DE2015513A1 - Method and device for measuring the relative displacement of two rotatable bodies - Google Patents

Description

the English Electric Company Limited, London, England.the English Electric Company Limited, London, England.

Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Relativversetzung zweier drehbarer KörperMethod and device for measuring the relative displacement two rotatable bodies

" V"V

Die Erfindung befaßt sich mit der Messung der RelatiwerSetzung zweier Körper, die relativ zueinander um eine einzige Achse drehbar gelagert sind.The invention is concerned with the measurement of the relation two bodies that are rotatably mounted relative to one another about a single axis.

Oemäß der Erfindung wird das Verfahren zur Messung der Relativrereetzung in einer bestimmten Richtung von zwei relativ zueinander um eine einzige Aohse drehbaren Körpern in der ^eIse durchgeführt, daß an einem Körper wenigstens ein Bezugspunkt angebracht wird und auf dem anderen Körper wenigstens eine erste und eine zweite Bezugslinie definiert werden, derart, daß der Bezugspunkt während der Drehung Jede Bezugslinie durchläuft und die Intervalle zwisohen dem Durohlauf des Bezugspunkt durch eine erste Bezugslinie und eine zweite Bezugslinie ▼on der zu messenden Versetzung abhängig ist und daß eine bistabile Stufe duroh diese Durchgänge des Bezugspunkte« in ihren ersten bzw. zweiten Zustand geschaltet wird, wobei das Impuls tastverhältnis der bistabilen Stufe proportional der asuAccording to the invention, the method for measuring the relative restoration in a specific direction of two bodies rotatable relative to one another about a single axis in the sleeve carried out that at least one reference point is attached to one body and at least one on the other body first and second reference lines are defined such that the reference point passes through each reference line during rotation and the intervals between the duration of the reference point are defined by a first reference line and a second reference line ▼ depends on the displacement to be measured and that a bistable stage through these passages of the reference point «in their first or second state is switched, the pulse duty cycle of the bistable stage being proportional to the asu

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»essenden Versetzung ist. Dies ergibt zwei Vorteile: erstens kann die Versetzung im wesentlichen kontinuierlich während der Drehung überwacht werden, indem mehrere Bezugspunkte und/oder erste und zweite Bezugslinien benutzt werden. Zweitens wird die Messung durch Benutzung einer bistabilen Stufe in einer Form geliefert, die bei Bedarf zur Darstellung oder automatischen Weiterverarbeitung und überwachung benutzt werden kann,»Eating posting is. This has two advantages: firstly the displacement can be monitored essentially continuously during the rotation by using several reference points and / or first and second reference lines are used. Second, by using a bistable stage in one, the measurement is made Supplied in a form that can be used for display or automatic further processing and monitoring if required,

Ii ist vorteilhaft, mehrere Bezugspunkte zu benutzen als mehrere •ret· und zweite Bezugslinien und zwar aus Gründen der Einfachheit. Es können Jedoch auch mehrere Bezugspunkte in Verbindung mit mehreren ersten und zweiten Bezugslinien benutzt werden. Dann ist die wirksame Zahl von Bezugspunkten das Produkt der ™ tatsächlichen Zahl von Bezugspunkten und ersten und zweiten Bezugslinien.Ii is advantageous to use more than one reference point • ret · and second reference lines for the sake of simplicity. However, several reference points can also be connected can be used with multiple first and second reference lines. Then the effective number of reference points is the product of ™ actual number of reference points and first and second Reference lines.

Die Erfindung sieht außerdem Mittel zur Durchführung des Verfahrens vor. Vorzugsweise werden die Bezugspunkte und Bezugslinien durch Magnete bzw. Drahtschleifen definiert. Die Schleifen sind In Gegensinn geschaltet und die bistabile Stufe besitzt einen ausgeglichenen Eingang, d.h. sie wird in ihrem ersten und zweiten Zustand durch Signale geschaltet, die den Triggerpegel im gleir Oben Abstand von der NuIlinie über- bzw. unterschreiten. Vorzugsweise ist auch der Ausgang ausgeglichen und geglättet, um das gewünschte Ausgangssignal zu liefern.The invention also provides means for performing the method. Preferably the reference points and reference lines defined by magnets or wire loops. The loops are switched in opposite directions and the bistable stage has one balanced input, i.e. it is switched in its first and second state by signals that have the same trigger level Above or below the distance from the zero line. Preferably, the output is also balanced and smoothed to accommodate the to deliver the desired output signal.

Das System kann mehrfach ausgenutzt werden, um eine Zahl von Versetzungen gleichzeitig zu liefern. Es können auch Vlbrationen Überwacht werden·The system can be used multiple times to provide a number of displacements at the same time. Vlbrations can also be used Be monitored·

Der oder Jeder Bezugspunkt kann physikalisch in zwei getrennte Punkte aufgespaltet werden, wobei'nur die Durchgänge eines dieser Punkte an der ersten Bezugslinie und des zweiten an der aweiten Bezugslinie festgestellt werden· Der Bezugspunkt bleibtThe or each reference point can be physically split into two separate points, whereby only the passages of one of these points are determined on the first reference line and the second on the second reference line · The reference point remains

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jedoch ein einziger Bezugspunkt und diese physikalische Aufspaltung führt zu einer Verdopplung der Zahl physikalischer Punkte und erhöhten Ungenaulgkeiten infolge Toleranzen bei der Anordnung der Bezugspunkte und Linien. Wenn die physikalischen Bezugspunkte in Längsrichtung im Abstand liegen, können Fehler außerdem durch Torsionswirkungen eingeführt werden.however, a single reference point and this physical splitting leads to a doubling of the number of physical ones Points and increased inaccuracies due to tolerances in the Arrangement of the reference points and lines. If the physical reference points are spaced apart in the longitudinal direction, errors can occur can also be introduced by torsional effects.

Nachstehend werden in Verbindung mit der Zeichnung mehrere Htfleyeteme beschrieben. Weitere sind in der Patentanmeldung der Anmelderin beschrieben, die gleichzeitig mit vorliegender Anmeldung unter Beanspruchung der gleichen Prioritäten eingereicht wird«.Several are listed below in conjunction with the drawing Htfleyeteme described. More are in the patent application by the applicant, which is filed at the same time as the present application, claiming the same priorities «.

Im einzelnen zeigen in der Zeichnung: ™In detail show in the drawing: ™ Fig. 1 ein allgemeines Blockschaltbild einer AusfUhrungsform1 shows a general block diagram of an embodiment

zur Messung einer axialen Versetzung, Fig. 2 in größerem Maßstab eine Ansicht eines Teils von Fig.lfor measuring an axial displacement, Fig. 2 shows on a larger scale a view of part of Fig.l

zusammen mit verschiedenen Wellenformen, FIgOA und JB ins einzelne gehende Schaltbilder, Fig. 4 eine Abwandlung dieser AusfUhrungsform, Fig. 5 eine weitere Abwandlung dieser AusfUhrungsform, Fig. 6 eine AusfUhrungsform nur Messung der radialen Versetzungen,together with various waveforms, FIgOA and JB detailed circuit diagrams, 4 shows a modification of this embodiment, 5 shows a further modification of this embodiment, 6 shows an embodiment only measuring the radial displacements,

Flg. 7 eine Abwandlung dieser Ausführungsform, Fig. 8 eine AusfUhrungsform zur Messung mehrerer verschiedenerFlg. 7 shows a modification of this embodiment, 8 shows an embodiment for measuring several different ones

Versetzungen. M Dislocations. M.

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Oemäß Fig.l trägt eine Welle IO eine Hülse 11 aus nichtmagnetischem Werkstoff, in der mehrere zylindrische Magnete 12 radial eingebettet sind, die im gleichen Winkelabstand angeordnet sind. Ein Fühler 15 1st in der Nähe der Hülse 11 angeordnet und dieser speist einen Vorverstärker 14, der seinerseits einen Regelverstärker 15 speist, der von einem Verstärker 16 und einer negativen Rückkopplung 17 gebildet wird, die einen Thermistor enthält· Dieser Regelverstärker ■peist eine ausgeglichene Trlggersohaltung 19, die von einem Verstärker 20 und einer positiven Rückkopplung gebildet wird, die Widerstände 21 und 22 enthält. Der Ausgang der TrIggersohaltung wird über eine Glattungsstufe 23 einem Meßgerät zugeführt.Oemäß Fig.l carries a shaft IO a sleeve 11 made of non-magnetic material in which several cylindrical magnets 12 are embedded radially, which are arranged at the same angular distance. A sensor 15 is located near the sleeve 11 arranged and this feeds a preamplifier 14, which in turn feeds a control amplifier 15 of a Amplifier 16 and a negative feedback 17 is formed, which contains a thermistor · This control amplifier ■ Peist a balanced Trlggersohaltung 19 of an amplifier 20 and a positive feedback comprising resistors 21 and 22 is formed. The output of the TrIggersohaltung is via a smoothing stage 23 to a measuring device fed.

Xm folgenden wird auf Fig.2 der Zeichnung bezuggenommen. Der Fühler 13 ist im oberen Teil dieser Zeichnung ersichtlich. Er besteht aus zwei Haarnadelschleifen 30 und 31* deren Breite etwa gleich dem Durchmesser der Enden der Magnete 12 ist und die in entgegengesetzten Wicklungssinn geschaltet sind. Wenn sich die Welle 10 dreht, wandern die Magnete 12 längs des Pfades 32 und induzieren Ausgangsimpulse in den Schleifen 30 und 31, wenn sie unter diesen Schleifen hindurchlaufen. So wird der Impuls 35, der in der Wellenform V_g in Fig.2 dargestellt ist und aus einem positiven Zug besteht, dem ein negativer Zug folgt, durch einen Magneten induziert, der unter der Schleife 30 durchtritt. Ein Impuls 36, der etwa die gleiche Gestalt besitzt wie der Impuls 35 Jedoch umgekehrtes Vorzeichen, wird induziert, wenn der gleiche Magnet unter der Schleife 31 hindurchläuft. Ein dem Impuls 35 identischer Impuls 37 wird in der Schleife 30Reference is made to FIG. 2 of the drawing below. The sensor 13 can be seen in the upper part of this drawing. It consists of two hairpin loops 30 and 31 * whose width is approximately equal to the diameter of the ends of the magnets 12 and which are connected in opposite directions of winding. As shaft 10 rotates, magnets 12 travel along path 32 and induce output pulses in loops 30 and 31 as they pass under those loops. Thus, the pulse 35, which is shown in the waveform V _g in FIG. 2 and consists of a positive pull followed by a negative pull, is induced by a magnet which passes under the loop 30. A pulse 36, which has approximately the same shape as the pulse 35 but with the opposite sign, is induced when the same magnet passes under the loop 31. A pulse 37 identical to pulse 35 is generated in loop 30

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durch den nächsten Magneten Induziert, der unter dem Fühler IjJ hindurchläuft usw.. Die Wellenform Vg, welche durch diese. Impulse erzeugt wird, wird durch die Verstärker 14 und 15 verstärkt und einer abgeglichenen Triggerschaltung 19 zugeführt, deren Triggerpegel, die mit +V und -V bezeichnet sind, einen gleichen Abstand von der NuIlinie aufweisen. Der Ausgang dieser Triggerstufen wird daher von einer Rechteokwelle Λ2 gebildet, die ihren Wert bei jedem Impuls 25,36,37 der Wellenform V_e einmal ändert.Induced by the next magnet passing under the feeler IjJ, etc. The waveform Vg passing through this. Pulses is generated, is amplified by the amplifiers 14 and 15 and fed to a balanced trigger circuit 19, the trigger levels of which, denoted by + V and -V, are equidistant from the zero line. The output of these trigger stages is therefore formed by a square wave Λ2, which changes its value once _{for each pulse 25,36,37 of the waveform V e.}

Hierbei muß berücksichtigt werden, daß die Zeit zwischen zwei gleichen Impulsen, z.B. den Impulsen 35 und 37* d.h. die gesamte Periode der Welle 42 jene Zeit darstellt, während der die Welle 10 die Magnete 12 umfeinen Schritt um die Welle führt und diese Zeit ist demnach abhängig von. der Drehzahl der Welle. Ferner stellt der positive Teil der Wellenform 42 Jene Zeit darβ während der einer der Magnete 12 zwischen den beiden Sohleifen 30 und 31 wandert. Diese letztere Zeltperiode ändert sich mit einer j bewegung der Welle 10. .It must be taken into account here that the time between two identical pulses, for example pulses 35 and 37 *, ie the entire period of shaft 42, represents the time during which shaft 10 leads magnets 12 around the shaft and this time is accordingly depending on. the speed of the shaft. Furthermore, the positive part of the waveform 42 represents the time β during which one of the magnets 12 migrates between the two soles 30 and 31. This latter tent period varies 10th with a j movement of the shaft.

Die Zeitperiode vergrößert sich, wenn die Welle gemäßThe time period increases when the wave is in accordance with

reohts -reohts -

Flg.l nach / bewegt wird, wodurch der Pfad der Magnete 12Flg.l is moved to /, whereby the path of the magnets 12

von der Linie 32 beispielsweise auf die Linie 32° gebracht wird. Diese Zeit 1st wiederum abhängig von der Drehzahl der Welle. Durch weitgehende Olättung der Welle 42 zwecks Auffindung des Mittelwertes können die Wirkungen der Drehzahl der Welle auf diese beiden Zeiten ausgelöscht werden und der Mittelwert ist direkt proportional der¹*⁶? Versetzung der Welle«is brought from line 32 to line 32 °, for example. This time is in turn dependent on the speed of the shaft. By largely oiling the shaft 42 in order to find the mean value, the effects of the speed of the shaft on these two times can be canceled out and the mean value is directly proportional to the ¹ * ⁶ ? Displacement of the wave "

Aus der Wellenform V₃gemäß Fig.2 ergibt sich, daß Oberwellen vorhanden sind, z.B. Oberwellen 38 zwisohen den Impulsen 35,36 und 37· Um zu verhindern, daß diese Oberwellen eine fehlerhafte Trigferung der Triggerstufe 19 bewirken, müssen die Trigger-The waveform V ₃ according to FIG. 2 shows that there are harmonics, e.g. harmonics 38 between the pulses 35, 36 and 37.

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pegel +V und -V in einen bestimmten Abstand von der Nullinie liegen. Dies führt dazu, daß die Triggerschaltung 19 an den Punkten 40 und 41 getriggert wird, die beträchtlich gegenüber den Nulldurchgang der Impulse 35 und 36 versetzt liegen und ea ■lnd diese NulldurchgÄnge, die dem Augenblick entsprechen« an den die Magnete 12 exakt unter den Schleifen 30 und 31 liegen. line Xnderung der Wellendrehzahl fuhrt zu einer Änderung der Oeitalt der Impulse 35#36,37· Da Jedoch der Impuls % die gleiche Form wie der Impuls 35 hat, wenn auch mit umgekehrter PoIaritSt und da die beiden Triggerpegel den gleichen Abstand von der Mullini· besitzen, wird das Zeitintervall zwlsohen dem NuIldurohgmng des Impulses 35 und dem Triggerpunkt 40 gleloh dem Zeitintervall zwischen dem Nulldurohgang des Impulses 36 und den Triggerpunkt 41· Infolgedessen vermindern selbst beträchtliohe Änderungen der Gestalt dieser Impulse nicht die Genauigkeit des Systems. Bs 1st außerdem zweckmäßig, Absohnitte der Impulse 35#36 und 37 zwischen den positiven und negativen Extremwerten zu besitzen, die annähernd gradlinig verlaufen. Dies wird durch geeignete Einstellung der Breite der Schleifen 30 und 31 inbezug auf den Durohmesser der Magnete 12 erreicht.level + V and -V are a certain distance from the zero line. This results in the trigger circuit 19 being triggered at points 40 and 41 which are considerably offset from the zero crossing of the pulses 35 and 36 and these zero crossings, which correspond to the instant at which the magnets 12 are exactly below the loops 30 and 31 lie. line Xnderung shaft speed leads to a change in the Oeitalt of the pulses 35 # 36,37 · Since, however,% has the same shape as the pulse 35 of the pulse, · have the same distance from the Mullini albeit with reverse PoIaritSt and since the two trigger level , the time interval between the zero duration of pulse 35 and trigger point 40 will be equal to the time interval between the zero duration of pulse 36 and trigger point 41. As a result, even significant changes in the shape of these pulses will not reduce the accuracy of the system. It is also expedient to have separations of the pulses 35 # 36 and 37 between the positive and negative extreme values, which run approximately in a straight line. This is achieved by suitable adjustment of the width of the loops 30 and 31 in relation to the durometer of the magnets 12.

Xn Flg.3 1st die Schaltung des Syteme nach Fig.l im einzelnen dargestellt. Das Signal V₃ wird in den Vorverstärker 14 Über swei Kontakte eines Dreikontakt-Dreiwegsohalters 50 eingegeben (der dritte Kontakt befindet sloh am anderen Ende der Schaltung am Meßgerät 24). Ein Standardbezugssignal von z.B. 50 mV bei Mttsfrequens wird Über die Leitungen 51 geliefert und kann an* stelle des Signals Vj₃ dem Vorverstärker 14 zu Elch« bzw. überwachung«zwecken zugeführt werden. Eine Schaltung 52 erlaubt die Nulleinstellung des Eingangs des Vorverstärkers 14. Der Vorverstärker besitzt einen negativen RUokkopplungswldtrstandXn Flg.3 the circuit of the system according to Fig.l is shown in detail. The signal V ₃ is input to the preamplifier 14 via two contacts of a three-contact three-way holder 50 (the third contact is located at the other end of the circuit on the measuring device 24). A standard reference signal of, for example, 50 mV at Mttsfrequens is supplied via the lines 51 and can be fed to the preamplifier 14 for purposes of monitoring or monitoring in _{place of the signal Vj 3.} A circuit 52 allows the input of the preamplifier 14 to be set to zero. The preamplifier has a negative feedback loop resistance

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Der Vorverstärker 14 speist einen Regelverstärker 15* der über einen nicht-polarislerten Tantalkondensator 54 an die Triggerschaltung 19 angeschaltet 1st. Der Eingang dieser Triggerschaltung besitzt daher keine Gleichstromkomponente!!. Die positive Rückkopplung erfolgt über den Widerstand 21 und die Triggerpegel +V und -V (Fig.2) können über den Stellwideretand 22 eingestellt werden. Der Ausgang dieser Triggerstufe wird über die Glättungsstufe 2}, die einen nicht-polarlsierten Tantalkondensator 55 enthält, dem Meßgerät 24 zugeführt» Diese Omttungsstufe enthält den dritten Kontakt des Schalters 50, dar benutzt werden kann« um eine von zwei Skalen für das Meßgerät auszuwählen* Die andere Seite des Meßgerätes ist an einen einstellbaren Abzapfpunkt eines Widerstands-Spannungsteilers 56 angeschlossen ρ um eine Einstellung des Nullpunktes zu ©möglichen.The preamplifier 14 feeds a control amplifier 15 * the via a non-polarized tantalum capacitor 54 to the Trigger circuit 19 switched on 1st. The input of this trigger circuit therefore has no direct current component !!. The positive feedback takes place via the resistor 21 and the trigger levels + V and -V (FIG. 2) can be set via the variable resistor 22. The output of this trigger stage is about the smoothing level 2}, which is a non-polarized Contains tantalum capacitor 55, fed to the measuring device 24 »This Omttungsstufe contains the third contact of switch 50, can be used to select one of two scales for the meter * The other side of the meter is on one adjustable tapping point of a resistance-voltage divider 56 connected ρ to allow an adjustment of the zero point to ©.

01· Schaltung kann natürlich in verschiedener Weise abgewandelt werden, Z.B. kann, indem das Signal von dem Verstärker 16 nach άβα positiven Eingang des Verstärkers 20 geleitet wird, anstelle «8 an seinen negativen Eingang zu legen, die Grüße des Kondensators 54 auf 2,2/u? vermindert.werden« Da dl® Büeklsopplung über den Widerstand 21 natürlich noch nach dem positiven Eingang geführt sein muß, wird hierdurch der negative Eingang frei, der alt einer Schaltung 52 anstelle mit Erde verbunden sein kann. Der mittlere Pegel der Triggerspannungen des Verstärkers 14 kann dann leicht eingestellt werden. Es hat sich außerdem gezeigt, daßdi» Rechteekforra der Wellenform verbessert werden kann, indem •in kleiner Kondensator von 600 pP parallel zu dem Widerstand 21 geschaltet wird. Dies vermindert die Frequenzabhängigkeit der Sohaltung. Der Ausgang kann außerdem welter geglättet werden, wenn dies z.B. bei Zuführung nach einem Datenschreiber erforderlioh ist.01 · Circuit can of course be modified in various ways can, for example, by the signal from the amplifier 16 after άβα positive input of the amplifier 20 is passed, instead «8 to put on its negative input, the greetings of the capacitor 54 to 2.2 / u? reduced. «Da dl® Büekl coupling via the resistor 21, of course, after the positive input must be performed, this frees the negative input, which can be connected to a circuit 52 instead of to ground. The mean level of the trigger voltages of the amplifier 14 can then be easily adjusted. It has also been shown that the waveform's rights can be improved by adding • in small capacitor of 600 pP in parallel with the resistor 21 is switched. This reduces the frequency dependence of the so posture. The output can also be smoothed further, if this is necessary e.g. when feeding to a data recorder.

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Eine weitere Eich- und Uberwachungsfunktion kann erhalten werden, indem zwei zusätzliche Schleifen 60 und 61, wie aus Pig.4 ersichtlich, in den Fühler 13 eingefügt werden. Durch Änderung des Eingangs des Vorverstärkers 14 von den Schleifen 30 und Jl nach den Schleifen 60 und 61 wird die Welle scheinbar um einen Betrag versetzt., der durch die Geometrie der Schleifen 30,31,60 und 6l festgelegt ist.A further calibration and monitoring function can be obtained by adding two additional loops 60 and 61 as out Pig. 4 can be seen in the sensor 13. By changing the input of the preamplifier 14 from the loops 30 and Jl after loops 60 and 61 the wave becomes apparent offset by an amount, which is determined by the geometry of the loops 30,31,60 and 6l.

Die Magnete 12 können natürlich auch direkt in der Welle eingebettet werden, anstatt in einer getrennten Hülse. Bei Anwendung einer Hülse oder einer Welle aus nicht-ferromagnetischem Material können sie in Paßlöchern mit relativ engem Paßsitz durch einen hochtemperaturfesten Kleber festgelegt werden* Bei Anwendung einer Hülse oder einer Welle aus magnetischem Werkstoff können die Magnete in nicht-magnetischen Stopfen, z.B. aus rostfreiem Stahl, fixiert werden, die in Gewindelöcher der Hülse oder der Welle eingeschraubt werden. Die äußeren Enden der Magnete können flach sein und mit der Oberfläche der Hülse oder der Welle abschließen. Sie können jedoch angespitzt sein, um das hiervon ausgehende Magnetfeld zu konzentrieren. Eine Schleifbearbeitung oder eine ardere spanabhebende Bearbeitung der Magnete kann jedoch ihre Stärke beeinträchtigen.The magnets 12 can of course also be embedded directly in the shaft instead of in a separate sleeve. When applied a sleeve or a shaft made of non-ferromagnetic material, they can be in fitting holes with a relatively tight fit fixed by a high-temperature-resistant adhesive made of stainless steel, which are screwed into the threaded holes of the sleeve or the shaft. The outer Ends of the magnets can be flat and flush with the surface of the sleeve or shaft. However, they can be sharpened to concentrate the magnetic field emanating from it. However, grinding or other machining of the magnets can affect their strength.

Fig.5 zeigt eine abgewandelte AusfUhrungsform der Magnete 12. Bei dieser AusfUhrungsform sind die Magnete 12 in Gestalt vorspringender Kerne aus Magnetmaterial in die Welle 10 eingesetzt, die ebenfalls aus magnetischem Werkstoff besteht und diese Kerne werden durch eine Erregerspule 65 und ein Weicheisenjoch 66 erregt, das, wie in der Zeichnung dargestellt, angeordnet ist. Stattdessen könnte auch ein Permanentmagnetjoch benutzt werden, aber dies würde sich bei hohen Temperaturen zu entmagnetisieren suchen, bei denen der Elektromagnet noch wirksam 1st.5 shows a modified embodiment of the magnets 12. In this embodiment, the magnets 12 are in shape protruding cores made of magnetic material inserted into the shaft 10, which is also made of magnetic material and these cores are excited by an exciting coil 65 and a soft iron yoke 66 arranged as shown in the drawing. A permanent magnet yoke could also be used instead can be used, but this would tend to demagnetize itself at high temperatures at which the electromagnet is still effective 1st.

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Wenn bei der AusfUhrungsform nach Fig.l die Welle radial nach dem,V hin oder von diesem V weg bewegt wird, dann wird die Zeit, die ein Magnet benötigt, um zwischen den beiden Armen des V zu wandern, etwas verlängert bzw. verkürzt. Dies ergibt einen kleinen Fehler. Dieser kann dadurch kompensiert werden, daß ein zweites gleiches V an der diametral gegenüberliegende Stelle an der Welle angebracht wird und das der Durchschnitt der Ablesungen aus den beiden V⁰S gebildet wird. Die Versetzung der Welle auf der Linie, die die beiden V's verbindet, erzeugt entgegengesetzte und etwa gleiche Fehler in den beiden V¹StIf, in the embodiment according to Fig. 1, the shaft is moved radially towards, V or away from this V, then the time that a magnet needs to move between the two arms of the V is somewhat lengthened or shortened. This gives a little mistake. This can be compensated for by adding a second identical V to the diametrically opposite point on the shaft and by averaging the readings from the two V ⁰ S. The displacement of the wave on the line connecting the two V's creates opposite and roughly equal errors in the two V ¹ St

Wenn die Welle radial senkrecht zum Radius des V versetzt wird, dann tritt wiederum ein kleiner Fehler auf und die Zeit, die ein Magnet benötigt, um zwischen den zwei Armen des V hindurchzulaufen, wird etwas vergrößert·- Ein zweites V, welches, wie oben beschrieben, plaziert ist, wird aber In derselben Weise beeinflußt. Wenn jedoch das zweite V umgekehrt ist, so daß die Scheitel der beiden V's nach entgegengesetzten Richtungen weisen, dann bewirkt eine axiale Wellenbewegung entgegengesetzte Einflüsse während einer Radialbewegung senkrecht zu der Linie, die sie verbindet, einen gleichen Einfluß ausübt. So kann die Radialbewegung demgemäß durch diese Anordnung kompensiert werden. Beide Arten von radialen Bewegungen können nicht zusammen kompensiert werden, außer es werden drei V's benutzt. Jedoch erzeugt eine Radialbewegung längs der die gegenüberliegenden V's verbindenden Linie allgemein einen größeren Fehler als die Radialbewegung senkrecht zu dieser Linie und der letztere Fehler kann in gewissen Fällen vernachlässigbar sein. .If the shaft is offset radially perpendicular to the radius of the V, then again a small error occurs and the time it takes a magnet needed to pass between the two arms of the V is enlarged slightly · - A second V, which, as above is described, placed, but is affected in the same way. However, if the second V is reversed so that the Vertices of the two V's in opposite directions point, then an axial wave movement causes opposite influences during a radial movement perpendicular to the line, that unites them exerts an equal influence. So can the Radial movement can accordingly be compensated for by this arrangement. Both types of radial movement cannot be compensated together unless three V's are used. However produced a radial movement along the line connecting the opposite V's generally has a larger error than the radial movement perpendicular to this line and the latter error can can be negligible in certain cases. .

Wenn seitliche Bewegungen der Welle direkt gemessen werden, wie dies weiter unten beschrieben wird, dann können natürlich geeignete Kompeneati ones ignale aus diesen Messungen erlangt und benutzt werden, um die Axialverschlebungsmessung zu korrigieren, die von einen einzigen V erhalten wird.If lateral movements of the shaft are measured directly, like This is described further below, then of course suitable Kompeneati ones ignale can be obtained from these measurements and can be used to correct the axial displacement measurement, obtained from a single V.

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Pig.6 zeigt eins AusfUhrungsform zur Feststellung einer seitlichen Bewegung der Welle 10. Anstelle des Fühlers IJJ nach Fig.l sind zwei Haarnadelsohleifen 80 und 81 an diametral gegenüberliegenden Punkten in der Nähe der Hülse 11 angeordnet, wobei beide Schleifen 80 und 81 parallel zur Achse der Welle verlaufen. Die Zahl der Magnete 12 muß bei dieser AusfUhrungsform ungradzahlig sein. Die Schleifen 80 und 81 sind so gestaltet, daß sie eine Wellenform ähnlich der Wellenform Vg nach Fig.2 ergeben und eine Schaltung speisen, die identisch jener nach Fig.l und 3 ist. Bei dieser Aueftihrungsform wird die seitliche Versetzung der Welle 10 in der Richtung 82 gemessen. Die Bezugslinien bei dieserPig.6 shows an embodiment for determining a lateral movement of the shaft 10. Instead of the sensor IJJ according to Fig.l two hairpin soles 80 and 81 are on diametrically opposed points near the sleeve 11, with both loops 80 and 81 parallel run to the axis of the shaft. The number of magnets 12 must be odd in this embodiment. The loops 80 and 81 are designed so that they give a waveform similar to the waveform Vg of FIG. 2 and feed a circuit which is identical to that of FIGS. At this The lateral displacement of the shaft 10 is the embodiment measured in direction 82. The reference lines on this one

W AusfUhrungsform sind nicht die Mittellinien der Schleifen W embodiment are not the center lines of the loops

80 und 81, sondern die Radiallinien senkrecht zu jenen Linien, d.h. die Linien, die senkrecht zu den Ebenen der Schleifen verlaufen und die Mittellinien der Schleifen schneiden. Die in den Schleifen induzierten Impulse laufen durch Null, wenn die Magnete durch die Bezugslinien hindurchtreten, aber die Stärke dieser Impulse ändert sich, wenn sich die Welle in Querrichtung bewegt. Diese Änderung der Stärke kann kompensiert werden, z.B. dadurch, daß ein geschalteter veränderbarer Abschwächer in dem Verstärker 14 vorgesehen wird, der durch ein Versohiebeausgangssignal von der Triggerschaltung 19 gesteuert wird. Der Wert dieser AusfUhrungsform liegt in der Tatsaohe, daß sie80 and 81, but the radial lines perpendicular to those lines i.e., the lines that are perpendicular to the planes of the loops and intersect the center lines of the loops. In the The pulses induced in the loops pass through zero when the magnets pass through the reference lines, but the strength this momentum changes when the shaft moves in the transverse direction. This change in strength can be compensated for example by providing a switched variable attenuator in amplifier 14 which is controlled by an offset output from trigger circuit 19. The value of this embodiment lies in the fact that it

tk unabhängig von Längsbewegungen der Welle 10 ist, während die Signalstärke und Wellengestalt bei der Ausführungsform nach Fig. 1 in schädlicher Weise durch eine Längsbewegung der Welle beeinträchtigt wird. tk is independent of longitudinal movements of the shaft 10, while the signal strength and wave shape in the embodiment according to FIG. 1 is adversely affected by a longitudinal movement of the shaft.

Qemäß einer Abwandlung der Anordnung nach Fig.6 ist Jede der beiden Schleifen 80 und 81 durch'eine Gruppe von Schleifen und 101 ersetzt, und zwar befinden sich jeweils drei Schleifen in einer Gruppe. Fig.7 zeigt die Oruppen von Schleifen 100According to a modification of the arrangement according to FIG. 6, each of the two loops 80 and 81 are replaced by a group of loops 101 and there are three loops each in a group. 7 shows the groups of loops 100

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und 101 im einzelnen. Allgemein sind m-Schleifen in Jeder Gruppe vorhanden (nach dem Ausführungsbeispiel ist m = >) und der Abstand χ zwischen benachbarten Schleifen in Jeder Gruppe beträgt daher l/m mal dem Abstand zwischen benachbarten Magneten 12. So induzieren die Magnete eine Reihe von im gleichen Abstand zueinander angeordneten Impulsen in den Schleifen Jeder Gruppe mit der m-faehen Frequenz, dio durch eine Einfachschleife erzeugt würde. Die Schleifen Jeder Gruppe Sind, wie dargestellt, in Reihe geschaltet. Außerdem muß der Abstand zwischen den Schleifen der Gruppe 100 und Jenen der Gruppe 101 ein ungradzahliges Vielfaches von x/2 sein, wie durch die Skala am Fuß der Fig.2 angedeutet. Die in der Gruppe der Schleifen 101 induzierten Impulse erscheinen daher in der Mitte zwischen den Impulsen, die in den Schleifen der Gruppe 100 induziert wurden.and 101 in detail. Generally, there are m-loops in each group (according to the embodiment, m =>) and the distance χ between adjacent loops in each group is therefore l / m times the distance between adjacent magnets 12. So the magnets induce a number of the same Impulse spaced from one another in the loops Each group with the m-fold frequency that would be generated by a single loop. The loops of each group are connected in series as shown. In addition, the distance between the loops of group 100 and those of group 101 must be an odd multiple of x / 2, as indicated by the scale at the foot of FIG. The pulses induced in the group of loops 101 therefore appear in the middle between the pulses induced in the loops of group 100.

Diese Anordnung ist äquivalent einer Anordnung, bei der die Zahl der Magnete um den Faktor m multipliziert ist, aber es ergibt eich eine bedeutend einfachere Herstellung. Natürlich wird der Abstand χ tatsächlich unter Bezugnahme auf den Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Magnetfeldern am Radius der Gruppen von Schleifen 100 und 101 berechnet. Der Grenzwert der Schleifenzahl Jeder Gruppe wird durch den Magnetdurchraesserbestimmt. Die Breite einer Jeden Schleife ist vorzugsweise gleich dem Durchmesser des Magneten und χ sollte wenigstens doppelt so groß sein.This arrangement is equivalent to an arrangement in which the number the magnet is multiplied by a factor of m, but it results in a significantly simpler manufacture. Of course it will Distance χ actually referring to the distance between successive magnetic fields on the radius of the groups of Loops 100 and 101 are calculated. The limit of the number of loops Each group is determined by the magnet diameter. The width of each loop is preferably equal to the diameter of the magnet and χ should be at least twice as large.

Fig. 8 zeigt eine Ausführungsform zur gleichzeitigen Messung verschiedener Versetzungen. Die Welle 10 besitzt eine Hülse 11 mit einer ungeraden Zahl radialer Magnete 12, Der Fühler 13 gemäß Fig.1 wird in der Nähe der Hülse 11 getragen und speist eine Schaltung 14,15,19 und 2> und das Meßgerät 24,um die Axialversetzung der Welle anzuzeigen. Zwei Haarnadelschleifen 80 und 81 3ind seitlich der Welle angeordnet und speisen eine Schaltung 82 und 83, um eine Vertikalversetzung der Welle *n-8 shows an embodiment for the simultaneous measurement of different displacements. The shaft 10 has a sleeve 11 with an odd number of radial magnets 12, the feeler 13 according to Figure 1 is worn in the vicinity of the sleeve 11 and feeds a circuit 14,15,19 and 2> and gauge 24 to indicate the axial displacement of the shaft. Two hairpin loops 80 and 81 3 are arranged to the side of the shaft and feed one Circuit 82 and 83, in order to achieve a vertical displacement of the shaft * n-

003886/13 51003886/13 51

zuzeigen. Die Welle 10 besitzt auch einen Bezugssignalgenerator 84, der damit gekuppelt ist und ein Ausgangssignal erzeugt, das die augenblickliche Winkellage der Welle anzeigt. Dieses Ausgangssignal wird einem Synchronfilter 85 zugeführt, der außerdem mit einem Signal vom Ausgang der abgeglichenen Triggerschaltungto show. The shaft 10 also has a reference signal generator 84 which is coupled therewith and generates an output signal which indicates the instantaneous angular position of the shaft. This output signal is fed to a synchronous filter 85, which also with a signal from the output of the balanced trigger circuit gespeist wird, die in der Schaltung 82 enthalten ist. Dieseswhich is included in circuit 82. This

mißt Filter 85/ die Wechselkomponenten des Signals der Schaltungmeasures Filter 85 / the alternating components of the signal of the circuit 82 bei der Qrundfrequenz, die der Drehzahl der Welle entspricht Und »war in Phase und im Quadrat mit dem Signal vom Generator 84. Die Amplituden dieser zwei Komponenten werden auf den Meßgeräten 86 und 87 angezeigt. So wird die Grüße und Phase der Qrundvlbration der Welle 10 in Vertikalrichtung angezeigt. Zwei Haarnadelschleifen 88 und 89, die den Schleifen 80 und 81 entsprechen, sind über und unter der Welle 10 angeordnet. Der Ausgang dieser Schleifen zusammen mit dem Bezugssignal von dem Oenerator 84 wird über die Leitungen 90 einer der Schaltung 82 und 85 entsprechenden Schaltung zugeführt, so daß die seitliche Versetzung der Orundvibration der Welle ebenfalls gemessen wird.82 at the basic frequency, which corresponds to the speed of the shaft And “was in phase and square with the signal from the generator 84. The amplitudes of these two components are displayed on gauges 86 and 87. So will the greetings and phase of the Qrundvlbration of the shaft 10 shown in the vertical direction. Two hairpin loops 88 and 89, corresponding to loops 80 and 81, are disposed above and below shaft 10. The output of these loops along with the reference signal from the Oenerator 84 becomes one of circuit 82 via lines 90 and 85 corresponding circuit supplied so that the lateral Displacement of the orundary vibration of the shaft is also measured.

Vlbrationen der Welle mit harmonischen Frequenzen können ebenso in gleicher Weise gemessen werden. Eine Begrenzung ist lediglich durch die Zahl der Magnete 12 gegeben. Die Versetzung der Welle Wird nicht kontinuierlich gemessen, sondern jeweils dann, wenn ein Magnet unter einer von zwei Fühlerschleifen hindurchtritt.Vlbrations of the wave with harmonic frequencies can also can be measured in the same way. The only limitation is the number of magnets 12. The displacement of the wave It is not measured continuously, but whenever a magnet passes under one of two sensor loops.

009886/1354009886/1354

Claims (1)

Patentansprüche:Patent claims: ♦ !«/Verfahren zur Messung der gegenseitigen Versetzung zweier Körper in einer bestimmten Richtung, wobei die beiden Körper sich um eine einzige Achse drehen, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem der Körper wenigstens ein Bezugspunkt definiert wird und auf dem anderen Körper wenigstens eine erste und eine iweite Bezugslinie derart, daß der Bezigepunkt die Bezugslinien während der Drehung durchläuft und die Intervalle zwischen zwei Durchlaufen de3 Punktes (d.h. zwischen erster Bezugslinie und*zweiter Bezugslinie) sind abhängig von der zu messenden Versetzung, und daß eine bistabile Stufe durch diese jeweiligen Durchgänge des Bezugspunktes in einen ersten bzw. zweiten Status geschaltet wird, wobei das Impulstastverhältnis der bistabilen Stufe proportional der zu messenden Versetzung ist.♦! «/ Method for measuring the mutual displacement of two bodies in a certain direction, the two bodies rotating about a single axis, characterized in that at least one reference point is defined on one of the bodies and at least a first and a broad reference line such that the reference point passes through the reference lines during the rotation and the intervals between two passes of the 3 point (i.e. between the first reference line and * second reference line) are dependent on the offset to be measured, and that a bistable stage passes through these respective passes of the Reference point is switched to a first or second status, the pulse duty factor of the bistable stage being proportional to the offset to be measured. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch g e k β nnzeiohnet, daß die beiden Körper von der Welle und vom feststehenden Lager der Welle gebildet werden,und daß der Bezugspunkt auf dtr Welle angeordnet und durch einen Magneten definiert ist, und daß die Bezugslinien auf den feststehenden Lager angeordnet sind und durch schmale Drahtschleifen definiert werden.2. Apparatus for carrying out the method according to claim 1, characterized GEK β nnzeiohnet that the two bodies are formed from the shaft and away from the fixed bearing of the shaft, and that the reference point located on dtr shaft and defined by a magnet, and that the Reference lines are arranged on the fixed bearing and are defined by narrow wire loops. >· Vorrichtung nach Anspruch 2,> Device according to claim 2, dadurch g e k e η η ζ e lehn et ,thereby g e k e η η ζ e lehn et, dafl die Drahtsohleifen der ersten und zweiten Bezugalinlen in Gegensinn geschaltet sind und daß die bistabile Stufe eine Triggerschaltung mit abgeglichenen Eingängen der Schlei-■... fmiit«. . ■ ■-■■■'■■■- -\ ■'"-'■ ■■■ - that the wire soles of the first and second reference lines are switched in opposite directions and that the bistable stage has a trigger circuit with balanced inputs of the loop . . ■ ■ - ■■■ '■■■ - - \ ■'"-'■ ■■■ - 009886/1354009886/1354 4. Vorrichtung nach Anspruch J5,4. Apparatus according to claim J5, dadurch gekennzeichnet , daß der Ausgang der bistabilen Stufe geglättet ist, um ein Signal zu liefern, das die zu messende Versetzung anzeigt.characterized in that the output of the bistable stage is smoothed by one To provide a signal indicating the displacement to be measured. 5· Vorrichtung nach Anspruch 4,5 device according to claim 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtschleifen und die Bezugspunkte so angeordnet sind, daß das Impulsaustastverhältnis der bistabilen Stufe 1 ist, wenn die Welle in ihrer Nennstellung befindlich ist und daß der Ausgang der bistabilen Stufe ausgeglichen ist, so daß Polarität und Amplitude des geglätteten Signale dem Vorzeichen und der Größe der Versetzung aus dieser Normalstellung entsprechen.characterized in that the wire loops and the reference points are arranged so that the Impulsaustastverhältnis of the bistable stage 1 when the shaft is located in its nominal position and that the output of the bistable stage is compensated so that the polarity and amplitude of the smoothed signals to the sign and correspond to the size of the displacement from this normal position. 6t Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 5» dadurch gekennzeichnet , daß eine Vielzahl von Magneten radial angeordnet 1st und daß eine erste und eine zweite Bezugslinie in Gestalt von schmalen Drahtschleifen in Oestalt eines V so angeordnet sind, daß die Axialversetzung der Welle gemessen wird.6t device according to claims 2 to 5 » characterized in that a plurality of magnets is arranged radially and that a first and a second reference line in the form of narrow wire loops in the shape of a V are so arranged are that the axial displacement of the shaft is measured. 7· Vorrichtung nach Anspruch 6,7 device according to claim 6, dadurch gekennzeichnet ,characterized , Wk daß den Drahtschleifen ein zweites gleiches Paar Drahtschleifen zugeordnet 1st und zwar in Oestalt eines diametral gegenüberliegenden V, wobei die Scheitel der V's in gleicher Richtung liegen und jeweils zwei bistabile Stufen gespeist werden, deren Ausgänge kombiniert werden, um Querverschiebungen zu kompensieren. Wk that a second identical pair of wire loops is assigned to the wire loops, namely in the shape of a diametrically opposite V, the vertices of the V's being in the same direction and two bistable stages being fed in each case, the outputs of which are combined to compensate for transverse displacements. 8. Vorrichtung nach Anspruch 6,8. Apparatus according to claim 6, dadurch gekennz elchnet , daß den Drahtschleifen ein zweites Paar Drahtsohleifen in Gestalt eines V zugeordnet ist, wobei die Scheitel der V¹S nach entgegengesetzten Richtungen weisen und die Schleifen characterized in that the wire loops are assigned a second pair of wire sole loops in the shape of a V, the vertices of the V ¹ S pointing in opposite directions and the loops 009886/1354009886/1354 entsprechende bistabile Stufen speisen, deren Ausgänge kombiniert werden, um eine Kompensation hinsichtlich Querbewegungen zu bewirken.Feed corresponding bistable stages, the outputs of which are combined in order to compensate for transverse movements to effect. 9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekenn ze Ichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um eine harmonische Analyse der Wellenfrequenz der Versetzung durchzuführen.9. Device according to claims 1 to 8, characterized by the fact that means are provided for a harmonic analysis the wave frequency of the dislocation. 009886/135A009886 / 135A