Oberseite des horizontal verlaufenden Teils des Wellengehäuses 2 nach oben hinausstehende Teile des Wellengehäuses 2 sowie des Elektronik­ gehäuses 65 noch weiter verkleinert werden, so daß letztendlich ein solcher intelligenter Winkelkopf die gleichen Abmessungen aufweist, wie ein keine Meßeinheiten umfassender herkömmlicher Winkelkopf. Es wird dann praktisch nur der im Berührungsbereich der beiden Kegelräder 7, 8 in jedem Fall vorhandene, nach dem Stand der Technik ungenutzte Hohlraum zur Unterbringung der Schleifringanordnung, der Winkelmeßvor­ richtung 80, 81, 82 und der Elektronikeinheit 78 genutzt.

In Abweichung von dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbei­ spiel kann die Bohrung 56 entweder exakt radial zu einer axial verlaufenden Bohrung 57 oder so schräg verlaufend ange­ ordnet werden, daß sie unmittelbar von unten in den Innenraum der Hülsen 60 und 70 einmündet. Auch die Anordnung der Schleif­ ringe 72 und der Schleifbürsten 73 kann so vertauscht werden, daß die Schleifringe 72 am Träger 74 und die Bürsten 73 an der Hülse 70 befestigt sind, wobei dann die Innenfläche der Schleifringe als Kontaktfläche dient. Auf der Scheibe 80 können auch Markierungen vorgesehen sein, die sich nicht in ihrer opti­ schen Transparenz, sondern in ihrem Licht-Reflexionsvermögen von den sie voneinander trennenden Nachbarbereichen unterscheiden. In diesem Fall werden dann Lichtquelle 81 und Empfänger 82 auf der gleichen Seite der Scheibe 80 angeordnet. Weiterhin können die Markierungen als Bereiche auf der Scheibe 80 ausgebildet sein, die sich hinsichtlich ihrer magnetischen Eigenschaften von den sie voneinander trennenden Nachbarbereichen unter­ scheiden. In diesem Fall werden die Markierungen mit Hilfe eines Magnetkopfes abgetastet.

Schließlich kann der Winkel, den die Achsen der beiden Wellen 5 und 6 miteinander einschließen, von 90° verschieden sein. Es sind dabei von einem Winkelkopf völlig verschiedene Anordnungen z.B. in der Weise denkbar, daß die als Antriebswelle dienende Welle als Hohlwelle aus­ gebildet ist, in deren Inneren sich die Abtriebswelle befindet. Es muß dann lediglich ein nicht zur Drehmomentübertragung dienender Abschnitt der Abtriebswelle so weit aus der Antriebswelle heraus vorstehen, daß an ihm die Schleifringanordnung und/oder die Drehwinkel- Meßanordnung angebracht werden kann.

Ein besonders wichtiger Vorteil von allen diesen Anordnungen ist, daß sowohl das von der Abtriebswelle übertragene Dreh­ moment als auch der von dieser Abtriebswelle durchlaufene Winkel unmittelbar an dieser Welle selbst, d.h. direkt ge­ messen werden können, wodurch alle die Nachteile entfallen, die bei einer Messung dieser Größen an der Antriebswelle, d.h. bei einer indirekten Messung entstehen.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum Messen der lastabhängigen Torsion einer rotierenden Welle, die Teil einer Wellenanordnung ist, welche wenigstens eine zweite rotierende Welle umfaßt und bei der die Drehmomentübertragung zwischen den bei­ den Wellen mit Hilfe eines Getriebes erfolgt, mit einer Sensoranordnung, die sich mit der ersten ro­ tierenden Welle dreht und ein elektrisches Signal ab­ gibt, das ein Maß für die momentane Torsion darstellt, und mit einer zur Übertragung des elektrischen Signals an eine Meß- und Auswerteschaltung dienenden Schleif­ ringanordnung, die an einer zur ersten rotierenden Welle koaxialen und mit dieser drehfest verbundenen Hilfswelle angeordnet ist, die nicht zur Drehmomentübertragung dient, so daß der Durchmesser der Kontaktflächen der Schleif­ ringe wesentlich kleiner ist, als der Außendruchmesser der Wellenabschnitte, über die das die erste Welle tor­ dierende Drehmoment übertragen wird, wobei die erste rotierende Welle eine axiale Bohrung auf­ weist, durch die elektrische Leiter verlaufen, die die Sensoranordnung mit der Schleifringanordnung verbinden, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfswelle von einer Hülse (70) gebildet wird, deren Innenraum mit der axialen Bohrung (56, 57) in Ver­ bindung steht und durch die die elektrischen Leiter (51, 52, 53, 54) verlaufen, daß die Schleifringe (72) drehfest auf der Außenseite der Hülse (60) montiert sind, und daß die Hülse (70) eine durch ihren Mantel hindurchgehende Öffnung (75) aufweist, durch die hindurch die im Inneren der Hülse (70) verlaufenden elektrischen Leiter (51, 52, 53, 54) mit den Schleifringen (72) in elektrisch leiten­ der Verbindung stehen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Wellenanordnung Bestandteil eines Winkelkopfes (1) ist, bei dem die Achsen der we­ nigstens zwei Wellen (5, 6) miteinander einen von 180° verschiedenen Winkel einschließen und daß das Getriebe (7, 8) aus zwei miteinander kämmenden Kegelrädern be­ steht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die erste Welle (6) die Ausgangs­ wellenanordnung (5, 6) ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoranordnung (40, 40) von vier Dehnungsmeßstreifen (42, 43, 44, 45) gebildet wird, die auf der Außenseite der ersten rotie­ renden Welle (6) montiert und in Art einer Brückenschal­ tung (46) miteinander verbunden sind, wobei mit Hilfe der elektrischen Leiter (51, 52, 53, 54) zwei einander gegenüberliegenden Eckpunkten (47, 48) der Brückenschal­ tung (46) eine Versorgungsspannung (U_V) zugeführt und an den beiden anderen Eckpunkten (49, 50) eine Meßspan­ nung (U_M) abgegriffen werden.