DE886821C

DE886821C - Anordnung zur Messung des an einer Welle angreifenden Drehmomentes

Info

Publication number: DE886821C
Application number: DEA8496D
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dr Phil Redepenning
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1941-12-25
Filing date: 1941-12-25
Publication date: 1953-08-17

Description

Anordnung zur Messung des an einer Welle angreifenden Drehmomentes Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Messung des an einer Welle angreifenden Drehmomentes. Sie stellt ein Torsionsdynamometer dar, das vorteilhaft in Bremsständen Verwendung finden kann. Gegenüber bekannten Torsionsdynamometern hat die erfindungsgemäße Ausführung den Vorteil eines besonders einfachen Aufbaues, die einzelnen Teile sind im praktischen Betrieb keinerlei einer Abnutzung bewirkenden Beanspruchung unterworfen. Es ist eine genügend genaue Drehmomentmessung bei den geringsten und höchsten Drehzahlen möglich, dabei wird das Meßergebnis durch die Drehzahl der beobachteten Welle nicht beeinflußt.
Diese Vorteile werden erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß beiderseits eines Torsionsstabes Blenden angeordnet sind, von denen die eine mit vorzugsweise stetig sich reduzierender Öffnung einen Lichtstrahl begrenzt, dessen Länge somit von dem Torsionswinkel der Welle abhängig ist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Das zu messende Drehmoment greift an der mit i und 2 bezeichneten Welle an. Zwischen den Wellenteilen i und 2 befindet sich ein Torsionsstab. An dem Wellenende 2 sitzt mit seiner Grundfläche ein Zylinder 3, in dem ein Spalt 7 vorgesehen ist. Über dem Zylinder 3 befindet sich ein Zylinder q., der mit seiner Grundfläche auf dem Wellenende i sitzt. In dem Zylinder q. ist eine keilförmige Öffnung 8 vorhanden. Ein von einem festen Fundament ausgehender Tragarm ro tritt in das Innere des Zylinders 3 und hält hier eine Soffittenlampe 5 sowie eine Zylinderlinse 6. Eine weitere Linse 6' befindet sich zwischen dem Zylinder 4 und einem Lichtschirm 9.
Die Verhältnisse sind so gewählt, daß der Spalt 7 als selbststrahlender Spalt-wirkt und daß durch die keilförmige Öffnung 8 -die Länge des auf den Bildschirm g fallenden Lichtstrahles bestimmt wird. Die relative Lage zwischen dem Zylinder 3 und .4 und damit zwischen den Öffnungen 7 und 8 ist von der Torsion zwischen den Wellenenden i und 2 und :damit von dem an der Welle angreifenden Drehmoment abhängig.
Die Ablesung des auf den Bildschirm 9 geworfenen Lichtstrahles kann mittels Fernrohr mit Okularmikrometer erfolgen. Wünscht 'man eine objektive Messung, so wird zweckmäßig eine bei Fernsehröhren bekannte Impulsplatte, die an die Stelle des Bildschirmes 9 tritt bzw. außer diesem angeordnet werden kann, vorgesehen. Durch diese Impulsplatte, die aus einer großen Anzahl eng nebeneinanderliegender kleiner Photozellen besteht, wird proportional der ausgeleuchteten Fläche eine Spannung erzeugt, deren Höhe in einem entsprechend .geeichten Meßinstrument zur Wirkung kommt. Es ist natürlich auch möglich, auf diese Weise eine photoelektrische Signalgabe bei bestimmten Grenzwerten des zu messenden Drehmomentes zu bewirken.
Wenn es sich darum handelt, daß das an der Welle angreifende Drehmoment positive und negative Werte annimmt, so ist zweckmäßig, wie dies aus Fig.2 und 3 hervorgeht, die Anzahl der in den Zylindern 3 und 4 vorgesehenen Öffnungen zu verdoppeln. Demgemäß muß auch in analoger Weise eine zweite Lichtquelle, ein zweites Linsensystem sowie ein zweiter Bildschirm vorgesehen werden. Die Öffnungen sind dann jeweils um etwa iSo° gegeneinander versetzt.. Unter Umständen genügt es, nur in dem Zylinder 4 und in einigem Abstand voneinander zwei Ausschnitte vorzusehen. Die Ausschnitte -8 bzw. 8' in dem Zylinder 4 sind hinsichtlich ihrer Breitenausdehnung um i8o° gegeneinander versetzt. Wie sich aus Fig.2 ergibt, ist die Öffnung 8' in bezug auf die Öffnung 7' bzw. 7 so anzuordnen, daß, ausgehend von dem Torsionswinkel = Null, die Lichtstrahlung entsprechend dem Sinn der Verdrehung entweder über den Ausschnitt 8 oder 8' verläuft.
Der Ausschnitt 8 bzw. 8' kann stetig keilförmig verlaufend ausgeführt sein. Vorteilhaft ist es, ihn stufenweise abzusetzen und so viel Stufen vorzusehen, -wie Torsionswinkelgrade maximal zu erwarten sind. Alsdann kann mit großer Genauigkeit die Torsion von Grad zu Grad abgelesen werden; Zwischenwerte sind mit hoher Sicherheit zu bestimmen.
Wenn es gewünscht wird, bestimmte Meßbereiche, also etwa .den Anfangs- oder den Endmeßbereich, mit besonders großer Genauigkeit ablesen zu können, so wird zweckmäßig der Ausschnitt 8 nach einer. entsprechend gewählten Kurve verlaufen, so daß in-diesen Meßbereichen eine wesentliche Verlängerung des, Lichtstrahles gegenüber anderen Meßbereichen erfolgt.
Für den Fall, daß infolge von Schwingungen eine direkte Ablesung des Lichtstrahles auf dem Bildschirm 9 stark erschwert wird, so kann der Bildschirm 9 über ein Schlitzscheibenstroboskop beobachtet werden.

Claims

'PATENT ANSPRf1CHF#_ i. Anordnung zur Messung des an einer Welle angreifenden Drehmomentes, dadurch gekennzeichnet, daß beiderseits eines Torsionsstabes Blenden angeordnet sind, von denen die eine mit vorzugsweise sich stetig reduzierender Öffnung einen Lichtstrahl begrenzt, dessen Länge somit von dem Torsionswinkel deor Welle abhängig ist.
2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Blenden (3, 4) als mit ihren offenen Stirnseiten ineinandergreifende Zylinder ausgeführt sind, die mit ihren Grundflächen auf den Wellenenden (i, 2) aufsitzen.
3. Anordnung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des inneren Zylinders (3) an einem starren Gerüst (io) eine Lichtquelle (5) befestigt ist, deren Lichtstrahlung über Öffnungen (7, 8) der Blenden (3= 4) und geeignete Optiken (6, 6') auf eine Skala (9) geworfen wird.
4. Anordnung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem inneren Zylinder ein strichförmiger, in dem äußeren Zylinder ein keilförmiger Schlitz angeordnet ist.
5. Anordnung nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz des äußeren Zylinders stufenweise abgesetzt ist.
6. Anordnung nach Anspruch i bis 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz im äußeren Zylinder nach einer Kurve verläuft.
7. Anordnung nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens der Schlitz des äußeren Zylinders mehrfach angeordnet ist. . B.
Anordnung nach Anspruch r bis-7,- dadurch gekennzeichnet; daß an der Stelle geringerer Lichtdurchlässigkeit des äußeren Zylinders zur Drehzahlmessung als Impulsgeber eine Photozelle angeordnet ist.
9. Anordnung nach Anspruch i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Umwandlung des auf die Skala (9) geworfenen Lichtstriches in Stromschwankungen eine an sich bei Fernsehröhren bekannte Impulsplatte Verwendung findet io. Anordnung nach Anspruch i bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildschirm (9) mittels Ablesefernrohr mit Okularmikrometer ablesbar und z. B. aus lichtdurchlässigem Material angefertigt ist.