DE4428362A1 - Verfahren und Vorrichtung zur berührungslosen Erfassung der Bewegung, insbesondere der Drehbewegung, eines Maschinenteils - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur berührungslosen Erfassung der Bewegung, insbesondere der Drehbewegung, eines MaschinenteilsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur berührungslosen Er
fassung der Bewegung, insbesondere der Drehbewegung, eines
Maschinenteils, wobei ein gepulster Lichtstrahl auf eine
Meßstelle gerichtet wird, an der sich an dem Maschinenteil
in dessen Bewegungsrichtung aufeinanderfolgend angeordnete
Markierungen definierter Länge vorbeibewegen, und wobei das
von den Markierungen reflektierte Licht detektiert und aus
gewertet wird.
Die Erfindung betrifft ferner eine entsprechende Vorrich
tung.
Aus der GB-A-2 093 991 ist es bekannt, die Drehbewegung an
einem rotierenden Maschinenteil in der Weise zu erfassen,
daß an dem Maschinenteil in Rotationsrichtung aufeinander
folgende Markierungen jeweils definierter Länge angebracht
sind, die im Bereich einer ortsfesten Meßstelle beleuchtet
werden, wobei das von den Markierungen zurückreflektierte
Licht detektiert und ausgewertet wird. Das Licht wird von
einer Lichtquelle mittels Lichtleiter an die Meßstelle her
angeführt, wobei wegen der bei langen Lichtleitern erforder
lichen hohen Lichtintensität als Lichtquelle ein gepulster
Laser verwendet wird. Durch die an der Meßstelle vorbeilau
fenden Markierungen wird das dort reflektierte Licht bezüg
lich seiner Intensität moduliert. Die Intensitätsschwankun
gen des reflektierten Lichts weisen eine von der Rotations
geschwindigkeit des Maschinenteils abhängige Frequenz auf
und werden zur Erfassung der Drehbewegung des Maschinenteils
ausgewertet.
Bei dem aus der GB-A-2 093 991 bekannten Verfahren wird das
Drehmoment des rotierenden Maschinenteils gemessen, wozu an
diesem eine in Richtung der Rotationsachse gegenüber den
Markierungen beabstandete Folge von weiteren Markierungen
angebracht ist, deren Bewegung auf die gleiche Weise erfaßt
wird. Das zu messende Drehmoment verursacht eine Torsion des
Maschinenteils im Bereich zwischen den beiden Markierungs
folgen, so daß es zu einer Phasenverschiebung zwischen den
Verläufen der Intensitätsschwankungen des an den beiden Mar
kierungsfolgen reflektierten und dort detektierten Lichts
kommt. Diese Phasenverschiebung wird als Maß für das zu er
fassende Drehmoment ermittelt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Genauigkeit
bei der Bewegungserfassung zu erhöhen.
Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bei
dem Verfahren der eingangs angegebenen Art der Lichtstrahl
derart gebündelt ist, daß er beim Auftreffen auf den Markie
rungen einen Lichtpunkt erzeugt, daß der Lichtstrahl mit ei
ner vorgegebenen Frequenz gepulst wird und daß die von dem
Lichtstrahl auf jeder einzelnen Markierung erzeugten und
dort detektierten Lichtpunkte gezählt werden.
Die entsprechende Vorrichtung ist in Patentanspruch 11 ange
geben.
Die Zahl der auf jeweils einer der Markierungen erzeugten
Lichtpunkte ist direkt abhängig von der Geschwindigkeit der
Bewegung, der Länge der Markierung und der Pulsfrequenz des
Lichtstrahls. Bei einer mittleren Anzahl von beispielsweise
100 Lichtpunkten je Markierung läßt sich die Drehbewegung
des Maschinenteils mit einer Ungenauigkeit von 1% bezogen
auf die Länge der Markierungen erfassen. Wird die Bewe
gungserfassung wiederholt, beispielsweise durch Berücksich
tigung von n aufeinander folgenden Markierungen oder von n
Durchläufen derselben Markierung, erhöht sich die Genauig
keit mit √n. So ergeben sich z. B. bei 100 Lichtpunkten je
Markierung und 10 Durchläufen von jeweils 10 aufeinander
folgend beobachteten Markierungen 10⁴ auswertbare Lichtpunk
te, wobei die Drehbewegung mit einer Ungenauigkeit von 0,1%
bezogen auf die Länge der Markierungen erfaßt wird. Diese
Erhöhung der Meßgenauigkeit durch Mehrfachmessung ist also
insbesondere dann vorteilhaft, wenn eingeschwungene, d. h.
stationäre Drehzahl- und/oder Drehmomentzustände ermittelt
werden sollen. Fehldetektionen können auf einfache Weise
durch eine automatische Plausibilitätsüberprüfung der De
tektionsergebnisse entdeckt und korrigiert werden. So ist es
ohne weiteres ersichtlich, daß bei vereinzelt fehlenden
Lichtpunkten in einer Folge von detektierten Lichtpunkten
die fehlenden Lichtpunkte auf Fehlmessungen beruhen und dem
entsprechend beim Auszählen der Lichtpunkte zu berücksichti
gen sind.
Eine weitere Möglichkeit, Fehlmessungen zu verhindern, be
steht darin, daß mittels der detektierten Lichtpunkte der
Anfang und das Ende jeder einzelnen, sich an der Meßstelle
vorbeibewegenden Markierung ermittelt wird und daß die so
erhaltenen Informationen über den Anfang und das Ende der
jeweiligen Markierung zur Überwachung und Korrektur der De
tektion und Auszählung der Lichtpunkte auf der Markierung
herangezogen werden.
Besonders vorteilhaft ist es, die tatsächlichen Längen und
Abstände der Markierungen in einer Speichereinrichtung abzu
speichern und zur Überwachung und Korrektur der Detektion
und Auszählung der Lichtpunkte auf den Markierungen heranzu
ziehen. Die Ermittlung der tatsächlichen Längen und Abstände
der Markierungen kann durch das erfindungsgemäße Verfahren
zur berührungslosen Bewegungserfassung bei definierter vor
gegebener Bewegung, z. B. konstanter Drehzahl, des Maschi
nenteils erfolgen.
Zur Erhöhung der Genauigkeit und um auch beim Vorbeilauf der
Lücken zwischen den Markierungen an der Meßstelle eine Er
fassung der Drehbewegung zu ermöglichen, ist vorgesehen, daß
wenigstens ein zweiter gebündelter Lichtstrahl mit derselben
Pulsfrequenz wie der eine Lichtstrahl auf eine Stelle ge
richtet wird, die gegenüber der Stelle, an der der eine
Lichtstrahl auf die Markierungen trifft, in Bewegungsrich
tung des Maschinenteils versetzt ist, und daß die von dem
wenigstens zweiten Lichtstrahl auf jeder Markierung erzeug
ten und dort detektierten Lichtpunkte gezählt werden. Dabei
kann der mindestens zweite Lichtstrahl durch eine zweite
Lichtquelle erzeugt werden oder durch einen Strahlenteiler
von dem ersten Lichtstrahl abgeteilt werden. Es ist natür
lich auch denkbar, wenn auch aufwendiger, daß der zweite
Lichtstrahl gegenüber dem ersten Lichtstrahl nicht in Bewe
gungsrichtung versetzt angeordnet ist, sondern auf eine zwei
te Markierungsfolge gerichtet ist, die gegenüber der ersten
Markierungsfolge in Bewegungsrichtung versetzt ist. Ein wei
terer Vorteil der Mehrfachmessung mittels des zweiten Licht
strahls und gegebenenfalls weiterer Lichtstrahlen besteht
darin, daß die Detektionen der von den Lichtstrahlen erzeug
ten Lichtpunkte zur gegenseitigen Überwachung und Korrektur
herangezogen werden können. Dies ist insbesondere dann er
forderlich, wenn die Drehbewegung unter den rauhen Bedingun
gen von Industriebetrieben, beispielsweise in Walzwerken,
erfolgen soll, wo es leicht zu Verschmutzungen im Bereich
der Markierungen kommt.
Der gepulste Lichtstrahl wird vorzugsweise von einem Laser
erzeugt, der unmittelbar, d. h. ohne Verwendung von Licht
leitern, auf die Meßstelle gerichtet ist. Hierdurch wird er
reicht, daß die Führung des Lichtstrahl von der Bewegung des
Maschinenteils völlig unbeeinflußt ist, während bei der Ver
wendung von Lichtleitern diese nahe an das bewegte Maschi
nenteil herangeführt werden müssen und dort von Vibrationen
des Maschinenteils angeregt werden können. Vorzugsweise wird
bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Lasersensor verwen
det, der den Lichtstrahl aussendet und das reflektierte
Licht detektiert.
Die Markierungen lassen sich aufunterschiedliche Art aus
bilden, wobei entscheidend ist, daß das Reflexionsvermögen
der Markierungen besser ist, als in den Lücken zwischen den
Markierungen. Als besonders vorteilhaft hat es sich heraus
gestellt, daß die Markierungen von den Zahnköpfen einer an
dem Maschinenteil angebrachten Zahnreihe gebildet werden,
wobei das Reflexionsvermögen zwischen den Zähnen schlechter
als auf den Zahnköpfen ist. Durch Paketschliff kann die Län
ge der von den Zahnköpfen gebildeten Markierungen innerhalb
der Zahnreihe mit sehr hoher Genauigkeit konstant gehalten
werden. Um ein hohes Reflexionsvermögen zu erhalten, können
die Oberflächen der Zahnköpfe beispielsweise geläppt werden,
während das Reflexionsvermögen in den Bereichen zwischen den
Zähnen durch Aufrauhen der Oberfläche oder durch Ausbildung
von Strahlenlabyrinthen mittels Lamellen herabgesetzt werden
kann.
Soweit bisher erläutert, dient das erfindungsgemäße Verfah
ren zur reinen Bewegungserfassung, wie z. B. der Geschwindig
keitsmessung, Drehzahlmessung und Änderungen davon. Um eine
Drehmomentenmessung an dem rotierenden Maschinenteil zu er
möglichen, ist im Rahmen der Erfindung vorgesehen, daß an
dem rotierenden Maschinenteil eine in Richtung der Rota
tionsachse gegenüber den Markierungen beabstandete Folge von
weiteren Markierungen angebracht ist, die jeweils eine defi
nierte Länge aufweisen und in Rotationsrichtung aufeinander
folgend angeordnet sind, daß auf eine weitere Meßstelle im
Bereich der weiteren Markierungen ein weiterer gebündelter
Lichtstrahl gerichtet ist, der mit einer vorgegebenen Fre
quenz gepulst wird, daß die von dem weiteren Lichtstrahl auf
den weiteren Markierungen erzeugten Lichtpunkte detektiert
werden und daß in Abhängigkeit von zeitlichen Verschiebungen
zwischen den auf den Markierungen detektierten Lichtpunkt
folgen und den auf den weiteren Markierungen detektierten
Lichtpunktfolgen ein Drehmomentmeßwert erzeugt wird.
Dabei wird bevorzugt nach Detektion eines ersten Lichtpunk
tes auf der sich an der Meßstelle soeben vorbeibewegenden
Markierung der Zählvorgang für die Lichtpunkte auf der sich
gleichzeitig an der weiteren Meßstelle vorbeibewegenden wei
teren Markierung beendet und das Zählergebnis zur Bildung
des Drehmomentmeßwertes herangezogen. Umgekehrt wird nach
Detektion eines ersten Lichtpunktes auf der sich an der wei
teren Meßstelle soeben vorbeibewegenden weiteren Markierung
der Zählvorgang für die Lichtpunkte auf der sich gleichzei
tig an der ersten Meßstelle jeweils vorbeibewegenden Markie
rung beendet und das Zählergebnis zur Bildung des Drehmo
mentmeßwertes herangezogen. Das jeweilige Drehmoment läßt
sich somit in beiden Drehrichtungen ermitteln.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden auf
die Figuren der Zeichnung Bezug genommen; im einzelnen zeigt
Fig. 1 ein Beispiel für die erfindungsgemäße Bewegungser
fassung durch Abtastung einer Markierungsfolge mit
tels eines gepulsten Lichtstrahls,
Fig. 2 ein Beispiel für die erfindungsgemäße Drehmomenten
messung und
Fig. 3 ein Beispiel für die erfindungsgemäße Drehzahl- und
Drehmomentenmessung bei einem Walzgerüst.
Fig. 1 zeigt ein sich in Richtung des Pfeiles 1 mit einer Ge
schwindigkeit v bewegendes Maschinenteil 2, hier z. B. ein
Teilbereich einer rotierenden Motorwelle, auf dem eine Zahn
reihe 3 mit in Bewegungsrichtung 1 aufeinanderfolgenden
Zahnköpfen 4 angeordnet ist. Die Oberflächen der Zahnköpfe 4
weisen durch eine geeignete Behandlung, wie z. B. Läppen, je
weils ein hohes Reflexionsvermögen auf und dienen als op
tisch erfaßbare Markierungen 5. In den Lücken 6 zwischen den
Zahnköpfen 4 ist das Reflexionsvermögen durch Aufrauhung der
Oberfläche oder durch Ausbildung von hier nicht gezeigten
Strahlenlabyrinthen stark verringert. Durch Paketschliff
wird erreicht, daß die Länge der Markierungen 5 bei allen
Zahnköpfen 4 konstant ist.
Auf eine ortsfeste Meßstelle 7, an der sich die Markierungen
5 vorbeibewegen, ist ein mit vorgegebener Frequenz gepulster
Lichtstrahl 8 gerichtet, der derart gebündelt ist, daß er
beim Auftreffen auf den Markierungen 5 einen Lichtpunkt 9
erzeugt. Der Lichtstrahl 8 wird von einem durch einen Takt
geber 10 pulsgesteuerten Laser 11 erzeugt und ist unmittel
bar, d. h. ohne Zwischenschaltung von Lichtleitern, auf die
Meßstelle 7 gerichtet. Auf jeder der an der Meßstelle 7 vor
beilaufenden Markierungen 5 wird jeweils eine Folge von
Lichtpunkten 9 erzeugt, wobei die Anzahl der Lichtpunkte 9
von der Länge der Markierungen 5, der vorgegebenen Pulsfre
quenz des Lichtstrahls 8 und der momentanen Bewegungsge
schwindigkeit v des Maschinenteils 2 abhängig ist. Der Laser
11 ist als Lasersensor ausgebildet und detektiert die auf
den Markierungen 5 erzeugten Lichtpunkte; im Bereich der
Lücken 6 zwischen den Zahnköpfen 4 ist das Reflexionsvermö
gen so gering, daß dort keine detektierbaren Lichtpunkte er
zeugt werden. Die auf jeder einzelnen Markierung 5 erzeugten
und dort detektierten Lichtpunkte 9 werden in einer dem La
sersensor 11 nachgeordneten Zähleinrichtung 12 gezählt, wo
bei das Zählergebnis ein umgekehrt proportionales Maß für
die Bewegungsgeschwindigkeit v des Maschinenteils 2 ist.
Um eine Erfassung der Bewegung des Maschinenteils 2 auch
dann zu ermöglichen, wenn der Lichtstrahl 8 gerade in eine
der Lücken 6 zwischen den Zahnköpfen 4 trifft, ist ein zwei
ter Lichtstrahl 13 auf eine Stelle 14 im Bereich der Markie
rungen 5 gerichtet, die gegenüber der Stelle 7 in Bewegungs
richtung 1 des Maschinenteils 2 um einen Betrag x versetzt
ist. Dabei entspricht der Betrag x mindestens der Breite der
Lücke 6, so daß immer einer der Lichtstrahlen 8 und 13 auf
eine der Markierungen 5 trifft. Wenn weitere, hier nicht ge
zeigte, gegeneinander versetzte Lichtstrahlen verwendet wer
den, kann der Versetzungsbetrag x auch kleiner sein. Der
zweite Lichtstrahl 13 wird von einem zweiten Lasersensor 15
erzeugt, der hier von demselben Taktgeber 10 gesteuert wird,
wie der Lasersensor 11. Es ist aber auch möglich, den zwei
ten Lichtstrahl 13 mit einer anderen Frequenz zu pulsen.
Die von dem zweiten Lichtstrahl 13 auf jeder einzelnen Mar
kierung 5 erzeugten und dort detektierten Lichtpunkte 16
werden in einer dem zweiten Lasersensor 15 nachgeordneten
zweiten Zähleinrichtung 17 gezählt. Bei fehlerfreier Detek
tion der Lichtpunkte 9 bzw. 14 auf jeder der Markierungen 5
müssen die Zählergebnisse der beiden Zähleinrichtungen 12
und 17 übereinstimmen. Da es jedoch bei Verschmutzung der
Zahnköpfe 4 oder bei Staubentwicklung im Bereich der Licht
strahlen 8 und 13 zu Fehldetektionen kommen kann, werden die
Zählergebnisse der Zähleinrichtungen 12 und 17 in einer
nachgeordneten Einheit 18 miteinander verglichen und gegen
seitig korrigiert. Um zu verhindern, daß Verschmutzungen auf
den Zahnköpfen 4 die Detektion an den beiden Stellen 7 und
14 gleichermaßen beeinträchtigen, sind diese beiden Stellen
7 und 14 außerdem auch noch quer zur Bewegungsrichtung 1
versetzt.
Im Rahmen der Korrektur der Zählergebnisse in der Einheit 18
wird auch berücksichtigt, daß bei fehlerfreier Detektion in
nerhalb einer Folge von detektierten Lichtpunkten 7 bzw. 14
alle Lichtpunkte entsprechend der Pulsfrequenz mit gleichem
Abstand aufeinanderfolgen. Auf diese Weise können fehlende
Lichtpunkte in einer Folge von detektierten Lichtpunkten bei
der Auswertung der detektierten Lichtpunkte ergänzt werden.
Schließlich sind in einer Speichereinrichtung 19 die tat
sächlichen Längen und Abstände der Markierungen 5 gespei
chert, wobei die Zählergebnisse der Zähler 12 und 17 in der
Einrichtung 18 mit den gespeicherten Werten korrigiert wer
den. Auf diese Weise werden mögliche Toleranzen bei der Her
stellung der Zahnreihe 3 ausgeglichen. Die Ermittlung der
tatsächlichen Längen und Abstände der Markierungen 5 erfolgt
durch den Lasersensor 11 bzw. den zweiten Lasersensor 15 bei
einer definierten vorgegebenen Geschwindigkeit des Maschi
nenteils 2, wobei die von den Zähleinrichtungen 12 bzw. 17
erhaltenen Zählergebnisse über die Einrichtung 18 in die
Speichereinrichtung 19 überführt werden. Schließlich läßt
sich durch statistische Aufbereitung der Detektions- und
Zählergebnisse in der Einrichtung 18 die Genauigkeit noch
weiter erhöhen.
Fig. 2 zeigt eine rotierende Antriebswelle 20, an der zwei in
Achsrichtung voneinander beabstandete Markierungsfolgen 21
und 22 ähnlich der Zahnreihe 3 in Fig. 1 angeordnet sind. Die
Markierungsfolge 21 wird von einem gepulsten Lichtstrahl 23
abgetastet, der von einem Lasersensor 24 erzeugt wird. Bei
dem Lasersensor 24 kann es sich um einzelnes Gerät oder um
zwei oder mehr Geräte handeln, wie dies in Fig. 1 gezeigt
ist. Dem Lasersensor 24 ist eine Auswerteeinrichtung 25
nachgeordnet, die die in Fig. 1 gezeigten Einrichtungen 12,
18, 19 und gegebenenfalls 17 umfaßt. In gleicher Weise wird
auch die weitere Markierungsfolge 22 von einem weiteren ge
pulsten Lichtstrahl 26 abgetastet, der von einem weiteren
Lasersensor 27 mit einer daran angeschlossenen weiteren Aus
werteeinrichtung 28 erzeugt wird. Beide Lasersensoren 24 und
27 werden mit gleicher Frequenz gepulst und sind dazu über
eine Leitung 47 miteinander verbunden.
Bei Rotation der Antriebswelle 20 wird von jedem der beiden
Lasersensoren 24 und 27 jeweils eine Folge von äquidistanten
Lichtpunkten 29 bzw. 30 detektiert, wenn sich gerade eine
Markierung 31 bzw. 32 an der jeweiligen Meßstelle vorbeibe
wegt. Zwischen diesen beiden Lichtpunktfolgen besteht eine
zeitliche Verschiebung, die zum einen von dem Versatz der
beiden Markierungsfolgen 21 und 22 bei ihrem Anbringen auf
der Antriebswelle 20 abhängig ist und zum anderen von der
Torsion der Antriebswelle 20 zwischen den beiden Markie
rungsfolgen 21 und 22 und damit von dem übertragenen Drehmo
ment abhängig ist. Wenn sich eine der Markierungen 31 der
Markierungsfolge 21 an der Meßstelle des Lichtstrahls 23
vorbeibewegt, werden die von dem Lichtstrahl 23 auf der Mar
kierung 31 erzeugten Lichtpunkte 29 in der Auswerteeinrich
tung 25 gezählt. Dieser Zählvorgang wird über eine Steuer
leitung 33 von dem weiteren Lasersensor 27 gestoppt, sobald
dieser den Anfang einer Lichtpunktfolge, d. h. den Beginn
einer Markierung 32 der vorbei laufenden Markierungsfolge 22
detektiert. Umgekehrt werden die von dem Lasersensor 27 auf
jeder einzelnen Markierung 32 detektierten Lichtpunkte 30
gezählt, wobei dieser Zählvorgang über eine Steuerleitung 34
von dem Lasersensor 24 gestoppt wird, sobald dieser den An
fang einer der vorbeilaufenden Markierungen 31 detektiert.
Die Zählergebnisse an den Ausgängen der Auswerteeinrichtun
gen 25 und 28 geben somit je nach Drehrichtung der Antriebs
welle 20 die Verschiebung der Markierungen 31 und 32 der
beiden Markierungsfolgen 21 und 22 wieder. Um das Drehmoment
zu erhalten, wird die Antriebswelle 20 zunächst im Leerlauf,
d. h. ohne Lastmoment, gedreht, wobei die dabei von den Aus
werteeinrichtungen 25 und 28 erhaltenen Zählergebnisse in
einer Einrichtung 35 gespeichert werden. Bei Übertragung ei
nes Drehmoments durch die rotierende Antriebswelle 20 werden
von den dabei erhaltenen Zählergebnissen die in der Einrich
tung 35 zwischengespeicherten Zählergebnisse subtrahiert.
Fig. 3 zeigt ein Beispiel für die Drehzahlmessung und Drehmo
mentenmessung bei einem Walzgerüst 36, dessen Arbeitswalzen
37 und 38 von einem Antriebsmotor 39 angetrieben werden. Da
zu ist der Antriebsmotor 39 über eine Antriebswelle 40 mit
einem Verzweigungsgetriebe 41 verbunden, welches seinerseits
über zwei Antriebsspindeln 42 und 43 mit den Arbeitswalzen
37 und 38 verbunden ist. Durch ein gezieltes Versprühen von
Schmiermittel im Bereich der Arbeitswalzen 37 und 38, durch
Wirbelstrombremsen an den Antriebsspindeln 42 und 43 und/oder
durch Wellenlageänderungen im Verzweigungsgetriebe 41
kann die Aufteilung des von dem Antriebsmotor 39 auf die Ar
beitswalzen 37 und 38 übertragenen Drehmoments gesteuert
werden. Um diese Drehmomentenaufteilung genau regeln zu kön
nen, ist eine Erfassung der Drehmomente an den Arbeitswalzen
37 und 38 erforderlich. Hierzu sind auf jeder der beiden An
triebsspindeln 42 und 43 jeweils zwei in Achsrichtung beab
standete Markierungsfolgen 44 angebracht, von denen jede
Markierungsfolge 44 durch gepulste Lichtstrahlen 45 in der
Weise abgetastet wird, wie dies obenstehend anhand der
Fig. 1 und 2 beschrieben worden ist. Die Lichtstrahlen 45
werden von einer Anordnung 46 mit Lasersensoren und nachge
ordneten Auswerteeinrichtungen erzeugt, wobei die Anordnung
46 außerhalb des Antriebs für das Walzgerüst 36 ortsfest an
geordnet ist.
Claims (11)
1. Verfahren zur berührungslosen Erfassung der Bewegung,
insbesondere der Drehbewegung, eines Maschinenteils (2),
wobei ein gepulster Lichtstrahl (8) auf eine Meßstelle (7)
gerichtet wird, an der sich an dem Maschinenteil (2) in
dessen Bewegungsrichtung (1) aufeinanderfolgend angeordnete
Markierungen (5) definierter Länge vorbeibewegen, und wobei
das von den Markierungen (5) reflektierte Licht detektiert
und ausgewertet wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Lichtstrahl (8) derart gebündelt ist, daß er beim
Auftreffen auf den Markierungen (5) einen Lichtpunkt (9)
erzeugt, daß der Lichtstrahl (8) mit einer vorgegebenen
Frequenz gepulst wird und daß die von dem Lichtstrahl (8)
auf jeder einzelnen Markierung (5) erzeugten und dort de
tektierten Lichtpunkte (9) gezählt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß mittels der detektierten Lichtpunkte (9) der Anfang und
das Ende jeder einzelnen, sich an der Meßstelle (7) vorbei
bewegenden Markierung (5) ermittelt wird und daß die so er
haltenen Informationen über den Anfang und das Ende der je
weiligen Markierung (5) zur Überwachung und Korrektur der
Detektion und Auszählung der Lichtpunkte (9) auf der Mar
kierung (5) herangezogen werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die tatsächlichen Längen und Abstände der Markierungen
(5) in einer Speichereinrichtung (19) gespeichert werden
und zur Überwachung und Korrektur der Detektion und Auszäh
lung der Lichtpunkte (9) auf den Markierungen (5) herange
zogen werden.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß wenigstens ein zweiter gebündelter Lichtstrahl (13) mit
derselben Pulsfrequenz wie der eine Lichtstrahl (8) auf ei
ne Stelle (14) gerichtet wird, die gegenüber der Stelle
(7), an der der eine Lichtstrahl (8) auf die Markierungen
(5) trifft, in Bewegungsrichtung (1) des Maschinenteils (2)
versetzt ist, und daß die von dem wenigstens zweiten Licht
strahl (13) auf jeder Markierung (5) erzeugten und dort de
tektierten Lichtpunkte (16) gezählt werden.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der gepulste Lichtstrahl (8) von einem Laser (11) er
zeugt wird und unmittelbar auf die Meßstelle (7) gerichtet
ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Lasersensor (11) verwendet wird, der den Licht
strahl (8) aussendet und das reflektierte Licht detektiert.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Markierungen (5) von den Zahnköpfen (4) einer an
dem Maschinenteil (2) angebrachten Zahnreihe (3) gebildet
werden, wobei das Reflexionsvermögen zwischen den Zähnen
(4) schlechter als auf den Zahnköpfen (4) ist.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Drehmomentenmessung an dem rotierenden Maschinen
teil (20) eine in Richtung der Rotationsachse gegenüber den
Markierungen (31) beabstandete Folge von weiteren Markie
rungen (32) angebracht ist, die jeweils eine definierte
Länge aufweisen und in Rotationsrichtung aufeinanderfolgend
angeordnet sind, daß auf eine weitere Meßstelle im Bereich
der weiteren Markierungen (32) ein weiterer gebündelter
Lichtstrahl (26) gerichtet ist, der mit einer vorgegebenen
Frequenz gepulst wird, daß die von dem weiteren Lichtstrahl
(26) auf den weiteren Markierungen (32) erzeugten Licht
punkte (30) detektiert werden und daß in Abhängigkeit von
zeitlichen Verschiebungen zwischen den auf den Markierungen
(31) detektierten Lichtpunktfolgen (29) und den auf den
weiteren Markierungen (32) detektierten Lichtpunktfolgen
(30) ein Drehmomentmeßwert erzeugt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß nach Detektion eines ersten Lichtpunktes (29) auf der
sich an der Meßstelle soeben vorbeibewegenden Markierung
(31) der Zählvorgang für die Lichtpunkte (30) auf der sich
gleichzeitig an der weiteren Meßstelle vorbeibewegenden
weiteren Markierung (32) beendet wird und daß das Zähler
gebnis zur Bildung des Drehmomentmeßwertes herangezogen
wird.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß nach Detektion eines ersten Lichtpunktes (30) auf der
sich an der weiteren Meßstelle soeben vorbeibewegenden wei
teren Markierung (32) der Zählvorgang für die Lichtpunkte
(29) auf der sich gleichzeitig an der ersten Meßstelle je
weils vorbeibewegenden Markierung (31) beendet wird und daß
das Zählergebnis zur Bildung des Drehmomentmeßwertes heran
gezogen wird.
11. Vorrichtung zur berührungslosen Erfassung der Bewegung,
insbesondere der Drehbewegung, eines Maschinenteils (2) mit
einer Lichtquelle (11) zur Erzeugung eines gepulsten Licht
strahls (8), der auf eine Meßstelle (7) gerichtet ist, an
der sich an dem Maschinenteil (2) in dessen Bewegungsrich
tung (1) aufeinanderfolgend angeordnete Markierungen (5)
definierter Länge vorbeibewegen, und mit einer Detektorein
richtung und einer dieser nachgeordneten Auswerteeinrich
tung zur Detektion und Auswertung des von den Markierungen
(5) reflektierten Lichts,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Lichtquelle (11) zur Bündelung des Lichtstrahls (8)
ausgebildet ist, so daß der Lichtstrahl (8) beim Auftreffen
auf den Markierungen (5) einen Lichtpunkt (9) erzeugt, daß
eine Steuereinrichtung (10) zur Steuerung der Lichtquelle
(11) mit einer vorgegebenen Pulsfrequenz vorhanden ist und
daß die Auswerteeinrichtung eine Zähleinrichtung (12) zum
Auszählen der von dem Lichtstrahl (8) auf jeder einzelnen
Markierung (5) erzeugten und detektierten Lichtpunkte (9)
umfaßt.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19944428362 DE4428362C2 (de) | 1994-08-10 | 1994-08-10 | Verfahren und Vorrichtung zur berührungslosen Erfassung der Bewegung, insbesondere der Drehbewegung, eines Maschinenteils |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19944428362 DE4428362C2 (de) | 1994-08-10 | 1994-08-10 | Verfahren und Vorrichtung zur berührungslosen Erfassung der Bewegung, insbesondere der Drehbewegung, eines Maschinenteils |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE4428362A1 true DE4428362A1 (de) | 1996-02-15 |
| DE4428362C2 DE4428362C2 (de) | 1997-07-17 |
Family
ID=6525378
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19944428362 Expired - Fee Related DE4428362C2 (de) | 1994-08-10 | 1994-08-10 | Verfahren und Vorrichtung zur berührungslosen Erfassung der Bewegung, insbesondere der Drehbewegung, eines Maschinenteils |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE4428362C2 (de) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE59807993D1 (de) * | 1997-10-23 | 2003-05-22 | Siemens Ag | Drehmomentmessung mit hohlspiegeln an der rotierenden welle |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1773618B1 (de) * | 1968-06-12 | 1972-03-09 | Eltro Gmbh | Elektro optische einrichtung zur ermittlung der geschwindigkeiteines objektes |
| GB2093991A (en) * | 1981-02-26 | 1982-09-08 | British Hovercraft Corp Ltd | Torque measurement apparatus |
-
1994
- 1994-08-10 DE DE19944428362 patent/DE4428362C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1773618B1 (de) * | 1968-06-12 | 1972-03-09 | Eltro Gmbh | Elektro optische einrichtung zur ermittlung der geschwindigkeiteines objektes |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE4428362C2 (de) | 1997-07-17 |
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