DE3231977C1 - Anordnung zur Messung von relativen Drehwinkel-Schwankungen zwischen rotierenden Wellen - Google Patents

Anordnung zur Messung von relativen Drehwinkel-Schwankungen zwischen rotierenden Wellen

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DE3231977C1
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Martin 6100 Darmstadt Oehmichen
Hans Dieter 6101 Roßdorf Rudolph
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KARL F ZIMMER KG 6101 ROSSDORF DE
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KARL F ZIMMER oHG 6101 ROSSDORF DE
Karl F Zimmer Ohg 6101 Rossdorf
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Description

  • Diese bekannte Meßeinrichtung, die beispielsweise in einem Ölbad oder anderen rauhen Umgebungsbedingungen nicht einsetzbar ist, verwendet Dehnungsmeßstreifen, deren Ausgangssignale durch eine Meßbrücke mit einem nachgeschalteten Oszillographen ausgewertet werden.
  • Weiterhin ist aus der DE-OS 28 37 669 eine Meßwertaufbereitungsschaltung bekannt, mit deren Hilfe veränderliche Geräusch- und Signalanteile unterscheidbar sein sollen. Diese Meßwertaufbereitungsschaltung wird von einem magnetischen Meßwertfühler gespeist, für den zwei verschiedene Ausführungsformen beschrieben werden. Die erste Ausführungsform sieht auf einem Rotationsteil Daumen oder Zapfen vor, welche den Gleichgewichtszustand des Systems stören.
  • Die zweite Ausführungsform verwendet ein Rotationsteil mit Schlitzen anstelle der Zapfen oder Daumen.
  • Weiterhin ist aus der GB-PS 15 76 850 ein Drehmelder bekannt, bei dem mittels zwei Feineinstell-Wandlern mit jeweils einem Sender und einem Empfänger eine rotierende Welle vor und hinter einer Kupplung »angezapft« wird. Die Drehung der Welle wird durch Zahnriemen oder Getriebe auf den Drehmelder übertragen. Eine derartige elektro-mechanische Meßwertaufbereitung mit Drehmeldern arbeitet aber nicht rückwirkungsfrei, so daß insbesondere bei kleineren Drehmomentübertragungen Störgrößen eingeführt werden.
  • Außerdem beschreibt die JP-OS 51-1 29 258 einen Verschiebungsdetektor, der eine mechanische Verschiebung mit hoher Genauigkeit magnetisch und digital erfassen kann, wozu auf einer Welle abwechselnd Südpole und Nordpole angeordnet sind, die mit Magnetköpfen abgetastet werden.
  • Man weiß auch, daß die Temperatur von Gummi-Elementen gemessen werden kann, über welche zwei Kupplungshälften miteinander verbunden sind. Aus der Walkarbeit im Gummi kann dann der gesuchte relative Drehwinkel ermittelt werden.
  • Die obengenannten bekannten Möglichkeiten zur Messung der relativen Drehwinkel-Schwankungen erfordern alle eine verhältnismäßig komplizierte Meßapparatur, sind in rauhen Betriebsbedingungen nicht einsetzbar und liefern dennoch nur eine begrenzte Genauigkeit.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine sehr zuverlässige und robuste Anordnung zur Messung von relativen Drehwinkel-Schwankungen der eingangs näher genannten Art zu schaffen, mit welcher Drehwinkel-Schwankungen über einen besonders großen Bereich bis zu etwa 60 Grad mit großer Genauigkeit auch in rauhem Betrieb gemessen werden können.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, a) daß die Signalgeber-Elemente beim Vorbeilaufen an benachbart zu den Kupplungshälften ortsfest angeordneten Signalaufnehmern ein impulsförmiges Signal erzeugen, b) daß auf jeder Kupplungshälfte jeweils wenigstens zwei Gruppen von unterschiedlichen Signalgeber-Elementen vorgesehen sind, die alternierend verschachtelt sind, c) daß in den Signalaufnehmern aufgrund der alternierend angeordneten unterschiedlichen Signalgeber-Elemente abwechselnd entsprechend verschiedene Ausgangssignale erzeugt werden, die von einer den Signalaufnehmern nachgeschalteten Auswerteeinrichtung unterscheidbar sind, d) daß weiterhin ein Impulssignalgeber vorhanden ist, welcher in dem Intervall zwischen zwei an dem zugehörigen Signalaufnehmer vorbeilaufenden Signalgeber-Elementen wenigstens der Auswerteeinrichtung der einen Kupplungshälfte eine Impulsfolge mit vorgebbarer Impulsfolgefrequenz zuführt, und e) daß eine Zähleinrichtung vorhanden ist, welche die Anzahl derjenigen Impulse ermittelt, die zwischen den Signalgeber-Elementen der einen Kupplungshälfte und dem jeweils nächsten Signalgeber-Element auf der anderen Kupplungshälfte auftreten, wobei diese Anzahl von Impulsen dem gesuchten Verdrehwinkel proportional ist.
  • Die Erfindung ermöglicht eine einfach aufgebaute Anordnung zur berührungsfreien Messung von relativen Drehwinkel-Schwankungen. Diese Anordnung kann auch in rauhem Betrieb, beispielsweise bei einer Schiffskupplung, eingesetzt werden, um eine Überlastung durch unbekannte und meßtechnisch kaum erfaßbare Störgrößen sicher zu vermeiden. Wird nämlich eine Kupplung durch Störgrößen, wie einen Zylinderausfall eines Motors, mit größeren Beanspruchungen beaufschlagt, so kann dies zu einer Zerstörung der Kupplung führen, was beispielsweise ein Schiff manöverierunfähig macht.
  • Vorzugsweise ist vorgesehen, daß die Signalgeber-Elemente jeweils auf dem Außenumfang der beiden Kupplungshälften angeordnet sind. Dabei ist es vorteilhaft, daß die Signalgeber-Elemente jeweils äquidistant angeordnet sind.
  • Eine besonders günstige Abstimmung zwischen Meßbereich einerseits und Meßgenauigkeit andererseits ergibt sich dadurch, daß auf jeder Kupplungshälfte zwölf Signalgeber-Elemente vorgesehen sind.
  • Eine besonders bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes sieht vor, daß die Signalgeber-Elemente als Permanentmagnete ausgebildet sind, die abwechselnd an ihrer Spitze einen magnetischen Nordpol bzw. Südpol aufweisen. Dabei ist dann vorzugsweise vorgesehen, daß die Signalaufnehmer als induktive Aufnehmer ausgebildet sind, die asymmetnsch ausgebildet sind derart, daß in der Drehrichtung der Empfindlichkeitsbereich einseitig angeordnet ist. Durch eine derartige Anordnung ergibt sich nicht nur eine sehr robuste gerätetechnische Einrichtung, es eröffnet vielmehr diese vorteilhafte Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes auch besonders günstige Möglichkeiten zur Weiterverarbeitung und Auswertung der gewonnenen Meßsignale.
  • Vorzugsweise sieht die Erfindung vor, daß der Empfindlichkeitsbereich derart beschaffen ist, daß in der einen Drehrichtung nur beim Annähern und bei umgekehrter Drehrichtung nur beim Entfernen eines Signalgeber-Elementes eine Spannung induziert wird.
  • Eine vorteilhafte gerätetechnische Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß auf derjenigen Seite der Signalaufnehmer, auf der sich die Signalgeber-Elemente in der einen Drehrichtung entfernen und bei umgekehrter Drehrichtung annähern, eine Abschirmung vorhanden ist, durch welche die Entstehung eines Signals unterdrückt wird. In der Praxis hat sich eine Anordnung .bewährt, welche derart ausgebildet ist, daß die Abschirmung aus einem MU-Metallstück besteht, welches im wesentlichen S-förmig ausgebildet ist und welches in demjenigen Bereich, in welchem der obere und der untere S-Bogen ineinander übergehen, eine Induktionsspule trägt.
  • Die angestrebte Genauigkeit läßt sich vorteilhaft dadurch erreichen, daß der Impulssignalgeber in dem Intervall jeweils eine Impulsfolge mit 3000 Impulsen erzeugt.
  • Es ist vorteilhafterweise ein Schwellenwert-Schalter vorgesehen, dem für den Verdrehwinkel ein Wert vorgebbar ist, bei dessen Überschreitung der Schwellenwert-Schalter zur Abgabe eines Alarmsignals betätigt wird. Um mehr oder weniger zufällige Schwankungen unberücksichtigt zu lassen, die gelegentlich auftreten können und denen keine besondere Bedeutung beizumessen ist, ist eine Verzögerungsstufe vorhanden, durch welche die Alarmgabe über eine vorgebbare Zeitspanne, während der die vorgegebene Schwelle überschritten sein muß, verzögert wird.
  • Insgesamt wird gemäß der Erfindung der wesentliche technische Fortschritt erreicht, berührungsfrei relative Drehwinkel-Änderungen, die auch als Drehschwingungen bezeichnet werden können, über einen großen Auslenkungsbereich mit hoher Genauigkeit zwischen den beiden Kupplungshälften messen zu können. Durch die berührungsfreie Messung tritt an der Meßeinrichtung kein Verschleiß auf, der durch mechanisch bewegte Teile hervorgerufen werden könnte.
  • Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt F i g. 1 eine rein schematische perspektivische Darstellung der erfindungsgemäßen Meßanordnung, F i g. 2 bis 4 jeweils ein Diagramm, welches zur Veranschaulichung der Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Anordnung dient, F i g. 5 ein Blockschema der erfindungsgemäßen Meßanordnung mit der zugehörigen Auswerte-Elektronik, F i g. 6 bis 8 jeweils eine graphische Darstellung von Signalformen, die zur Erläuterung der Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Anordnung dienen, F i g. 9 ein Blockschema einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung und F i g. 10 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform eines Signalaufnehmers einschließlich der von diesem Signalaufnehmer gelieferten Ausgangssignale.
  • In der F i g. 1 ist in einer rein schematischen Darstellung eine in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnete Wellenkupplung veranschaulicht, deren beide Kupplungshälften 11 und 12 drehelastisch miteinander verbunden sind. Für die beiden Wellen, welche über die Wellenkupplung 10 miteinander gekuppelt sind, ist die gemeinsame Wellenachse 13 in der F i g. 1 schematisch dargestellt. Die Drehrichtung der Wellenkupplung 10 und der über diese Wellenkupplung miteinander gekoppelten Wellen ist in der F i g. 1 durch einen Pfeil veranschaulicht. Am Umfang jeder Kupplungshälfte 11 und 12 sind Signalgeber-Elemente 14 bzw. 15 angebracht. Diese Signalgeber-Elemente, die auch als Meßstifte bezeichnet werden, sind gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes als Magnetstifte oder Permanentmagnete ausgebildet. Diese Magnetstifte laufen an Signalaufnehmern 16 und 17 vorbei, die unten näher erläutert und in der F i g. 10 veranschaulicht sind.
  • Es sei ausdrücklich betont, daß die Anordnung nach der F i g. 1 nur dazu dienen soll, das Verständnis für das Grundprinzip der erfindungsgemäßen Anordnung zu erleichtern, da eine zur Lösung der Erfindungsaufgabe vorteilhafte gerätetechnische Einrichtung etwas komplizierter aufgebaut ist, wie nachfolgend noch erläutert wird.
  • Bei der Anordnung nach der F i g. 1 sind auf jeder Kupplungshälfte sechs Magnetstifte angebracht. Die Magnetstifte haben somit einen Winkelabstand von 60 Grad voneinander. Mit einer derartigen Anordnung könnte ein Verdrehwinkel der beiden Kupplungshälften 11 und 12 von 60 Grad oder +30 Grad gemessen werden, ohne daß sich Meßstifte überschneiden oder überlappen.
  • Nachfolgend soll das Problem etwas veranschaulicht werden, welches der Erfindung zugrunde liegt. Es treten beispielsweise in Schiffskupplungen harmonische Schwingungen auf, welche vorwiegend der 1. Ordnung oder der Ordnung 0,5 angehören, wenn in der Antriebsmaschine ein Zylinder ausfällt. Derartige Schwingungen sollen möglichst genau erfaßt werden. In den Darstellungen der Fig. 2,3 und 4 ist über die Anzahl n der Umdrehungen jeweils die Spannung U aufgetragen, welche nach einer Digital-Analog-Umsetzung dem Verdrehwinkel proportional ist. Während in der F i g. 3 eine günstige Phasenlage veranschaulicht ist, zeigt die F i g. 4 eine relativ ungünstige Phasenlage. Je nach dieser Phasenlage wird der Spitzenwert entweder exakt oder aber mit einem Fehler bis zu etwa 8% zu klein gemessen. Da eine Genauigkeit von 8% nicht ausreichend ist, läßt sich mit einer größeren Anzahl von Meßstiften eine höhere Genauigkeit erzielen. Wenn z. B. zwölf gleichpolige Meßstifte verwendet werden, so daß die Anordnung einer Teilung von 30 Grad entspricht, ergibt sich eine Genauigkeit von etwa 3,5%.
  • Dabei tritt jedoch das Problem auf, daß bereits bei einem Verdrehwinkel von 30 Grad Überschneidungen der Meßstifte auftreten.
  • Zunächst ist zu den Darstellungen in den F i g. 2 bis 4 noch darauf hinzuweisen, daß von einem Impulssignalgeber 19 gemäß der F i g. 5 auf der Sekundärseite bei der Kupplungshälfte 12 zwischen zwei gleichgepolte Meßstifte unabhängig von der jeweiligen Drehzahl genau 3000 Impulse gelegt werden. Eine ebenfalls in der Fig.5 veranschaulichte Zähleinrichtung 20 zählt die Impulse zwischen den Meßstiften auf der Sekundärseite und dem jeweils benachbarten Meßstift auf der Primärseite, welche der Kupplungshälfte 11 entspricht.
  • Auf diese Weise wird eine Impulszahl ermittelt, die dem Drehwinkel proportional ist. Durch die oben kurz geschilderte Methode wird die Schwingung praktisch in eine Treppenkurve zerlegt, deren Spitzenwert ausgewertet werden kann. Wie oben bereits erläutert wurde, kann die gemessene Impulszahl über einen Digital-Analog-Umsetzer 27 (siehe F i g. 5) in eine dem Verdrehwinkel proportionale Spannung U umgesetzt werden, die über der Anzahl der Umdrehungen n in den F i g. 2 bis 4 jeweils dargestellt ist.
  • Um das oben bereits angesprochene Problem der Überschneidung von Meßstiften bei einer relativ großen Auslenkung zu überwinden, ist nach einem wesentlichen Merkmal der Erfindung vorgesehen, unterschiedliche Signalgeber-Elemente in Form von unterschiedlichen Meßstiften zu verwenden. Gemäß der Erfindung kommt es darauf an, daß von diesen unterschiedlichen Meßstiften derart verschiedene Signale im zugehörigen Meßwertaufnehmer erzeugt werden, daß eine nachgeschaltete Auswerte-Einrichtung in der Lage ist, diese unterschiedlichen Signale mit hinreichender Zuverlässigkeit voneinander zu unterscheiden. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, Meßstifte mit unterschiedlicher Polung zu verwenden. Weiterhin ist es ein wesentliches Merkmal der Erfindung, in Verbindung mit den Meßstiften unterschiedlicher Polung solche Signalaufnehmer zu verwenden, die die unterschiedliche Polung auch erkennen. Es wird zur Auswertung gemäß der Darstellung in der F i g. 5 eine Auswerteeinrichtung 18 verwendet, die in ihren wesentlichen gerätetechnischen Einrichtungen doppelt vorhanden ist.
  • Anhand der F i g. 6 soll die Entstehung eines Ausgangssignals erläutert werden, welches beim Vorbeilaufen eines Meßstiftes an einem Signalaufnehmer induziert wird. Beim Annähern an den Signalaufnehmer entsteht ein der Polarität des Magneten und der Drehrichtung proportional gepolter Impuls. Beim Entfernen des Meßstiftes von dem Signalaufnehmer entsteht ein weiterer Impuls entgegengesetzter Polarität. Eine Triggerung kann daher nicht zwischen einem Nordpol einerseits und einem Südpol andererseits unterscheiden, da beide Magnetstifte Impulse beider Polaritäten erzeugen. Eine entsprechende Anordnung von Magnetstiften und die damit erzeugten Signale sind in der F i g. 6 dargestellt.
  • Wenn alternierend Signalgeber-Elemente 14a bzw.
  • 14b auf der Kupplungshälfte 11 verwendet werden, wie es in der F i g. 7 veranschaulicht ist, ergibt sich der ebenfalls in der F i g. 7 dargestellte Spannungsverlauf für das Ausgangssignal des zugehörigen Signalaufnehmers 16. Ein derartiges Signal ist jedoch noch nicht voll zufriedenstellend, denn eindeutig auswertbare Signale ergeben sich erst dadurch, daß durch die Verwendung eines speziellen Signalaufnehmers jeweils der beim Entfernen des Signalgeber-Elementes oder beim Annähern falls eine umgekehrte Drehrichtung auftreten sollte von dem Signalaufnehmer erzeugte Impuls unterdrückt wird. Wenn somit gemäß der Darstellung in der Fig. 8 bei alternierend angeordneten Signalgeber-Elementen 15a bzw. 15b, die jeweils an ihrem freien Ende einen Nordpol bzw. einen Südpol aufweisen, ein spezieller Signalaufnehmer 17 verwendet wird, bei welchem der beim Entfernen oder beim Annähern des Signalgeber-Elementes vom Signalaufnehmer entstehende Impuls unterdrückt wird, ergibt sich die in der F i g. 8 dargestellte Signalform, welche die oben als wünschenswert bezeichneten Bedingungen erfüllt. Die gerätetechnische Ausbildung des speziellen Signalaufnehmers 17 wird unten anhand der Fig. 10 näher veranschaulicht.
  • Das in der F i g. 8 dargestellte Signal kann mit Hilfe einer Auswerteeinrichtung 18 weiterverarbeitet werden, die in dem Blockschema der F i g. 5 dargestellt ist.
  • Es ist ohne weiteres aus der Darstellung der F i g. 5 ersichtlich, daß die Auswerte-Elektronik für die Ausgangssignale der Signalaufnehmer 16 und 17 doppelt vorhanden ist. Zur leichteren Unterscheidung der Bauelemente und Baustufen und im Hinblick auf ihre eindeutige Zuordnung zur Primärseite bzw. zur Sekundärseite der Wellenkupplung 10 haben die Bezugszeichen in der F i g. 5 jeweils den Zusatz »p« für die Primärseite und den Zusatz »s« für die Sekundärseite, sowie den Zusatz »a« und den Zusatz »b« entsprechend der Polung der Magnetstifte bei eingeprägter Drehrichtung; bei umgekehrter Drehrichtung vertauscht sich die Zuordnung. Diese Zusätze werden nachfolgend jedoch bei der Funktionsbeschreibung nicht ständig den jeweils diskutierten Bezugszeichen hinzugefügt.
  • Eine Amplituden-Regelstufe 24 dient dazu, bei variabler Umfangsgeschwindigkeit und variablem Signalaufnehmern-Abstand zu den Signalgeber-Elementen unterschiedliche Amplituden der Ausgangsspannung zu kompensieren. Ein Übersteuern der Spannungsform durch zu hohe Verstärkung würde zu einer Welligkeit oder Restwelligkeit im Ausgangssignal führen, die eine Fehlinformation liefern würde. Eine Amplitudenregelung, bei welcher ein Dynamik-Bereich von 30 dB gewährleistet ist, hat sich in der Praxis als ausreichend erwiesen.
  • Eine Triggerstufe 25 unterscheidet zwischen positiven und negativen Impulsen und setzt das Signal zur Verarbeitung in eine digitale Form um, wobei ein Nordpol und ein Südpol jeweils auf verschiedenen Datenleitungen Impulse liefern, die in der.F i g. 5 jeweils mit a bzw. b bezeichnet sind.
  • Die erwähnten Impulse werden über ein Tor 26, welchem auch die Ausgangssignale des oben bereits erwähnten Impulssignalgebers 19 zugeführt werden, an eine Zähleinrichtung 20 geführt, deren Funktion oben bereits beschrieben wurde. Über einen Digital-Analog-Umsetzer 27, einen nachgeschalteten Verstärker 28 und eine Auskoppelstufe 29 sowie einen Spitzenwertspeicher 30 werden die Signale aus den beiden in der F i g. 5 dargestellten Zweigen einer Überlagerungsstufe 31 zugeführt.
  • Das Ausgangssignal der Überlagerungsstufe 31 wird einem in der F i g. 9 veranschaulichten Schwellenwertschalter 23 zugeführt, dessen Schwellenwert durch eine entsprechende Einstellung an einer Schwellenwert-Einstelleinrichtung vorgegeben werden kann. Beispielsweise läßt sich die Hilfe der Schwellenwert-Einstelleinrichtung 35 an dem Schwellenwertschalter 23 in Schritten von 0,5 Grad eine Alarmschwelle von 0,5 bis 8 Grad einstellen. Eine nachgeschaltete Verzögerungsstufe 32 sorgt für die Auslösung eines Alarms, wenn die eingestellte Schwelle beispielsweise im Mittel um 20 Sekunden überschritten wurde, d. h., daß 20 Sekunden lang der Mittelwert eines noch zulässigen Verdrehwinkels überschritten sein muß, wenn mit Hilfe des Alarmgebers 33 ein Alarmsignal ausgelöst werden soll.
  • Natürlich kann je nach den Erfordernissen des Einzelfalles die Verzögerungsstufe 32 auch auf eine andere geeignete Verzögerungszeit eingestellt werden.
  • Es ist gemäß der Erfindung auch noch eine Aktivierungseinrichtung vorhanden, um zunächst eine Aktivierungszeit von etwa 20 Sekunden abzuwarten, bis alle Regeleinrichtungen innerhalb der Anordnung sich auf den jeweils aktuellen Betrieb eingestellt haben.
  • Weiterhin sind natürlich auch Vorkehrungen getroffen worden, um kurzzeitige und nicht zu berücksichtigende Störungen bis hin zu einem kurzzeitigen Netzausfall zu unterdrücken.
  • Die Fig. 10 veranschaulicht den gerätetechnischen Aufbau eines Signalaufnehmers 17, welcher die Voraussetzung erfüllt, daß der Impuls, der beim Entfernen oder Annähern der Signalgeber-Elemente 14a bzw. 14b grundsätzlich in einer Induktionsspule 22 erzeugt würde, im Hinblick auf den oben erläuterten Zweck unterdrückt wird. Es weist gemäß der Darstellung in der Fig. 10 ein Signalgeber-Element 14a an seinem freien Ende ein Nordpol N auf, während ein benachbartes Signalgeber-Element 14b an seinem freien Ende einen Südpol S hat. Wenn beispielsweise die Signalgeber-Elemente oder Meßstifte entsprechend der durch den Pfeil 1 angedeuteten Richtung an dem Signalaufnehmer 17 vorbeigeführt werden, entsteht das mit 1 bezeichnete Ausgangssignal. Für die mit 2 bezeichnete Drehrichtung wird das mit 2 bezeichnete Ausgangssignal erzeugt.
  • Da die Induktionsspule 22 eine Abschirmung 21 aufweist, welche im wesentlichen die Konfiguration eines Liegenden »S« aufweist, wird dafür gesorgt, daß beispielsweise bei der mit 2 bezeichneten Drehrichtung der beim Annähern des Signalgeber-Elementes entstehende Impuls unterdrückt wird, während der beim Entfernen erzeugte Impuls vollständig ausgebildet wird.
  • Die Abschirmung 21 ist nämlich beim Annähern eines Signalgeber-Elementes wirksam, während beim Entfernen dieses Signalgeber-Elementes zwischen dem Permanentmagneten des Meßstiftes und der Induktionsspule 22 keine Abschirmung vorhanden ist, so daß in der Induktionsspule eine Spannung induziert werden und somit ein Impuls erzeugt werden kann. Mit anderen Worten, wenn sich ein Magnetstift auf die aktive Seite des Signalaufnehmers zu bewegt oder sich von dieser aktiven Seite entfernt, wird in der Induktionsspule 22 eine Spannung induziert. Gemäß der Darstellung in der Fig. 10 ist die rechte Seite des Signalaufnehmers als aktive Seite zu bezeichnen, während die linke Seite als abgeschirmte Seite zu bezeichnen ist. Wenn sich der Permanentmagnet eines Signalgeber-Elementes auf der abgeschirmten Seite befindet, kann in der Induktionsspule 22 keine Spannung induziert werden, weil auf Grund der Abschirmung 21, die vorzugsweise aus einem MU-Metall besteht, keine Feldlinien durch die Induktionsspule verlaufen können.

Claims (12)

  1. Patentansprüche: 1. Anordnung zur Messung von relativen Drehwinkel-Schwankungen zwischen rotierenden Wellen, die über eine drehelastische Wellenkupplung miteinander gekuppelt sind und über einen begrenzten Winkelbereich elastisch gegeneinander verdrehbar sind, wobei auf den beiden Kupplungshälften der drehelastischen Wellenkupplung jeweils eine Anzahl von Signalgeber-Elementen angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, a) daß die Signalgeber-Elemente (14, 15) beim Vorbeilaufen an benachbart zu den Kupplungshälften (11, 12) ortsfest angeordneten Signalaufnehmern (16, 17) ein impulsförmiges Signal (34, F i g. 10) erzeugen, b) daß auf jeder Kupplungshälfte (11, 12) jeweils wenigstens zwei Gruppen von unterschiedlichen Signalgeber-Elementen (14a, 14b; 15a, 15b) vorgesehen sind, die alternierend verschachtelt sind, c) daß in den Signalaufnehmern (16, 17) auf Grund der alternierend angeordneten unterschiedlichen Signalgeber-Elemente (14a, 14b; 15a, 15b) abwechselnd entsprechend verschiedene Ausgangssignale erzeugt werden, die von einer den Signalaufnehmern (16, 17) nachgeschalteten Auswerteeinrichtung (18) unterscheidbar sind, d) daß weiterhin ein Impulssignalgeber (19) vorhanden ist, welcher in dem Intervall zwischen zwei an dem zugehörigen Signalaufnehmer (16, 17) vorbeilaufenden Signalgeber-Elementen (14a, 14b; 15a, 15b) wenigstens der Auswerteeinrichtung (18) der einen Kupplungshälfte (11 oder 12) eine Impulsfolge mit vorgebbarer Impulsfolgefrequenz zuführt, und e) daß eine Zähleinrichtung (20) vorhanden ist, welche die Anzahl derjenigen Impulse ermittelt, die zwischen den Signalgeber-Elementen (15a, 15b) der einen Kupplungshälfte (12) und dem jeweils nächsten Signalgeber-Element (14a, 14b) auf der anderen Kupplungshälfte (11) auftreten, wobei diese Anzahl von Impulsen dem gesuchten Verdrehwinkel proportional ist.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalgeber-Elemente (14, 15) jeweils auf dem Außenumfang der beiden Kupplungshälften (11, 12) angeordnet sind.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalgeber-Elemente (14, 15) jeweils äquidistant angeordnet sind.
  4. 4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf jeder Kupplungshälfte (11, 12) zwölf Signalgeber-Elemente (14, 15) vorgesehen sind.
  5. 5. Anordpung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalgeber-Elemente (14, 15) als Permanentmagnete ausgebildet sind, die abwechselnd an ihrer Spitze einen magnetischen Nordpol (N) bzw. Südpol (S) aufweisen.
  6. 6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalaufnehmer (16, 17) als induktive Aufnehmer ausgebildet sind, die asymmetrisch ausgebildet sind derart, daß in der Drehrichtung der Empfindlichkeitsbereich einseitig angeord- net ist.
  7. 7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfindlichkeitsbereich derart beschaffen ist, daß in der einen Drehrichtung nur beim Annähern und bei umgekehrter Drehrichtung nur beim Entfernen eines Signalgeber-Elementes (14,15) eine Spannung induziert wird.
  8. 8. Anordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf derjenigen Seite der Signalaufnehmer (16, 17), auf der sich die Signalgeber-Elemente (14, 15) in der einen Drehrichtung entfernen und bei umgekehrter Drehrichtung annähern, eine Abschirmung (21) vorhanden ist, durch welche die Entstehung eines Signals unterdrückt wird.
  9. 9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschirmung (21) aus einem MU-Metallstück besteht, welches im wesentlichen S-förmig ausgebildet ist und welches in demjenigen Bereich, in welchem der obere und der untere S-Bogen ineinander übergehen, eine Induktionsspule (22) trägt.
  10. 10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulssignalgeber (19) in dem Intervall jeweils eine Impulsfolge mit 3000 Impulsen erzeugt.
  11. 11. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schwellenwert-Schalter (23) vorgesehen ist, dem für den Verdrehwinkel ein Wert vorgebbar ist, bei dessen Überschreitung der Schwellenwert-Schalter (23) zur Abgabe eines Alarmsignals betätigt wird.
  12. 12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verzögerungsstufe (32) vorhanden ist, durch welche die Alarmgabe über eine vorgebbare Zeitspanne, während der die vorgegebene Schwelle überschritten sein muß, verzögert wird.
    Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Messung von relativen Drehwinkel-Schwankungen zwischen rotierenden Wellen, die über eine drehelastische Wellenkupplung miteinander gekuppelt sind und über einen begrenzten Winkelbereich elastisch gegeneinander verdrehbar sind, wobei auf den beiden Kupplungshälften der drehelastischen Wellenkupplung jeweils eine Anzahl von Signalgeber-Elementen angebracht sind.
    Es ist allgemein bekannt und bisher üblich, relative Drehwinkel-Schwankungen zwischen rotierenden Wellen, die über eine drehelastische Wellenkupplung miteinander verbunden sind, mit Hilfe von Dehnungsmeßstreifen an der Welle durchzuführen, indem jeweils vor der Kupplung und nach der Kupplung Dehnungsmeßstreifen an der Welle angebracht werden, welche die Wellentorsion erfassen.
    Aus »Konstruktion im Maschinen-Apparate- und Gerätebau«, Bd. 13 (1961), Heft 11, Seiten 689-703, ist die Bestimmung von Kenngrößen drehelastischer Kupplungen bekannt, wobei unter anderem auch ein Prüfstand und Meßeinrichtungen beschrieben werden und davon ausgegangen wird, daß die Kupplungen bei den Untersuchungen möglichst nicht umlaufen sollen.
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