IT9067413A1 - Dispositivo per la misurazione di un momento torcente - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Dispositivo per la misurazione di un momento torcente"

La presente invenzione riguarda un dispositivo per la misurazione di un momento torcente comprendente un albero che presenta un tratto di diametro ridotto, un manicotto che è collegato all'albero sui due lati del tratto di diametro ridotto in modo da non poter ruotare e da non potersi spostare assialmente e porta un'ancora che, per effetto della torsione delle due estremità del manicotto l'una rispetto all'altra si sposta in direzione assiale e varia un campo elettrico e/o magnetico, ed un dispositivo per il rilevamento della variazione del campo.

In un dispositivo noto per la misurazione di un momento torcente (brevetto USA 2.737.049) l'albero presenta un tratto di diametro ridotto, per cui per effetto di un momento torcente agente sull'albero si verifica una torsione fra le due estremità dell'albero principalmente in corrispondenza del tratto di diametro ridotto. La torsione delle estremità dell'albero sui due lati del tratto di diametro ridotto viene misurata per mezzo di un manicotto. Il manicotto presenta una parte mediana che è collegata ad un'estremità del manicotto tramite dei ponticelli formanti un angolo rispetto all'asse dell'albero ed all'altra estremità del manicotto tramite una specie di soffietto. Se le due estremità dell'albero e quindi le due estremità del manicotto vengono sottoposte a torsione relativa, la parte mediana si sposta di poco sotto l'influsso dei ponticelli in direzione assiale. Un'ancora fissata alla parte mediana modifica l'induzione propria di due bobine disposte nel dispositivo per rilevare la variazione di campo. Questa variazione può essere misurata tramite un circuito a ponte che ad esempio può essere alimentato con una tensione alternata. Il rilevatore noto è di dimensioni relativamente grandi e fornisce un segnale d'uscita relativamente debole ed impreciso.

Il problema che sta alla base della presente invenzione è quello di realizzare un dispositivo per la misurazione di un momento torcente che abbia dimensioni ridotte e possa fornire un segnale d'uscita più forte.

Questo problema viene risolto, in un dispositivo per la misurazione di un momento torcente del tipo sopra indicato, per il fatto che l'ancora è fissata ad un'estremità di una linguetta, la cui altra estremità è fissata alle due parti del manicotto.

Con tale soluzione, quando si verifica una torsione relativa fra le due parti del manicotto, si verifica un movimento dell'estremità della linguetta alla quale è fissata l'ancora che viene amplificato dal rapporto fra la distanza delle due parti del manicotto e la lunghezza della linguetta. Quanto è più piccola la distanza fra le due parti del manicotto e quanto è più lunga la linguetta, tanto più forte è la deviazione della punta della linguetta. Si ottiene cosi a parità di torsione delle estremità del manicotto l'una rispetto all'altra un molto maggiore spostamento assiale dell'ancora che può essere trasformato in un segnale più forte senza che per questa si debba aumentare la dimensione del manicotto.

In una forma preferita di attuazione la linguetta si estende sostanzialmente fra le parti del manicotto ed il suo asse longitudinale giace nella posizione di riposo in un piano perpendicolare all'asse dell'albero. La linguetta è incurvata nello stesso modo e nella stessa misura delle due parti del manicotto. La linguetta non si trova pertanto al disopra del diametro esterno del manicotto. Malgrado ciò, si può realizzare, fino ad una certa misura, un'amplificazione della deviazione dell'estremità della linguetta sulla quale è disposta l'ancora. Si realizza la massima deviazione quando la linguetta si estende per un tratto corrispondente a metà della periferia del manicotto. Per il fatto che la linguetta nella condizione di riposo, cioè quando l'albero non è sottoposto ad un momento torcente, giace in un piano che è perpendicolare all'asse dell'albero si ottiene la stessa posizione di partenza sia per un momento torcente positivo, sia anche per un momento torcente negativo. Si possono così misurare senza problemi nello stesso modo i due segni del momento torcente applicato .

Convenientemente la linguetta è collegata con ciascuna delle parti del manicotto tramite un ponticello che si estende almeno parzialmente in senso periferico. Quando le due parti del manicotto subiscono una torsione l'una rispetto all'altra, l'estremità della linguetta che è collegata con le ue parti del manicotto si dispone inclinata nella fessura che separa le due parti del manicotto. Per conseguenza, si accorcia la proiezione di questa estremità della linguetta nella fessura. Nella forma di r alizzazione secondo l'invenzione, questo accorciamento viene assorbito tramite la deformazione elastica dei due ponticelli. Il collegamento fra il manicotto e l'albero non viene praticamente sollecitato in senso assiale.

In una preferita forma di realizzazione sono previste almeno due linguette distribuite uniformemente in senso periferico che sopportano l'ancora. Si realizza così un sicuro sopporto dell'ancora su due punti diametralmente opposti delle due linguette, ovvero su una pluralità di punti di sopporto uniformemente distribuiti in senso periferico.

Preferibilmente il manicotto è costruito in un materiale non magnetico. In particolare, quando si utilizza la variazione di un campo magnetico per la misura del momento torcente, si ottiene che il campo magnetico sia influenzato soltanto dall'ancora e dal suo spostamento assiale e non dal manicotto.

Vantaggiosamente, le parti del manicotto e la linguetta le linguette sono realizzate in un sol pezzo. In tale caso, la linguetta è separata dalla due parti del manicotto da intagli estendentisi sostanzialmente in senso periferica. Il complesso del manicotto e delle linguette viene pertanto realizzato da un materiale omogeneo nel quale non si verifica alcuna isteresi o soltanto un'isteresi molto piccola. Inoltre si realizza così un sistema meccanico molto stabile. In un esempio di realizzazione, si è ottenuto un fattore fra il minimo ed il massimo momento torcente misurato maggiore di 1000. Inoltre tale soluzione permette di realizzare un dispositivo per la misurazione di un momento torcente che è molto compatto.

In una preferita forma di attuazione, il dispositivo per il rilevamento della variazione di campo presenta almeno una bobina che è disposta in modo da risultare girevole ma non spostabile assialmente rispetto al manicotto, in particolare con l'impiego di cuscinetti esenti da slittamento, il cui anello interno è disposto sul manicotto ed il cui anello esterno è disposto in un porta bobine. Il rilevamento della variazione di un campo magnetico può cosi essere effettuato in modo relativamente semplice. Il campo magnetico è sostanzialmente indipendente da influssi esterni, come temperatura, umidità dell 'aria, ecc. Si evitano così ampiamente i disturbi che potrebbero sorgere nell 'esercizio. La bobina può essere disposta fissa, cioè in modo da non poter ruotare, il che semplifica notevolmente il prelevamento di un segnale di misura. Non si devono prevedere contatti striscianti che potrebbero falsare il segnale di misura. Il posizionamento del cuscinetto sul manicotto anziché sull 'albero consente di ottenere un posizionamento più preciso della bobina rispetto all 'ancora.

Preferibilmente il dispositivo per il rilevamento della variazione di campo comprende una bobina primaria che genera un campo magnetico e due bobine secondarie ciascuna delle quali genera un segnale d'uscita e l 'ancora con il suo spostamento assiale varia l 'accoppiamento magnetico fra le bobine primaria e secondaria. Questo dispositivo di rilevamento della variazione di campo può essere impiegato anche senza la particolare sospensione dell'ancora alle linguette quando si può essere certi che l'ancora compie un movimento assiale quando si verifica una torsione relativa fra le due estremità del manicotto. La soluzione secondo l'invenzione consente che il movimento dell'ancora nelle due direzioni a partire dalla posizione neutra, che è definita dalla bobina primaria, generi segnali di uscita dalle bobine secondarie che sono proporzionali alla torsione relativa fra le due estremità del manicotto e per conseguenza proporzionali al momento torcente misurato. L'impiego di una bobina primaria come bobina generatrice di campo e di due bobine secondarie come bobine di rilevamento ha il vantaggio che l'eccitazione, cioè il segnale d'ingresso, è ampiamente disaccoppiata dal valore misurato cioè dal segnale d'uscita. Secondo l'invenzione, la variazione del campo viene effettivamente rilevata accuratamente. Variazioni nelle caretteristiche delle bobine o degli altri elementi costruttivi possono pertanto essere facilmente accertate e compensate. In un esempio preferito di attuazione la bobina primaria circonda il manicotto nella zona dell'ancora e su ciascun lato della bobina primaria è disposta una delle bobine secondarie per cui l'ancora risulta disposta almeno in parte all'interno della bobina primaria ed è realizzata di materiale magneticamente conduttore.

Il dispositivo per il rilevamento della variazione di campo è anche realizzato a guisa di un trasformatore lineare differenziale nella cui bobina primaria viene generato un flusso magnetico costante. Il flusso si chiude attraverso le due bobine secondarie. Nella posizione neutra, l'ancora risulta disposta simmetricamente rispetta alle due bobine secondarie, per cui il flusso si distribuisce simmetricamente nelle due bobine secondarie e conseguentemente attraversa anche un ugual numero di spire Per effetto dello spostamento dell’ancora, il campo viene portato maggiormente in una delle bobine secondarie ed in misura inferiore nell'altra bobina secondaria, per cui viene eliminata la simmetria e varia la distribuzione del campa e conseguentemente il flusso nelle due bobine secondarie. Nella bobina secondaria nella quale penetra ulteriormente l'ancora, il campo magnetico attraversa un maggiore numero di spire ed induce pertanto ad esempio una tensione maggiore che nell'altra bobina secondaria, nella quale un minor numero di spire viene attraversato dal campo magnetico. Per il fatto che le due bobine sono influenzate dall'ancora in senso contrario, si ottiene un effetto differenziale che viene utilizzato per un'amplificazione del segnale di misura.

Le esigenze circa il sopporto del complesso delle bobine nei riguardi di una libertà di gioco in senso assiale sono rilevanti. Si deve accertare che l'ancora in assenza di un momento torcente assuma la sua posizione neutra e venga spostata soltanto

da tale posizione neutra /per effetto di uno scorrimento del gruppo delle bobine rispetto all'albero. Per ridurre queste esigenze nei riguardi dei cuscinetti convenientemente si dispone sull'albero una seconda ancora non spostabile assialmente, che modifica l 'accoppiamento magnetico fra un secondo gruppo di bobine comprendente una bobina primaria e due bobine secondarie per effetto del movimento dell'albero, il secondo gruppo di bobine essendo collegato con il primo con una distanza assiale costante. Preferibilmente , i due gruppi di bobine sono realizzati in modo identico.

In tal modo si può accertare sicuramente se un segnale d'uscita deriva da un movimento dell’ancora dovuta ad un momento torcente applicato, ovvero se si tratta unicamente di un movimento relativo fra il gruppo delle bobine e l'albero. Il momento torcente può essere misurato ad esempio come differenza fra due segnali d'uscita dei due gruppi di bobine.

In un'altra preferita forma di attuazione la bobina primaria è disposta sul ramo mediano di un nucleo a forma di E e le due bobine secondarie sono disposte sui due rami esterni del nucleo e l 'ancora è disposta con un traferro costante rispetto al ramo mediano e fra i due rami esterni del nucleo. Si realizza così il principio di un misuratore di riluttanza. In un misuratore di riluttanza tutto il flusso magnetico generato dalla bobina primaria passa sempre attraverso tutti gli avvolgimenti secondari. Mediante variazione della grandezza del flusso magnetico, ad esempio aumentando o diminuendo la resistenza magnetica mediante aumento o diminuzione di un traferro che si trova nel circuito magnetico, si varia la tensione generata in ciascuno degli avvolgimenti secondari proporzionalmente al movimento dell 'ancora.

In una preferita forma di attuazione, le bobine del dispositivo per il rilevamento della variazione di campo sono circondate da un involucro magneticamente conduttore. Questo involucro magneticamente conduttore assicura che nessun influsso esterno di disturbo possa falsare l 'effetto magnetico. L'involucro magnetico forma anche un percorso per il flusso magnetico attraverso il quale si possono chiudere le linee di campo. Si pub così prelevare un segnale di uscita più forte anche nel caso di una piccala potenza di eccitazione.

Convenientemente, l'involucro è collegato al manicotto in modo da non potersi spostare assialmente e presenta almeno un traferro di compensazione che, nel caso di spostamento assiale del gruppo delle bobine rispetto al manicotto, cambia l'accoppiamento magnetico fra la bobina primaria e le bobine secondarie in senso contrario all'influsso dovuto all'ancora. In tale modo si possono compensare direttamente gli influssi di disturbo che potrebbero verificarsi per effetto di un movimento relativo fra il gruppo delle bobine ed il manicotto. L'ancora guida il campo in modo tale che un numero maggiore di spire di una bobina secondaria venga attraversato dal campo. Contemporaneamente però, per effetto della fessura di compensazione dell'involucro, che si sposta insieme all'ancora, viene aumentata la resistenza magnetica per il campo che attraversa questa bobina secondaria, per cui un maggiore numero di spire

viene attraversato dal campo magnetico, che però risulta così indebolito da non dar luogo ad alcuna variazione del segnale d'uscita.

In una forme preferita di attuazione la fessura di compensazione è ricavata nell'involucro nella zona della bobina primaria. Con un esatto dimensionamento si può così ottenere l'effetto desiderato. E' particolarmente vantaggioso che la fessura sia almeno così larga in senso assiale come la bobina primaria. L'invenzione verrà ora descritta con riferimento ai preferiti esempi di attuazione con riferimento ai disegni, in cui:

la figura 1 è una vista in prospettiva di un misuratore di momento torcente con manicotto,

la figura 2 è lo sviluppo di una parte del manicotto, la figura 3 è una sezione assiale dell'albero di misurazione del momento torcente con un gruppo di bobine,

la figura 4 è una rappresentazione schematica per illustrare il modo di funzionare di un gruppo di bobine,

la figura 5 è un'ulteriore forma di realizzazione con un dispositivo di compensazione,

la figura 6 è uno schema di un ulteriore dispositivo per realizzare una variazione del campo, la figura 7 illustra un ulteriore dispositivo per la misurazione del momento torcente e

le figure 8a e 8b sono delle rappresentazioni schematiche per illustrare il principio del dispositivo secondo la figura 7.

Un albero 1 per la misurazione di un momento torcente presenta un tratto 3 di diametro ridotto. Un momento torcente applicato all'albero provocherà una torsione dell'albero 1 sostanzialmente in corrispondenza di questo tratto 3 di diametro ridotto. Il tratto 3 di diametro ridotto è circondato da un manicotto 2 che è disposto in modo da non poter ruotare e da non potersi spostare assialmente sui tratti dell'albero 1 adiacenti ai due lati del tratto 3 di diametro ridotto.

Il manicotto è suddiviso da un intaglio 41 che si estende in senso periferico in due parti di manicotto 4, 5. Nell'intaglio 41 sono disposte due linguette 6, 7. Ciascuna linguetta è collegata ad un'estremità tramite un ponticello 8 con la parte di manicotto 4 e tramite un altro ponticello 9 con l'altra parte di manicotto 5. I ponticelli 8 e 9 si estendono almeno in parte in senso periferico. All'altra estremità della linguetta si trova un punto d'appoggio 10, 11 in corrispondenza del quale viene fissata un'ancora 12.

Se un momento torcente viene applicato all'albero 1, le due parti A, 5 del manicotto vengono sottoposte a torsione l'una rispetto all'altra. Se si osserva ad esempio la figura 2, la parte A di manicotto si sposta verso il basso e la parte 5 di manicotto si sposta verso l'alto. In tal caso le linguette 6, 7 vengono spostate dalla loro posizione parallela alle due parti A, 5 del manicotto e le loro estremità che portano i punti di appoggio 10 e 11 dell'ancora 12, si spostano verso destra. I due ponticelli 3, 9 cedono elasticamente ed esercitano pertanto una compensazione di lunghezza che è necessaria poiché la proiezione dell 'estremità delle linguette 6, 7 collegata con le parti A, 5 del manicotto diventa più piccola quando le linguette si spostano nel senso della freccia A(figura 1). Quanto più le parti di manicotto A, 5 sono vicine, cioè quanto più piccolo è l'intaglio A1 e quanto più lunghe sono le linguette 6, 7, tanto più grande è la deviazione dei punti di sopporto 10, 11 quando le due parti di manicotto A, 5 vengono sottoposte a torsione l'una rispetto all'altra. Teoricamente, sarebbe sufficiente utilizzare una sola linguetta. In pratica si è tuttavia dimostrato vantaggioso di utilizzare due linguette 6, 7 che sopportano l'ancora in due punti diametralmente affacciati. Pertanto si assicura che l'ancora rimane sempre coassiale con l'albero 1. L'insieme del manicotto, cioè le due parti di manicotto 4, 5 e 1e linguette 6, 7, sano preferibilmente realizzate in un sol pezzo. Ad esempio, il manicotto pub essere tranciato da una lamiera nella condizione non avvolta ed essere successivamente avvolto sull'albero. Questo modo di fabbricazione permette di ottenere un manicotto che è omogeneo e che pertanto non presenta caratteristiche di isteresi, ovvero le presenta in misura molto limitata. Indipendentemente dal fatto che il momento torcente agisca in senso positivo od in senso negativo sull 'albero 1, si ottiene in ogni caso una deviazione uniforme dell'ancora 12 tramite le linguette 6, 7. Per effetto della mancanza di collegamenti a snodo fra le due parti del manicotto 4, 5 e le linguette 6, 7, si ottiene un sistema meccànicamente molta stabile che è pochissimo soggetto ad errori. Scegliendo un'adatta lunghezza per i ponticelli 8, 7 si ottiene che la deformazione dovuta alla torsione delle due parti 4, 5 del manicotto rimanga nel campo elastico, cioè in un campo che non porta a rotture per fatica anche nel caso di ripetuti spostamenti. Le linguette 6, 7 giacciono nella superficie del mantello cilindrico nella quale sono disposte le parti 4, 5 del manicotto.

Per il rilevamento dello spostamento assiale dell'ancora è previsto il gruppo di bobine 13 che comprende una bobina primaria 14 e due bobine secondarie 15, 16. Le tre bobine sono disposte concentricamente all'albero 1, cioè esse circondano l'albero 1. La bobina primaria 14 è disposta fra le due bobine secondarie 15, 16. Tutte e tre le bobine sono collegate fra loro da un porta bobine 17 che può essere costitu'to ad esempio da materiale plastica o da carta rigida. Il portabobine 17 è monalo girevole per mezzo di due cuscinetti 18, 19 sul manicotto 2. I cuscinetti 18, 19 sono preferibilmente cuscinetti a sfere senza slittamento, cioè cuscinetti senza gioco assiale.

L'anello interno del cuscinetto è fissato sul manicotto 2 mentre l'anello esterno è collegato al portabobine 17. Attraverso questo sopporto si realizza che l'albero 1 può ruotare, mentre il gruppo delle bobine 13 rimane fisso. Si possano pertanto portare fuori senza difficoltà dalle bobine 14, 15, 16 dei collegamenti 22, 23, 24 per trasmettere i segnali elettrici di ingresso e di uscita da e rispettivamente verso un dispositivo che utilizza tali segnali.

Il gruppo di bobine 13 è disposto in senso assiale in modo tale che l'ancora 12 nella sua posizione di riposo, cioè in assenza di un momento torcente esterno, giace sull'albero 1 in modo esattamente simmetrico rispetto alla bobina primaria 2 ed alle due bobine secondarie 15, 16.

Il funzionamento di questo gruppo di bobine è chiaramente deducibile dalla figura 4. La bobina primaria 14 è attraversata da una corrente e genera pertanto un campo magnetico indicato dalle frecce 25, 26. Questo campo magnetico attraversa le due bobine secondarie 15, 16 ed induce in esse una tensione elettrica. Questa tensione elettrica è fra l'altro dipendente dal numero delle spire delle bobine che è attraversato dal campo magnetico. L'ancora 12, che è costituita da materiale magneticamente conduttore, convoglia pertanto il campo. Nella posizione di riposa o posizione neutra l'ancora si estende in misura uguale all'interno delle due bobine secondarie 15, 16. Si induce pertanto una tensione uguale nelle due bobine secondarie. Quando le due tensioni vengono sottratte l'una dall'altra appare in uscita un segnale zero, che significa che l'albero non è sottoposto ad un momento torcente. Spostando il gruppo di bobine 13 rispetto all'ancora 12 nella direzione della freccia B ovvero, il che ha lo stesso effetto, spostando l'ancora 12 rispetto al gruppo di bobine 13, viene annullata la distribuzione simmetrica del campo. Nella bobina secondaria, nella quale penetra ulteriormente l'ancora 12 un maggior numero di avvolgimenti viene attraversato dal campo magnetico rispetto all'altra bobina secondaria dalla quale l'ancora 12 è stata in parte estratta. Si induce pertanto nella prima bobina secondaria una tensione maggiore rispetto a quella indotta nella seconda. Mediante una semplice differenza fra le due tensioni, si ottiene facilmente un segnale elettrico che indica l'entità del momento torcente agente sull'albero. Il segnale può essere amplificato per il fatto che viene aumentata l'eccitazione della bobina primaria 14. L'unico limite per tale incremento è la saturazione dell'ancora. Per escludere influssi di disturbo, il manicotto 2 è realizzato in materiale non magnetico, cioè in materiale non magneticamente conduttore. L’influenza del campo magnetico 25, 26 generato dalla bobina primaria 14 è dovuto quindi esclusivamente all'ancora 12. Può essere anche conveniente di realizzare il manicotto 2 di un materiale non elettricamente conduttore per evitare l'induzione di correnti parassite che potrebbero dar luogo a campi magnetici parassiti o di disturbo.

Da quanto sopra esposto si rileva che sussistono delle esigenze molto importanti nei riguardi della libertà di gioco dei cuscinetti 1B, 19 in senso assiale. Uno spostamento dell'ancora 12 dovuto ad un gioco assiale nei cuscinetti 18, 19 dafalsa

rebbe infatti luogo alla /indicazione di un momento torcente. Per ridurre le esigenze relative alla libertà di gioco dei cuscinetti 18, 19 è passibile, come rappresentato nella figura 5, prevedere un dispositivo di compensazione che presenta un secondo gruppo di bobine 28 sostanzialmente i— dentico al primo gruppo di bobine 13. Questa seconda disposizione di bobine presenta una bobina primaria 29 e due bobine secondarie 30, 31 che sono disposte su un comune portabobine 32. Sull'albero è disposta una seconda ancora 27, che nella condizione normale si estende simmetricamente nelle due bobine secondarie 30, 31 del secondo gruppo di bobine 28. Il primo gruppo di bobine 13 ed il secondo gruppo di bobine 28 sono collegati fra loro da un sopporto comune 33. Il sopporto comune 33 garantisce che la distanza assiale fra il primo gruppo di bobine 13 ed il secondo gruppo di bobine

28 sia mantenuta sempre costante. Il secondo gruppo di bobine 28 rileva insieme all'ancora 27 se l'albero 1 si è spostato assialmente rispetto ai gruppi di bobine 13, 28 oppure no. Se l'albero 1 si sposta assialmente, viene disturbata la ripartizione simmetrica del campo magnetico nel secondo gruppo di bobine 28. Analogamente , viene anche disturbata la distribuzione simmetrica del campo nel primo gruppo di bobine 13. Se nei due gruppi di bobine si verificano gli stessi disturbi, ciò costituisce un'indicazione che il segnale risultante nel primo gruppo di bobine 13 è stato causato da uno spostamento assiale dell'albero 1 e non da un momento torcente applicato all'albero. Mediante adatte connessioni elettriche è quindi possibile compensare anche i falsi segnali derivanti da uno spostamento assiale.

La figura 6 illustra un'ulteriore forma di realizzazione di un gruppo di bobine per il rilevamento del movimento dell'ancora. Le parti corrispondenti a quelle delle figure 1 a 5 sono indicati con numeri di riferimento aumentati di 100. La bobina primaria 114 è disposta intorno al ramo mediano di un giogo 34 in forma di E, mentre le due bobine secondarie 115, 116 sono disposte intorno ai due rami esterni del giogo.

L'ancora 112 si estende in corrispondenza del ramo mediano 43 del giogo con un traferro costante 42 e presenta rispetto ai due rami esterni 44, 45 traferri indicati con 35, 36. Spostando l 'ancora nella direzione della freccia A variano in sensi contrari i due traferri 35, 36. La bobina primaria 114 induce un campo magnetico che attraversa il traferro 42 e attraverso l 'ancora 114, i traferri 35, 36 e i due rami esterni 44, 45 del giogo viene condotto attraverso le bobine 115, 116. In questo caso il flusso complessivo del campo magnetico viene condotto permanentemente attraverso le due bobine secondarie 115, 116. Mediante variazione dei traferri 35, 36 è però possibile variare la resistenza magnetica del circuito magnetico costituito dall'ancora 112, dai traferri 35 e 36 e dal giogo 34 in forma di E per cui, rimanendo costante il campo magnetico, varia il flusso magnetico attraverso le due bobine secondarie 115, 116 e conseguentemente la tensione in esse indotta. Se, ad e— sempio, l'ancora 112 si sposta verso destra, il traferro di destra 36 si riduce e il traferro di sinistra 35 aumenta. Per conseguenza, attraverso la bobina secondaria 116 fluisce un flusso magnetico più intenso di quello che fluisce attraverso la bobina secondaria 115. Conseguentemente aumenta la tensione indotta nella bobina secondaria 116. Dimensionando opportunamente i due traferri 35, 36 la resistenza del circuito magnetico viene praticamente determinata esclusivamente da due traferri. Pertanto è possibile con buona approssimazione realizzare un comportamento lineare delle tensioni in funzione del movimento dell'ancora 112 nella direzione della doppia freccia A.

La figura 7 illustra un'ulteriore possibilità di compensazione di influssi che potrebbero essere causati da un gioco assiale nei cuscinetti 18, 19. Per evitare che influssi magnetici provenienti dall'esterno possano penetrare nel gruppo di bobine 13, tutto il gruppo di bobine è circondato da un involucro 37. Questo involucro è fissato sul manicotto 2 rispettivamente sull'albero 1 in modo da non poter ruotare e da non potersi spostare assialmente. Per compensare gli spostamenti assiali del gruppo di bobine 13 rispetto al manicotto 2, l'involucro 37 presenta un traferro di compensazione 38. Questo traferro si estende in direzione periferica e suddivide l 'involucro in due semi-involucri 39, 40. La parte rimanente di questo esempio di realizzazione corrisponde a quanto illustrato nella figura 3.

L'effetto di compensazione derivante da questo involucro è comprensibile dall 'esame delle figure 8a e 8b. In condizioni normali, cioè senza uno spostamento relativo fra il gruppo di bobine 13ed il manicotto E dovuto ad un gioco assiale, nella posizione neutra sia l'involucro 37 che l 'ancora 12 sono disposti simmetricamente rispetto alla bobina primaria 14 ed alle bobine secondarie 15, 16. Nella bobina secondaria di sinistra 15 un ambito a viene attraversato dal campo magnetico. Nella bobina secondaria 16 di destra un ambito b viene attraversato dal campo magnetico. I due ambiti a e b hanno la stessa ampiezza per cui nelle due bobine secondarie 15, 16 lo stesso numero di spire viene attraversato dal campo magnetico. Poiché anche l 'involucro 37 è disposto simmetricamente rispetto alla bobina primaria 14, si ottiene complessivamente un campo magnetico simmetrico. La resistenza magnetica nei due circuiti intorno alle due bobine secondarie è pertanto uguale.

Se ora si sposta il gruppo di bobine 13 per effetto di un gioco assiale nei cuscinetti 18, 19 rispetto al manicotto 2, si verifica non soltanto un movimento relativo rispetto all'ancora 12, ma anche rispetto all'involucro 37. Ad esempio, l'ancora penetra più profondamente, precisamente su un ambito a' nella bobina secondaria 15, mentre la profondità di penetrazione nella bobina secondaria 16 di destra viene ridotta. Ciò comporterebbe normalmente un aumento della tensione indotta nella bobina secondaria 15 di sinistra, mentre la tensione indotta nella bobina secondaria di destra 16 verrebbe ridotta. Contemporaneamente, però anche l'involucro 37 è stato spostata verso sinistra rispetto al gruppo di bobine per cui la metà destra 40 dell'involucro viene avvicinata alla bobina primaria. La resistenza del circuito magnetico che passa attraverso la metà di destra dell'involucro è pertanto più piccola della resistenza del circuito magnetico che passa attraverso la metà di sinistra 39. Ciò ha per effetto che nella bobina secondaria 15 di sinistra un numero maggiore di spire viene attraversato dal campo magnetico. Il flusso magnetico nella bobina secondaria 16 di destra è però maggiore a causa della minore resistenza magnetica per cui nella bobina-secondaria 16 di destra viene indotta la stessa tensione, sebbene in questo caso soltanto un numero minore di spire venga attraversato. Con un adeguato dimensionamento viene indotta, anche con uno spostamento assiale del gruppo di bobine 13 rispetto al manicotto 2, la stessa tensione nelle due bobine secondarie quando l'albero 1 non è sottoposto ad alcun momento torcente.

Claims (15)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo per la misurazione di un momento torcente, comprendente un albero avente un tratto di diametro ridotto, un manicotto collegato all'albero sui due lati del tratto di diametro ridotto in modo da non poter ruotare e da non potersi spostare assialmente e portante un'ancora che si sposta in direzione assiale per effetto di una torsione delle due estremità del manicotto l'una rispetta all'altra e modifica un campo elettrico e/o magnetico ed un dispositivo per il rilevamento della variazione di campo, caratterizzato dal fatto che il manicotto (2) è suddiviso assialmente in due parti (A, 5) e che l'ancora (12) è fissata ad un'estremità (10) di una linguetta (6, 7), la cui altra estremità (8, 9) è fissata alle due parti del manicotto.
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che la linguetta (6, 7) si estende sostanzialmente fra le parti del manicotto (4, 5) ed il suo asse longitudinale nella posizione di riposo giace in un piano disposto perpendicolarmente all'asse dell'albero (1).
3. 3. Dispositivo seconda le rivendicazioni 1 o 2, caratterizzato dal fatto che il collegamento della linguetta (6, 7) con ciascuna parte del manicotto (4, 5) viene effettuato tramite un ponticello (8, 9) che si estende almeno parzialmente in direzione periferica.
4. 4. Dispositivo secondo le rivendicazioni 1 a 3, caratterizzato dal fatto che sono previste almeno due linguette uniformemente distribuite in direzione periferica (6, 7), che portano l'ancora (12).
5. 5- Dispositivo secondo una delle rivendicazioni 1 a 4, caratterizzato dal fatto che il manicotto (2) è costituito da un materiale non magnetico.
6. 6. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni 1 a 5, caratterizzato dal fatto che le parti del manicotto (4, 5) e la linguetta (6, 7) sono realizzate in un sol pezzo.
7. 7. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni 1 a 6, caratterizzato dal fatto che il dispositivo per il rilevamento della variazione di campo comprende almeno una bobina (14, 15, 16) che è sopportata rispetto al manicotto (2) in modo da non potersi spostare assialmente e da non poter ruotare, in particolare con l'impiego di cuscinetti (18, 19) esenti da gioco il cui anello interno (20) è disposto sul manicotto (2) ed il cui anello esterno (21) è disposto in un portabobine (17).
8. 8. Dispositivo per la misurazione di un momento torcente comprendente un albero che presenta un tratto di diametro ridotto, un manicotto che è collegato con l'albero sui due lati del tratto di diametro ridotto in modo da non poter ruotare e da non potersi spostare assialmente, e porta un'ancora che per effetto della torsione delle due parti del manicotto l'una rispetto all'altra, si sposta in direzione assiale e varia un campo elettrico e/o magnetico e un dispositivo per il rilevamento della variazione di campo in particolare secondo una delle rivendicazioni 1 a 7, caratterizzato dal fatto che il dispositivo per il rilevamento della variazione di campo presenta una bobina primaria (14) che genera un campo magnetico e due bobine secondarie (15, 16) ciascuna delle quali genera un segnale di uscita e dal fatto che l'ancora (12) per effetto di un suo spostamento assiale varia l'accoppiamento magnetico fra la bobina primaria (14) e le bobine secondarie (15, 16).
9. 9. Dispositivo secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che la bobina primaria (14) circonda il manicotto (2) in corrispondenza dell'ancora e che su ogni lato della bobina primaria (14) è disposta una delle bobine secondarie (15, 16) e dal fatto che l'ancora (12) è disposta almeno in parte all'interno della bobina primaria (14) ed è costituita da materiale magneticamente conduttore.
10. 10. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni 1 a 9, caratterizzato dal fatto che sull'albero (1) è disposta una seconda ancora (27) non spostabile assialmente che varia l'accoppiamento magnetico in un secondo gruppo di bobine (28) comprendente una bobina primaria (29) e due bobine secondarie (30, 31) per effetto del movimento dell'albero (1) e dal fatto che il secondo gruppo di bobine (28) è collegato al primo gruppo (13) con una distanza assiale costante.
11. 11. Dispositivo secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che la bobina primaria (114) é disposta sul ramo centrale (43) di un nucleo (34) in forma di E e che le due bobine secondarie (115, 116) sono disposte sui due rami esterni (44, 45) del nucleo e dal fatto che l'ancora (112) é disposta con un traferro costante (42) rispetto al ramo centrale (43) e fra i due rami esterni (44, 45) del nucl eo.
12. 12. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni 1 a 11, caratterizzato dal fatto che le bobine (14, 15, 16) del dispositivo per il rilevamento della variazione di campo sono circondate da un involucro (37) magneticamente conduttore.
13. 13. Dispositivo secondo la rivendicazione 12, caratterizzato dal fatto che l'involucro (37) è collegato in modo da non potersi spostare assialmente con il manicotto (2) e presenta almeno un traferro di compensazione (38) che nel caso di spostamento assiale del gruppo di bobine (13) rispetto al manicotto (2) varia l'accoppiamento magnetico fra la bobina primaria (14) e le bobine secondarie (15, 16) in senso contrario rispetto all'influsso ldovuto all' ancora.
14. 14. Dispositivo secondo la rivendicazione 13, caratterizzato dal fatto che il traferro di compensazione (38) è formato da una fessura nell'involucro (37) in corrispondenza della bobina primaria (14) .
15. 15. Dispositivo secondo la rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto che il traferro (38) è largo in senso assiale almeno quanto la bobina primaria (14)