FR2575282A1 - Device for measuring a small angle of rotation and application to measuring the torsional couple of a shaft - Google Patents
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Abstract
Description
Dispositif pour la mesure d'un angle de rotation de faible valeur et application à la mesure du couple de torsion d'un arbre.Device for measuring a low angle of rotation and application to the measurement of the torque of a shaft.
La présente invention concerne un dispositif pour la mesure des angles de rotation de faible valeur. Elle trouve une application particulièrement intéressante dans la mesure du couple de torsion d'un arbre d'une machine tournante. The present invention relates to a device for measuring angles of rotation of small value. It finds a particularly interesting application in the measurement of the torque of a shaft of a rotating machine.
Les dispositifs connus pour la mesure des couples de torsion présentent l'inconvénient ci-après : ou bien leur sensibilité est insuffisante ou bien ils ont la sensibilité recherchée mais au prix d'un affaiblissement de la rigidité de la ligne d'arbres sur laquelle ils sont installés, cet affaiblissement pouvant entrainer, aux grandes vitesses de rotation, une rupture dangereuse de la ligne d'arbres. The known devices for measuring torsional torques have the following drawback: either their sensitivity is insufficient or they have the desired sensitivity but at the cost of weakening the rigidity of the line of shafts on which they are installed, this weakening can lead, at high rotational speeds, to a dangerous break in the line of shafts.
Un but de la présente invention est de réaliser un dispositif pour la mesure de couples, ayant une grande sensibilité et ne modifiant pas les caractéristiques de la ligne d'arbres sur laquelle il est monté. An object of the present invention is to provide a device for measuring torques, having a high sensitivity and not modifying the characteristics of the line of shafts on which it is mounted.
Plus généralement, un but de l'invention est de réaliser un dispositif pour la mesure précise des angles de rotation de faible valeur. More generally, an object of the invention is to provide a device for the precise measurement of angles of rotation of low value.
L'invention a pour objet un dispositif de mesure de la valeur de l'angle de rotation de deux pièces ou de deux portions d'une même pièce l'une par rapport à l'autre, caractérisé en ce que chacune des pièces ou portion de pièce est solidaire d'une plaque dont le plan est perpendiculaire à l'axe de rotation, les deux plaques étant proches l'une de l'autre, chaque plaque comprenant deux rangées de fenêtres optiques séparées par des portions opaques, les quatre rangées étant en vis-à-vis deux à deux et le restant au cours de la rotation, les largeurs des fenêtres et des portions opaques étant choisies po;;r que deux rangées en vis-à-vis constituent un système vernier à lecture optique et pour que les configurations des deux systèmes vernier aient des phases évoluant en sens opposé au cours de la rotation, le dispositif comprenant en outre, des moyens pour éclairer l'une des plaques, des capteurs photo-électriques recevant la lumière ayant traversé les deux plaques et un dispositif électronique d'analyse des signaux émis par les capteurs photo-électriques et de mesure du déphasage entre les deux configurations. The subject of the invention is a device for measuring the value of the angle of rotation of two parts or two portions of the same part with respect to one another, characterized in that each of the parts or portion piece is secured to a plate whose plane is perpendicular to the axis of rotation, the two plates being close to each other, each plate comprising two rows of optical windows separated by opaque portions, the four rows being vis-à-vis two by two and the remainder during rotation, the widths of the windows and the opaque portions being chosen for ;; r that two rows facing each other constitute a vernier system with optical reading and so that the configurations of the two vernier systems have phases evolving in opposite directions during rotation, the device further comprising means for lighting one of the plates, photoelectric sensors receiving the light having passed through the two plates and an electron device Analysis of the signals emitted by the photoelectric sensors and measurement of the phase shift between the two configurations.
Dans un mode préféré de réalisation, le dispositif de mesure de la valeur de l'angle de rotation de deux pièces ou de deux portions d'une même pièce l'une par rapport à l'autre est caractérisé en ce que chacune des pièces ou portions de pièce est solidaire d'une couronne coaxiale à l'axe de rotation, lesdites couronnes étant parallèles et proches l'une de ltautre, chaque couronne portant une première série et une seconde série de fenêtres séparées par des portions opaques et disposées selon des circonférences concentriques, la première série de la première couronne étant en vis-à-vis de la première série de la seconde couronne, la seconde série de la première couronne étant en vis-à-vis de la seconde série de la seconde couronne, toutes les fenêtres d'une même série ayant une même largeur périphérique et étant régulièrement espacées, la largeur périphérique des fenêtres de la première série de la première couronne étant égale à la largeur périphérique des portions opaques qui les séparent, la largeur périphérique des fenêtres de la seconde série de la première couronne étant égale à la largeur périphérique des portions opaques qui les sépare, la largeur périphérique des fenêtres de la première série de la seconde couronne étant un peu inférieure à la largeur périphérique des fenêtres de la première série de la première couronne les portions opaques séparant ces fenêtres ayant une largeur égale à celle des fenêtres de la première série de la première couronne, la largeur périphérique des fenêtres de la seconde série de la seconde couronne étant un peu supérieure à la largeur périphérique des fenêtres de la seconde série de la première couronne, les portions opaques les séparant ayant une largeur égale à celle des fenêtres de la seconde série de la première couronne, au moins une source lumineuse éclairant toutes les fenêtres et les portions opaques de la première couronne, deux séries de capteurs photo-électriques disposés selon deux circonférences, chacune devant l'une des deux séries de fenêtres de la seconde couronne, et un dispositif de traitement des signaux électriques émis par les capteurs, comprenant au moins un organe de mesure du déphasage entre les deux configurations de signaux émis des deux séries de capteurs photo-électriques. In a preferred embodiment, the device for measuring the value of the angle of rotation of two parts or of two portions of the same part with respect to one another is characterized in that each of the parts or parts of the piece is integral with a crown coaxial with the axis of rotation, said crowns being parallel and close to each other, each crown carrying a first series and a second series of windows separated by opaque portions and arranged in concentric circumferences, the first series of the first ring being opposite the first series of the second ring, the second series of the first ring being opposite the second series of the second ring, all the windows of the same series having the same peripheral width and being regularly spaced, the peripheral width of the windows of the first series of the first ring being equal to the peripheral width of the opaque portions which separate them ent, the peripheral width of the windows of the second series of the first ring being equal to the peripheral width of the opaque portions which separate them, the peripheral width of the windows of the first series of the second ring being slightly less than the peripheral width of the windows of the first series of the first ring the opaque portions separating these windows having a width equal to that of the windows of the first series of the first ring, the peripheral width of the windows of the second series of the second ring being slightly greater than the peripheral width of the windows of the second series of the first ring, the opaque portions separating them having a width equal to that of the windows of the second series of the first ring, at least one light source illuminating all the windows and the opaque portions of the first crown, two series of photoelectric sensors arranged in two circumferences, each in front of the one of the two series of windows of the second ring, and a device for processing the electrical signals emitted by the sensors, comprising at least one member for measuring the phase shift between the two configurations of signals emitted from the two series of photoelectric sensors.
L invention a également pour objet un dispositif pour la mesure du couple de torsion d'un arbre d'une machine, caractérisé en ce qu'il comprend deux brides calées sur ledit arbre, chaque bride portant une plaque dont le plan est perpendiculaire à l'axe de rotation, les deux plaques étant proches l'une de l'autre, chaque plaque comprenant deux rangées de fenêtres optiques séparées par des portions opaques, les quatre rangées étant en vis-à-vis deux à deux et le restant au cours d'une torsion de l'arbre, les largeurs des fenêtres et des portions opaques étant choisies pour que deux rangées en vis-à-vis constituent un système vernier à lecture optique et pour que les configurations des deux systèmes vernier aient des phases évoluant en sens opposé au cours d'une torsion, le dispositif comprenant en outre des moyens pour éclairer l'une des plaques, des capteurs photo-électriques recevant la lumière ayant traversé les plaques et un dispositif électronique d'analyse des signaux émis par les capteurs photo-électriques et de meusre du déphasage entre les deux configurations. The invention also relates to a device for measuring the torsional torque of a shaft of a machine, characterized in that it comprises two flanges wedged on said shaft, each flange carrying a plate whose plane is perpendicular to the axis of rotation, the two plates being close to each other, each plate comprising two rows of optical windows separated by opaque portions, the four rows being in opposite pairs and the rest during of a torsion of the shaft, the widths of the windows and the opaque portions being chosen so that two rows facing each other constitute a vernier system with optical reading and so that the configurations of the two vernier systems have phases that change opposite direction during a twist, the device further comprising means for lighting one of the plates, photoelectric sensors receiving the light having passed through the plates and an electronic device for analyzing the signals emitted by the photoelectric and phase shift sensors between the two configurations.
Dans un mode préféré de réalisation, le dispositif pour la mesure du couple de torsion d'un arbre d'une machine est caractérisé en ce qu' il comprend deux brides calées sur ledit arbre, chaque bride portant une couronne coaxiale audit arbre, lesdites couronnes étant parallèles et proches l'une de l'autre, chaque couronne portant une première série et une seconde série de fenêtres séparées-par des portions opaques et disposées selon des circonférences concentriques, la première série de la première couronne étant en vis-à-vis de la première série de la seconde couronne, la seconde série de la première couronne étant en vis-à-vis de la seconde série de la seconde couronne, toutes les fenêtres d'une même série ayant une même largeur périphérique et étant régulièrement espacées, la largeur périphérique des fenêtres de la première série de la première couronne étant égale à la largeur périphérique des portions opaques qui les séparent, la largeur périphérique des fenêtres de la seconde série de la première couronne étant égale à la largeur périphérique des portions opaques qui les- sépare; la largeur périphérique des fenêtres de la première série de la seconde couronne étant un peu inférieure à la largeur périphérique des fenêtres de la première série de la première couronne, les portions opaques séparant ces fenêtres ayant une largeur égale à celle des fenêtres de la première série de la première couronne, la largeur périphérique des fenêtres de la seconde série de la seconde couronne étant un peu supérieure à la largeur périphérique des fenêtres de la seconde série de la première couronne, les portions opaques les séparant ayant une largeur égale celle des fenêtres de la seconde série de la première couronne, au moins une source- lumineuse éclairant toutes les fenêtres et les portions opaques de la première couronne, deux séries de capteurs photo-électriques disposés selon deux circonférences, chacune devant l'une des deux séries de fenêtres de la seconde couronne, et un dispositif de traitement des signaux électriques émis par les capteurs, comprenant au moins un organe de mesure -du déphasage entre les deux configurations de signaux émis des deux séries de capteurs photo-électriques. In a preferred embodiment, the device for measuring the torque of a shaft of a machine is characterized in that it comprises two flanges wedged on said shaft, each flange carrying a crown coaxial with said shaft, said crowns being parallel and close to each other, each ring carrying a first series and a second series of windows separated by opaque portions and arranged according to concentric circumferences, the first series of the first ring being opposite screws of the first series of the second ring, the second series of the first ring being opposite the second series of the second ring, all the windows of the same series having the same peripheral width and being regularly spaced , the peripheral width of the windows of the first series of the first crown being equal to the peripheral width of the opaque portions which separate them, the peripheral width of the windows of the second series e of the first crown being equal to the peripheral width of the opaque portions which separates them; the peripheral width of the windows of the first series of the second ring being slightly less than the peripheral width of the windows of the first series of the first ring, the opaque portions separating these windows having a width equal to that of the windows of the first series of the first ring, the peripheral width of the windows of the second series of the second ring being slightly greater than the peripheral width of the windows of the second series of the first ring, the opaque portions separating them having a width equal to that of the windows of the second series of the first ring, at least one light source illuminating all the windows and the opaque portions of the first ring, two series of photoelectric sensors arranged according to two circumferences, each in front of one of the two series of window the second crown, and a device for processing the electrical signals emitted by the sensors, comprising at least one org donkey for measuring the phase difference between the two configurations of signals emitted from the two series of photoelectric sensors.
L'invention sera bien comprise par la description donnée ci-après d'un dispositif selon l'invention pour la mesure du couple de torsion d'un arbre, en référence au dessin annexé dans lequel
- la figure 1 est une vue schématique d'un arbre muni d'un dispositif de mesure de couple de torsion selon l'invention.The invention will be better understood from the description given below of a device according to the invention for measuring the torsional torque of a shaft, with reference to the appended drawing in which
- Figure 1 is a schematic view of a shaft provided with a torsion torque measuring device according to the invention.
- la figure 2 est une vue schématique des principaux éléments constitutifs du dispositif de l'invention
- Les figures 3 et 4 sont des vues agrandies de certains éléments de la figure 2
- les figures 5 et 6 sont des schémas expliquant le fonctionnement du dispositif de 11 invention. - Figure 2 is a schematic view of the main components of the device of the invention
- Figures 3 and 4 are enlarged views of certain elements of Figure 2
- Figures 5 and 6 are diagrams explaining the operation of the device of 11 invention.
L'exemple d'application de l'invention qui est donné n'est nullement limitatif, mais est simplement destiné à expliquer l'invention. The example of application of the invention which is given is in no way limiting, but is simply intended to explain the invention.
L'homme du métier saura, toutes les fois qu'il aura à mesurer un angle de rotation entre deux pièces, adapter le dispositif décrit ci-après.A person skilled in the art will know, whenever he has to measure an angle of rotation between two parts, to adapt the device described below.
La figure 1 représente un arbre 1 dont on veut mesurer le couple de torsion. L'arbre par exemple, fait partie du rotor d'une machine tournante comprenant un stator fixe non représenté. FIG. 1 represents a shaft 1 for which it is desired to measure the torque. The shaft, for example, is part of the rotor of a rotating machine comprising a fixed stator, not shown.
On sait que le couple de torsion de l'arbre est proportionnel à l'angle de rotation relative de deux sections S1 et S2 de l'arbre séparés par une distance donnée 1. We know that the torque of the shaft is proportional to the relative angle of rotation of two sections S1 and S2 of the shaft separated by a given distance 1.
Si on solidarise deux pièces 2 et 3 à l'arbre, respectivement au droit des sections S1 et S2, l'angle de rotation relative de ces deux pièces sera égal à l'angle de rotation relative des sections S1 et S2. If two parts 2 and 3 are secured to the shaft, respectively in line with the sections S1 and S2, the relative angle of rotation of these two parts will be equal to the relative angle of rotation of the sections S1 and S2.
Pour mesurer cet angle, on fixe aux pièces 2 et 3 qui sont des brides bien fixees sur l'arbre, deux couronnes 10 et 20 de telle manière qu'elles entourent l'arbre et qu'elles soient disposées parallèlement l'une à l'autre et à faible distance l'une de l'autre. To measure this angle, two rings 10 and 20 are fixed to the pieces 2 and 3 which are flanges well fixed to the shaft, so that they surround the shaft and that they are arranged parallel to each other. and close to each other.
La couronne 10 est munie de deux séries de fenêtres séparées par des portions opaques. The crown 10 is provided with two series of windows separated by opaque portions.
Les fenêtres des deux séries sont disposées selon deux circonférences concentriques. The windows of the two series are arranged in two concentric circumferences.
Les fenêtres d'une même série ont les memes dimensions ; elles ont de préférence la forme d'un trapèze curviligne ; la largeur (11 ou l'1) d'une-fenêtre, comptée selon un arc de circonférence moyenne (largeur périphérique), est égale à la largeur (12 ou l'2 > de la portion opaque qui les sépare (figure 3). The windows of the same series have the same dimensions; they preferably have the shape of a curvilinear trapezoid; the width (11 or 1) of a window, counted according to an arc of average circumference (peripheral width), is equal to the width (12 or 2> of the opaque portion that separates them (figure 3) .
Enfin les deux séries de fenêtres sont de préférence alignées deux à deux selon un même rayon de la couronne. Finally, the two series of windows are preferably aligned two by two along the same radius of the crown.
La couronne 20 possède également deux séries de fenêtres concentriques. The crown 20 also has two series of concentric windows.
Les fenêtres de la première série sont référencées 21 et celle de la seconde fenêtre référencées 22. The windows of the first series are referenced 21 and that of the second window referenced 22.
Les séries de fenêtre sur les couronnes 10 et 20 sont disposées de manière que la zone des fenêtres 11 de la première série de la première couronne soit en vis-à-vis de la zone des fenêtres 21 de la première série de la seconde couronne, et que la zone des.fenêtres 12 de la seconde série de la première couronne soit en vis à vis de la zone des fenêtres de la seconde série de la seconde couronne, comme le montre la figure 1. The series of windows on the crowns 10 and 20 are arranged so that the zone of the windows 11 of the first series of the first crown faces the zone of the windows 21 of the first series of the second crown, and that the window area 12 of the second series of the first ring faces the window zone of the second series of the second ring, as shown in FIG. 1.
La largeur 13 des fenêtres de la première série de la seconde couronne 20 (voir figure 4), mesurée selon une circonférence moyenne, est égale à l1 - #, # étant une fraction de 11 par exemple comprise entre 1110 et 11/100. The width 13 of the windows of the first series of the second ring 20 (see FIG. 4), measured along an average circumference, is equal to 11 - #, # being a fraction of 11 for example between 1110 and 11/100.
Llargeur 14 des portions opaques est égale à 12. The width 14 of the opaque portions is equal to 12.
La largeur 1'3 des fenêtres de la seconde série de la seconde couronne 20, mesurée selon une circonférence moyenne est égale à 1'3 +, E étant une fraction de 1E1 par exemple comprise entre 111110
La largeur 1'4 des portions opaques est égales à 1'2-
En pratique, 11 et 1'1 pourront être égaux ainsi que 12 et 1'2, 13 et 1' et 14 et l'li' si les rayons des couronnes sont grands vis-à-vis de
3 ces longueurs.The width 1'3 of the windows of the second series of the second crown 20, measured along an average circumference is equal to 1'3 +, E being a fraction of 1E1 for example between 111110
The width 1'4 of the opaque portions is equal to 1'2-
In practice, 11 and 1'1 can be equal as well as 12 and 1'2, 13 and 1 'and 14 and il' if the radii of the crowns are large opposite
3 these lengths.
Les zones annulaires des fenêtres (11- et-12) de la première couronne (10) sont éclairées, comme le montre la figure 1, chacune par une source lumineuse (13, 14) annulaire fournissant un éclairement uniforme sur toute la surface de la zone qu'elle éclaire (on pourrait en variante n'utiliser qu'une seule source éclairant l'ensemble des deux zones annulaires). The annular zones of the windows (11- and-12) of the first ring (10) are illuminated, as shown in FIG. 1, each by an annular light source (13, 14) providing uniform illumination over the entire surface of the area it illuminates (one could alternatively use only one source illuminating all of the two annular areas).
Au droit de chacune des zones des fenêtres de la couronne 20 sont disposés des capteurs photo-électriques-, placés en guirlande selon deux circonférences concentriques. To the right of each of the zones of the windows of the crown 20 are arranged photoelectric sensors, placed in a daisy chain according to two concentric circumferences.
Les capteurs 23 de la première guirlande recueillent la lumière ayant traversé les fenêtres 11 et 21, alors que les capteurs 24 de la seconde guirlande recueillent la lumière ayant traversé les fenêtres 12 et 22. Pour faciliter l'explication, on a choisi de décrire et de représenter des guirlandes de photo-capteurs ayant un nombre de capteurs égal à celui des fenêtres de la série correspondante de la couronne 10. En pratique, on choisira des guirlandes ayant le plus grand nombre de capteurs possibles. Pour les mêmes raisons de facilité d'exposé, on suppose que la largeur d'un capteur est égale à celle d'une partie opaque de la couronne 20. The sensors 23 of the first garland collect the light having passed through the windows 11 and 21, while the sensors 24 of the second garland collect the light having passed through the windows 12 and 22. To facilitate the explanation, we have chosen to describe and to represent garlands of photo-sensors having a number of sensors equal to that of the windows of the corresponding series of the crown 10. In practice, garlands having the greatest number of sensors possible will be chosen. For the same reasons of ease of presentation, it is assumed that the width of a sensor is equal to that of an opaque part of the crown 20.
Les capteurs fournissent des signaux électriques d'intensité proportionnelle à l'éclairement reçu. Ces signaux sont envoyés à un circuit électronique de trattement, non représenté. The sensors provide electrical signals of intensity proportional to the illumination received. These signals are sent to an electronic traction circuit, not shown.
Le groupe des deux séries de fenêtres 11 et 21, leur source lumineuse 13 et leurs capteurs photo-électriques 23 constituent un premier système type vernier à exploitation optique. The group of two series of windows 11 and 21, their light source 13 and their photoelectric sensors 23 constitute a first vernier type system with optical exploitation.
Le groupe des deux séries de fenêtres 21 et 22, leur source lumineuse 14 et leurs capteurs photo-électriques 24 constituent un second système type vernier à exploitation optique. The group of two series of windows 21 and 22, their light source 14 and their photoelectric sensors 24 constitute a second vernier type system with optical exploitation.
Ces deux systèmes définissent des-configurations optiques présentant, en l'absence de torsion, une phase donnée et, en cas de torsion de l'arbre, des phases de valeur différente mais de signe oppose. These two systems define optical configurations having, in the absence of torsion, a given phase and, in the event of torsion of the shaft, phases of different value but of opposite sign.
Considérons par exemple, en référence aux figures 5 et 6, deux séries de fenêtres 11 et 21. Supposons que la largeur des fenêtres de 11 soit 10 mm et que celle des fenêtres de 21 soit 9 mm. Les fenêtres ont été représentées alignées pour la clarté du dessin. Let us consider for example, with reference to FIGS. 5 and 6, two series of windows 11 and 21. Suppose that the width of the windows of 11 is 10 mm and that of the windows of 21 is 9 mm. The windows have been shown aligned for clarity of the drawing.
La figure 5 représente la configuration des fenêtres en l'absence de torsion et la figure 6 représente la configuration après une rotation d'un angle donnant lieu à un déplacement des fenêtres de 3 mm les unes par rapport aux autres. FIG. 5 represents the configuration of the windows in the absence of torsion and FIG. 6 represents the configuration after a rotation of an angle giving rise to a displacement of the windows by 3 mm relative to each other.
Les diverses fenêtres 11 de la première série de la couronne 10 sont référencées 111, 112, 113, ... 129,
Les fenêtres 21 de la première séire de la couronne 20 sont référencées 211, 212, 213,..., 229. Les capteurs 23 de la première guirlande sont référencés 231, 232, 233,... 249.The various windows 11 of the first series of the crown 10 are referenced 111, 112, 113, ... 129,
The windows 21 of the first ring of the crown 20 are referenced 211, 212, 213, ..., 229. The sensors 23 of the first garland are referenced 231, 232, 233, ... 249.
On suppose qu'en l'absence de torsion, la fenêtre 111 (de la série 11) soit exactement en face d'une partie opaque de la couronne 20. It is assumed that in the absence of torsion, the window 111 (of the series 11) is exactly opposite an opaque part of the crown 20.
Le capteur 231 en vis-à-vis de la fenêtre 111 ne reçoit aucune lumière et son signal est nul.The sensor 231 facing the window 111 receives no light and its signal is zero.
Le capteur 232 voit 1/10 de la fenêtre 112 et fournit un signal d'intensité i. The sensor 232 sees 1/10 of the window 112 and provides an intensity signal i.
Le capteur 233 voit 2/10 de la fenêtre 113 et fournit un signal d'intensité 2i. The sensor 233 sees 2/10 of the window 113 and provides an intensity signal 2i.
Le capteur 240 voit à travers la fenêtre 220, 9/10 de la fenêtre 120 et fournit un signal d'intensité 9i. The sensor 240 sees through the window 220, 9/10 of the window 120 and provides an intensity signal 9i.
Le capteur 241 émet un signal d'intensité 8i, le capteur 242 un signal d'intensité 7i et ainsi de suite, le capteur 249 fournissant un signal nul. The sensor 241 emits an intensity signal 8i, the sensor 242 an intensity signal 7i and so on, the sensor 249 providing a zero signal.
La configuration de phase se reproduit ainsi, tous les 19 capteurs dans l'exemple choisi et de part et d'autre du capteur 231 choisi comme origine. The phase configuration is thus reproduced, all the 19 sensors in the example chosen and on either side of the sensor 231 chosen as the origin.
Si la couronne tourne d'un angle correspondant à un déplacement périphérique des fenêtres de 3 mm, vers la gauche (figure 6), on voit que la configuration des signaux s'est déphasée de 4 pas. If the crown turns by an angle corresponding to a peripheral displacement of the windows of 3 mm, to the left (figure 6), we see that the configuration of the signals has shifted by 4 steps.
L'utilisation du second système vernier (séries de fenêtres 12 et 22) permet de s'affranchir de la sujétion posée par la nécessité de déterminer une origine des phases. En effet, la largeur des fenêtres 22 supérieure à celle des fenêtres 1-2 d'une quantité égale à la différence de largeur entre les fenêtres 11 et 21, engendre une configuration vernier sur les capteurs 24 qui est tout à fait analogue, et le déphasage de la configuration en cas d'écart angulaire des couronnes est de même valeur que celui du premier système vernier, mais de signe opposé. The use of the second vernier system (series of windows 12 and 22) overcomes the subjection posed by the need to determine an origin of the phases. Indeed, the width of the windows 22 greater than that of the windows 1-2 by an amount equal to the difference in width between the windows 11 and 21, generates a vernier configuration on the sensors 24 which is completely similar, and the phase shift of the configuration in the event of angular deviation of the crowns is of the same value as that of the first vernier system, but of opposite sign.
En pratique, on s'arrangera pour que les deux configurations aient même phase en l'absence d'écart angulaire ; la mesure du déphasage relatif des deux configurations fournit alors, sans nécessiter de référence de phase, une valeur égale à la somme des valeurs absolues des déphasages individuels des deux configuration. In practice, it will be arranged so that the two configurations have the same phase in the absence of angular deviation; the measurement of the relative phase shift of the two configurations then provides, without requiring a phase reference, a value equal to the sum of the absolute values of the individual phase shifts of the two configurations.
Cette valeur est proportionnelle à l'écart angulaire entre les deux couronnes, lui même proportionnel au couple de torsion de l'arbre. This value is proportional to the angular difference between the two crowns, itself proportional to the torque of the shaft.
Le mode de réalisation qui vient d'être décrit n'est qu'un exemple. On pourra avantageusement utiliser deux systèmes verniers angulairement identiques, chacun d'eux possédant N et N+1 fenêtres en vis-à-vis, à condition que chaque couronne portant les fenêtres possède elle-meme une série de N fenêtres et une série de N+1 fenêtres. Cette disposition semble la plus économique à réaliser. The embodiment which has just been described is only one example. It is advantageous to use two angularly identical vernier systems, each of them having N and N + 1 facing windows, provided that each crown carrying the windows itself has a series of N windows and a series of N +1 windows. This arrangement seems the most economical to achieve.
On n'aurait pu envisager d'utiliser un seul système vernier, avec un seul capteur optique mais il y aurait eu lieu de prévoir une mesure de l'origine des phases ce qui aurait compliqué le dispositif. We could not have considered using a single vernier system, with a single optical sensor, but it would have been necessary to provide for a measurement of the origin of the phases, which would have complicated the device.
Par ailleurs à faible vitesse ou à l'arrêt, le dispositif ne pourrait fonctionner, à moins de monter -l'ensemble sources lumineuses et capteurs sur un équipage pouvant tourner autour de l'arbre. Cette disposition entraînerait une contrainte supplémentaire, celle de prévoir des contacts tournants (bagues, balais) pour extraire les informations issues des photocapteurs. Furthermore, at low speed or at standstill, the device could not function, unless the light sources and sensors were mounted on a crew that could rotate around the shaft. This arrangement would entail an additional constraint, that of providing rotating contacts (rings, brushes) to extract the information from the photosensors.
On notera que les relations entre les diverses longueurs qui ont été données ne sont qu'un exemple. Note that the relationships between the various lengths that have been given are just one example.
L'homme du métier saura en changer selon les nécessités du problème technique posé et notamment selon les dimensions de ses couronnes et de ses capteurs. A person skilled in the art will know how to change it according to the needs of the technical problem posed and in particular according to the dimensions of his crowns and his sensors.
La solution proposée présente de nombreux avantages - simplicité de réalisation. The proposed solution has many advantages - simplicity of implementation.
Les couronnes peuvent être préparées par photogravure, ce qui assure une grande précision. Crowns can be prepared by photoengraving, which ensures high precision.
Les fenêtres peuvent avoir une largeur de quelques millimètres et l'écart peut être de l'ordre du dizième de millimetre, ce qui assureune très grande amplification. The windows can have a width of a few millimeters and the difference can be of the order of a tenth of a millimeter, which ensures very great amplification.
- les photocapteurs sont 'disposés sur un référentiel fixe (stator d'une machine par exemple). Le dispositif ne comprend donc aucun contact électrique tournant, ce qui représente une simplification du dispositif et une grande sureté de fonctionnement.- the photosensors are 'arranged on a fixed reference frame (stator of a machine for example). The device therefore does not include any rotating electrical contact, which represents a simplification of the device and great operational safety.
Le dispositif a une grande sensibilité en raison de l'amplification vernier pouvant atteindre plusieurs ordres de grandeur. The device has a high sensitivity due to the vernier amplification which can reach several orders of magnitude.
Dans le cas de la mesure de couple de torsion, et notamment de couples de machines tournantes, le dispositif fonctionne quelle que soit la vitesse de rotation de la machine. In the case of the measurement of torque, and in particular of couples of rotating machines, the device operates regardless of the speed of rotation of the machine.
L'amplification est telle qu'il n'est pas nécessaire, comme dans l'art connu, d'utiliser un arbre plus fragile, pour mesurer un couple. Il en résulte une plus grande sécurité du matériel et des personnels, et la mesure n'affecte pas le comportement vibratoire de la machine. The amplification is such that it is not necessary, as in the known art, to use a more fragile tree, to measure a torque. This results in greater safety of equipment and personnel, and the measurement does not affect the vibratory behavior of the machine.
Le dispositif peut être monté sur la machine, en bout d'arbre par exemple, et ne nécessite donc aucune adjonction. The device can be mounted on the machine, at the end of the shaft for example, and therefore requires no addition.
Le dispositif permet une mesure instantanée du couple, et permet d'obtenir une valeur moyenne sur plusieurs tours. The device allows instantaneous measurement of the torque, and allows an average value to be obtained over several turns.
En effectuant plusieurs mesures au cours d'un seul tour de l'arbre, il est possible d'établir une analyse harmonique du couple. By carrying out several measurements during a single revolution of the shaft, it is possible to establish a harmonic analysis of the torque.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8419530A FR2575282A1 (en) | 1984-12-20 | 1984-12-20 | Device for measuring a small angle of rotation and application to measuring the torsional couple of a shaft |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8419530A FR2575282A1 (en) | 1984-12-20 | 1984-12-20 | Device for measuring a small angle of rotation and application to measuring the torsional couple of a shaft |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2575282A1 true FR2575282A1 (en) | 1986-06-27 |
Family
ID=9310822
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8419530A Withdrawn FR2575282A1 (en) | 1984-12-20 | 1984-12-20 | Device for measuring a small angle of rotation and application to measuring the torsional couple of a shaft |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2575282A1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB417051A (en) * | 1933-03-21 | 1934-09-21 | Alan Stewart Fitzgerald | Improvements in or relating to dynamometric apparatus |
| US3912926A (en) * | 1974-10-18 | 1975-10-14 | Los Angeles Scient Instr | Opto-electronic incremental encoder |
| FR2456947A1 (en) * | 1979-05-17 | 1980-12-12 | Bosch Gmbh Robert | OPTICAL ROTATION TORQUE MEASUREMENT DEVICE |
-
1984
- 1984-12-20 FR FR8419530A patent/FR2575282A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB417051A (en) * | 1933-03-21 | 1934-09-21 | Alan Stewart Fitzgerald | Improvements in or relating to dynamometric apparatus |
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