DE9012171U1 - Non-contact measuring device for torque and/or angle of rotation - Google Patents
Non-contact measuring device for torque and/or angle of rotationInfo
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Description
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Berührungsfrsie Meßverrichtung iär Drehmoment und/oder DrehwinkelContact-free measuring device for torque and/or angle of rotation
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung gt-.xt aus ein · Meßvorrichtung nach Gattung des Ha .^tanspru ,Iis.The invention relates to a measuring device according to the type of Ha .^tansprue ,Iis.
Eine solche berührungsfrei ärbft-'^de ladevorrichtung zur Erfassung eines Drehmoments und/oder eines Drehwinkels an einer stehenden oder rotierenden Welle ist bekannt (EP 0 144 8OJ BI).Such a contact-free charging device for detecting a torque and/or an angle of rotation on a stationary or rotating shaft is known (EP 0 144 80J BI).
Diese bekannte Meßvorrichtung bestimmt das auf die Welle *■"'.nwirkende Drehmoment und/oder den Verdrehwinkel, um welchen sich ein vorgegebener Wellenabschnitt verdreht, durch Ausnutzen des Wirbelstromeffekts und ordnet einer konzentrischen Spule zwei konzentrische Körper zu, die aus elektrisch leitenden Werkstoffen bestehen und deren gemeinsame Überdeckungsfläche sich mit zunehmendem, zwischen den beiden Körpern auftretendem Verdrehwinkel ander+ Die beiden Körper sind mit ihrem jeweiligen einen Ende drehfest mit d-r Welle verbunden und können ihre gemeinsame Überdeckungsflache dadurch ändern, daß sie Ausschnitte aufweisen und die Ausschnitte des einen Körpers Fenster für die zwischen den Ausschnitten befindlichen Speichen des anderen Körpers bilden.This known measuring device determines the torque acting on the shaft and/or the angle of rotation by which a given shaft section rotates by using the eddy current effect and assigns a concentric coil to two concentric bodies which consist of electrically conductive materials and whose common overlap area changes with increasing angle of rotation occurring between the two bodies. The two bodies are connected to the shaft at one end in a rotationally fixed manner and can change their common overlap area by having cutouts and the cutouts of one body forming windows for the spokes of the other body located between the cutouts.
3002/Be/Be G3002/Be/BeG
15.08.1990 ~2~ 15.08.1990 ~ 2 ~
Du'rh die Relativverdrehung der beiden Körper ändert sich äie auf die Me3spule zül --"r ;zung des Wirbelstromeffekts wirksame Materialflache der beiden Körper. 's problematxsch könnte bei dieser Meßvorrichtung angesehen werden, daß zur Ausnutzung des Wirbelstromeffekts die Meßspule mit Wechselspannung betrieben werden muß. Der auftretende Kirbelstromeffekt bedeutet eine Verlustleistung in der Spule, die es zu messen gilt. Da aber die Leistung das Produkt aus Strom und Spannung ist, und in der Spule eine Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung auftritt, ist die Leistung bei jede- Nulldurchgang von Spannung und Strom gleich Null. 3ei einer Frequenz von 50 Hz tritt dao immerhin 20 0 mal pro Sekunde auf. Kenn aber die Leistung gleich Null ist, tritt auch keine Verlustleistung auf, d.h. es kann bei 50 Hz 200 mal pro Sekunde nichts gemessen werden. Durch Kessen der mittleren Leistung wird zwar eine genaue Xessur.g vorgetäuscht, eine genaue Messung des Moment-Zeitverlaufes irit evtl. auftretenden Momentspitzen ist jedoch nicht möglich. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine berührungsfrei arbeitenden Me3vorrichtung für Drehmoment und/oder Drehwinkel· zu schaffen, die eine kontinuierliche und einfache, aber präzise Messung gewährleistet.The relative rotation of the two bodies changes the material surface of the two bodies that acts on the measuring coil to generate the eddy current effect. The problem with this measuring device could be that the measuring coil must be operated with alternating voltage in order to utilize the eddy current effect. The resulting gyratory current effect means a power loss in the coil that needs to be measured. However, since the power is the product of current and voltage, and a phase shift between current and voltage occurs in the coil, the power is zero at every zero crossing of voltage and current. At a frequency of 50 Hz, this occurs 200 times per second. However, if the power is zero, no power loss occurs, i.e. nothing can be measured 200 times per second at 50 Hz. By boiling the average power, an accurate measurement is simulated, but an accurate measurement of the moment-time curve with any moment peaks that may occur is not possible. not possible. The invention is therefore based on the object of creating a non-contact measuring device for torque and/or angle of rotation which ensures continuous and simple but precise measurement.
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0002/Be/Be G0002/Be/BeG
13.08.1990 - 3-13.08.1990 - 3-
Vo r t e i 1. &ogr; d_e r Kj[Xi &eegr; dun 'j :Advantage 1. &ogr; d_e r Kj[Xi &eegr; dun 'j :
Die Erfindung löst die so Au Cy a be ir.it don kennzeichnenden Merkmalen und hat gegenüber der bekannten berührung?; f > eien MoSv-M icht'-JH'j den Vnrrpi 1 . ti &lgr; R dip ".ossuivj kontinuierlich rfr)] Jt-. und c' -.lit genauer ist.The invention solves the features so characteristic of Au Cy a be ir.it don and has, compared to the known contact?; f > a MoSv-M icht'-JH'j the Vnrrpi 1 . ti &lgr; R dip ".ossuivj continuously rf r )] Jt-. and c' -.lit is more precise.
üi ; Mess ng kann je nach ..nord-;jr.g uni Xa'erial durch .'■ujnetische, optische, induktiv-' oder ikustische .-',oßmetlioden er &iacgr; olgen .Depending on the type and application, measurement can be carried out using magnetic, optical, inductive or acoustic measurement methods.
Di« bc ; den Körper sind in der Reyel ai.solut glei;h und kc:.nen z.B. gieß techn i. sch mit hinreichender" 1Z e r. &lgr; u i g .< r· l '-. ir. großen S-: Jckzahlen hergestellt werden. Die dad :.ch erreichte Standardisier-ng trägt mit zur Koste"1 ; ■ &idigr; &eegr;-'. u r. ■ j bei.The bodies are absolutely identical in principle and can , for example , be manufactured using casting technology with sufficient precision and in large numbers . The standardization achieved thereby contributes to the cost savings.
/4/4
0002/Be/Be G0002/Be/BeG
15.08.1990 ~4'15.08.1990 ~ 4 '
Zeichnung: Drawing:
Ausf ühru gsbeispi'ile der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt un· -.vjiijen in der nachfolgenden Beschreibung .äher erläutert.Examples of embodiments of the invention are shown in the drawing and explained in more detail in the following description.
Fs zeigen.Show Fs.
Fig.1 : Meßanordnung vc.it zwei Körpern (1,2), die einander zugewandte sägezahnähnlich^ Profile aufweisen.Fig.1: Measuring arrangement with two bodies (1,2) which have sawtooth-like profiles facing each other.
Fig. 2 : Meßanordnung mit konzentrischen Zylindern.Fig. 2 : Measuring arrangement with concentric cylinders.
Fig. 3 : Abwicklungsprofil zweier Körper (1,2) mit einander zugew lndte;.. sägezahnahnlichen Profil.Fig. 3: Development profile of two bodies (1,2) with a sawtooth-like profile facing each other.
Fig.3a: wie Fia.3, jedoch mit angedeutetem optischen Strahlengang für zwei verschiedene RelativpositionenFig.3a: as in Fig.3, but with indicated optical beam path for two different relative positions
Fig. 4 : Abwicklungsprofil zweier Körper (1,2) mit einander abgewandtem sägezahnahnlichen Profil.Fig. 4: Development profile of two bodies (1,2) with a sawtooth-like profile facing away from each other.
Fig.4a: wie Fig.4, jedoch mit angedeutetem optischen Strahlengang tür zwei verschiedene ReiativpositionenFig.4a: like Fig.4, but with indicated optical beam path for two different relative positions
Fiq.5 : Beispiel eines weiteren möglichen Abwicklungsprofiles der beiden Körper (1,2).Fiq.5 : Example of another possible development profile of the two bodies (1,2).
Fig.6 : wie Fig.5 Fig.7 : wie Fig.5Fig.6 : like Fig.5 Fig.7 : like Fig.5
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0002/Be/Be G0002/Be/BeG
15.08.1990 ~5~15.08.1990 ~ 5 ~
Beschreibung der Ausführung-· oeispiele : Description of the execution -· examples:
Der Grundgedanke vorliegender Erfindung besteht darin, daß si^h bei zwei keilförmigen Körpern Fig.1/1,2, die konzentrisch um die Widil y cinyöü'" einet sind, dis relative Materialdicke und die relative Luftspaltbreite zwischen den Körpern 1,2 über weite Strecken konstant sind. Bei einer Relativverdrehuncj der beiden Körper 1,2 ändert sich sowohl die relative Materialdicke ais auch die relative Luftspaltbreite.The basic idea of the present invention is that in the case of two wedge-shaped bodies Fig. 1/1,2, which are concentrically connected around the width y cinyöü'", the relative material thickness and the relative air gap width between the bodies 1,2 are constant over long distances. When the two bodies 1,2 are rotated relative to one another, both the relative material thickness and the relative air gap width change.
Der Anschaulichkeit halber werden die Funktionsprinzipien der verschiedener Ausführungsbeispiele an deren ^bwicklungsprofilen erklärt.For the sake of clarity, the functional principles of the various embodiments are explained using their development profiles.
Ausführung nach Fig.3 und Fi^ . 3a :Execution according to Fig.3 and Fig. 3a:
Bei einer Relativbewegung verändert sich die relative Spaltbreit·.· zwischen den beiden Körpern 1,2. Gleichzeitig verändert sich auch die relative Materialstärke. Zweckmäßigerwoisö sind die Steigungen dsr schragen Flanken betragsmä.T ig gleich. Dadurch ist dann sowohl die relative Spaltbreite als auch die relative Materialstärke an jeder Stelle deich.During a relative movement, the relative gap width between the two bodies 1,2 changes. At the same time, the relative material thickness also changes. It is advisable for the gradients of the inclined flanks to be equal in magnitude. This means that both the relative gap width and the relative material thickness are the same at every point.
Wenn die Körper 1,2 aus paramagnetischem Material bestehen, v.-ird ein von außen angelegtes Magnetfeld bei einer Änderung der Relativposition verstärkt oder geschwächt, jenachdem, ob sich der relative Luft- ^-ialt und die relative Materialdicke vergrößern oder verkleinern. Dieser Effekt ist unabhängig von der Lage.If the bodies 1,2 are made of paramagnetic material, an externally applied magnetic field is strengthened or weakened when the relative position changes, depending on whether the relative air quality and the relative material thickness increase or decrease. This effect is independent of the position.
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• t *•t*
0002/Be/Be G0002/Be/BeG
15.08.1990 ~6~15.08.1990 ~ 6 ~
Für eine optische Erfassung Fig. Ja bestehen die beiden Körper 1,2 zwe km^ßigerweise aus einem optischen Material mit hoher Brechzahl.For optical detection (Fig. 1a), the two bodies 1,2 are usually made of an optical material with a high refractive index.
J(J Ein Licht trahl durchdringt Körper 1 in ixialer « i' ■': i L u 11 y , &lgr; j. l el „ - i &ggr;&ggr; A u ? " r e t e &eegr; &pgr; &eegr; der "■ c h r a g e &eegr; F1 a: —: e gebrochen und ändert ~u· ins Richtung. i~iese Richtung behält fji be: , bis er auf 'lie schräge Flar.'-.'i des Körpers 2 aj£tr_tt und wieder gebroche:. wird, se daß er vieuir in axialer Richtung verläuft. Bei"! Austritt aus y.ör:_ ■-■ r 2 ist er von seiner ursprünglichen 3ahn parallel /erschoLen worden. Bei eine· Relativbewegunc der beiden Körper 1,2 ändert si:.: die relative ^. alt-Lreite und S'.rr.it der 'lieg, der den Lichtstrahl schräg zu seiner Anfangs- und Endrichtung zurücklagt.J(J A ray of light penetrates body 1 in an axial direction. It is refracted at the angle F1 and changes direction. This direction remains the same until it hits the oblique surface of body 2 and is refracted again, so that it runs in an axial direction. When it exits from body 2 it has been parallel to its original direction. When the two bodies 1,2 move relative to each other it changes direction. si:.: the relative ^. alt-width and S'.rr.it the 'lie which places the light beam obliquely to its starting and ending directions.
Dadurch wird der Betrag uer Parallel"^rschiebung größer oder V einer.This causes the amount of parallel shift to become larger or smaller.
/-.us führung nach Fig. 4 und Fig. 4a : Dies·; Anordnung' eignet sich 3~ Gesten i-'ur S2.r.e optische Erfassung, wobei es hier auf die relative Materialdicke ankommt./-.us implementation according to Fig. 4 and Fig. 4a: This arrangement is suitable for optical detection, whereby the relative material thickness is important here.
Ein Lichtstrahl, der aus axialer Richtung auf Körper 1 fällt, wird an der schrägen Flanke gebrochen. Mit der neuen Richtung durchdringt er r ... _ Körper 1,2, ois er an der schrägen Flanke des Körpers 2 bei~ Austreten wieder gebrochen wird und parallel zu seiner ursprünglichen Richtung weiter läuft. Je nach relativer Materialdicke wird seine Parallelverschiebung größer oder kleiner sein.. A ray of light falling from an axial direction onto body 1 is refracted at the oblique flank. With the new direction it passes through body 1,2, until it is refracted again at the oblique flank of body 2 when it emerges and continues parallel to its original direction. Depending on the relative thickness of the material, its parallel displacement will be larger or smaller.
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0002/Be/Se G0002/Be/Se G
15.08.1990 -7-15.08.1990 -7-
Ausführung nach Fig.5, Fig.6 und Fig,7:Execution according to Fig.5, Fig.6 and Fig.7:
Bei einer Veränderung der Relativposition der beiden Kötper 1,2 verändert sich der relative Abstand zwischen jeweils zwei, sich gegenüberliegenden Flankenpaaren. Während sich der relative Abstand bei einem Flankenpaar verkleinert, vergrößert er sich bei dem anderen in gleichem Maje. Sin von außen angelegtes Magnetfeld würde zwischen den sich näher kommenden Flanken verstärkt und zwischen den sich voneinander entfernenden geschwächt werden. Da die Verstärkung und die Schwächung des Magnetfeldes nicht linear mit Flankenabstand zusammenhängen, ergibt deren Summe effektiv eine Verstärkung.If the relative position of the two bodies 1,2 changes, the relative distance between two opposing flank pairs changes. While the relative distance decreases for one flank pair, it increases for the other to the same extent. A magnetic field applied from the outside would be strengthened between the flanks that are coming closer together and weakened between those that are moving away from each other. Since the strengthening and weakening of the magnetic field are not linearly related to the flank distance, their sum effectively results in a strengthening.
Alle, in der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.All features presented in the description, the claims and the drawing can be essential to the invention both individually and in any combination with one another.
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE9012171U DE9012171U1 (en) | 1990-08-24 | 1990-08-24 | Non-contact measuring device for torque and/or angle of rotation |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE9012171U DE9012171U1 (en) | 1990-08-24 | 1990-08-24 | Non-contact measuring device for torque and/or angle of rotation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE9012171U1 true DE9012171U1 (en) | 1990-10-25 |
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ID=6856801
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE9012171U Expired - Lifetime DE9012171U1 (en) | 1990-08-24 | 1990-08-24 | Non-contact measuring device for torque and/or angle of rotation |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE9012171U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1996006330A1 (en) * | 1994-08-25 | 1996-02-29 | Lucas Industries Public Limited Company | Displacement sensor and torque sensor |
-
1990
- 1990-08-24 DE DE9012171U patent/DE9012171U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1996006330A1 (en) * | 1994-08-25 | 1996-02-29 | Lucas Industries Public Limited Company | Displacement sensor and torque sensor |
US5841132A (en) * | 1994-08-25 | 1998-11-24 | Lucas Industries Public Limited Company | Optical displacement sensor and torque sensor employing relatively movable slit patterns |
USRE37969E1 (en) * | 1994-08-25 | 2003-01-28 | Trw Lucas Variety Electric Steering Limited | Optical displacement sensor and torque sensor employing relatively movable slit patterns |
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