DE3631509A1 - - Google Patents

Description

der Meßwelle vergleichsweise langsam erfolgt. Eine langsame Meßwellendrehung ist beispielsweise bei Schraubwerkzeugen notwendig, bei denen das Drehmoment in Abhängigkeit von der Winkeldrehung der Meßwelle erfolgt. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß die Meßsignale in einer aufwendigen Auswerteschaltung verarbeitet werden. Insbesondere ist es nachteilig, daß die Frequenz-Meßsignale in der Auswerteschaltung in Spannungssignale umgewandelt und nach entsprechender Verarbeitung anschließend wieder in Frequenzmeßsignale rückgewandelt werden.

Ein weiterer Nachteil der induktiven Kopplung ist darin zu sehen, daß empfindliche Schaltungsteile und Signale durch Induktionsspitzen gestört werden können. Diese können nur durch entsprechende Schutzmaßnahmen, wie z.B. Abschirmung oder Entstörung, beseitigt werden. Auch besteht die Gefahr, daß Meßleitungen, die in der Nähe vorbeigeführt sind, induktive Übersprechimpulse erhalten können. Zur Verbesserung des Wirkungsgrades muß der Abstand zwischen dem stationären und dem sich drehenden Teil des induktiven Gliedes klein sein.

Bei der kapazitiven Kopplung muß der dielektrische Abstand ebenfalls gering gehalten werden. Toleranzbedingte Abstandsschwankungen gehen auf die Signalgröße ein.

Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß keine Überwachung der Parameter-Detektoreinrichtung (Dehnungsmeßstreifenbrücke) vorgesehen ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Messung von Parametern von sich drehenden Teilen der eingangs genannten Art zu schaffen, mit deren Hilfe in einfacher und zuverlässiger Weise einerseits auch bei langsamer Drehung des Drehteiles eine berührungslose Gleichspannungs-Übertragung zu den Schaltungsteilen des Drehteiles und andererseits eine störunanfällige Erzeugung, Übertragung und Auswertung der Parametersignale in Abhängigkeit von der Drehung des Drehteils in digitaler Weise erfolgt.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß

— die erste Wandlereinrichtung elektro-optische und opto-elektrische Wandlerelemente aufweist, die derart ausgebildet sind und eine solche ringförmige Anordnung aufweisen, daß während der Drehung auf der Drehteilseite eine Gleichspannung mit einer Welligkeit, die klein ist gegenüber dem Maximalwert der Gleichspannung, zur Parameter-Detektoreinrichtung und Impulserzeugungsschaltung übertragen wird,

— daß eine Drehwinkel-Detektorvorrichtung für das Drehteil zur Lieferung von Drehwinkelimpulsen vorgesehen ist und

— daß die Modulationsschaltung für die Parameterimpulse eine durch diese flankengetriggerte Impulsweiten-ModuIationsstufe für die Drehwinkelimpulse des Drehteils aufweist und ausgangsseitig serielle Parameterimpulse liefert, in deren jeweiligen Pausenphasen die impulsweitenmodulierten Drehwinkelimpulse liegen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist den Vorteil auf, daß mit Hilfe der opto-elektrischen und elektro-optischen Wandlerelemente der ersten Wandlereinrichtung eine wellige Gleichspannung übertragen wird, deren Welligkeit vergleichsweise gering ist gegenüber dem Maximalwert der Gleichspannung. Auf diese Weise werden aufwendige Gleichrichter-Anordnungen auf der Drehteilseite vermieden. Auch ist es vorteilhaft, daß mit Hilfe der Wandlerelemente eine sichere Energieübertragung als Gleichspannung berührungslos erfolgt. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß die Parameterimpulse in digitaler Weise drehungsabhängig seriell erzeugt werden und daß die Impulspausenphasen der frequenten Parametersignale dazu verwendet werden, um die Drehwinkelimpulse des Drehteiles aufzunehmen.

ίο Als Parameter können auf dem Drehteil Drehmomentenwerte im Wege der Dehnungsmessung, Temperaturwerte, Drücke und dgl. gemessen werden. Auch ist es möglich, als Parameter die Dichte einer Hohlwelle zu messen. Die Parametermessung kann auch dazu dienen, die Beschleunigung eines Drehteiles zu messen. Hierbei kann die Beschleunigung durch Messung von relativen Verschiebungen erfolgen. Die Temperaturmessung kann beispielsweise dann sinnvoll sein, wenn Reibungen von Drehteilen beispielsweise in Lagern drehzahlabhängig erfaßt werden sollen. Die Parametererfassung kann beispielsweise über akustische Detektoren, optische Detektoren, induktive Detektoren, kapazitive Detektoren, ohm'sche Widerstandsdetektoren oder über mechanisch elektrische Wandler erfolgen.

In vorteilhafter Weise erfolgt auch eine exakte Übertragung der Gleichspannung von der stationären Seite auf die Drehteilseite sowie der Parameterimpulse von der Drehteilseite zur stationären Seite bei langsamen Drehungen, da die Energieübertragung nicht drehzahlabhängig ist. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß Störimpulse, die beispielsweise bei induktiver Übertragung auftreten können, bei berührungsloser optischer Übertragung weitgehend vermieden sind.
Zwar ist aus der DE-OS 19 54 643 eine Einrichtung zur Meßwertübertragung zwischen gegeneinander sich drehenden Teilen bekannt. Jedoch weist diese bekannte Einrichtung den Nachteil auf, daß die Stromversorgung in einem Falle über Schleifer und Bürsten und im anderen Fall induktiv erfolgt, während die Signalübertragung in digitaler Form über optische Geber und Nehmer geschieht. Berührungs-Geber und -Empfäger weisen den Nachteil auf, daß im Wege der Abnutzung und Verschmutzung Schwankungen auftreten können, die nur schwer reproduzierbar sind.

Diese bekannte Einrichtung ist daher für die erfindungsgemäße Anwendung nicht geeignet.

Auch ist eine aus der DE-OS 22 62 258 bekannte Anordnung zur drahtlosen Meßwertübertragung von bewegten, insbesondere rotierenden Objekten zur stationären Seite nicht für die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Messung von Parametern von sich drehenden Teilen geeignet. Diese bekannte Einrichtung überträgt zwar Meßwerte auf optischem Wege vom bewegten Teil zum feststehenden Teil. Jedoch erfolgt die Strom-Versorgung der Schaltungsteile des Drehteiles durch eine auf dem Drehteil vorgesehene Batterie. Hierdurch ergibt sich der Nachteil, daß eine Überwachung der Batteriespannung nur mit zusätzlichem Aufwand möglich ist.

Daher beinhaltet die Erfindung eine funktionssichere, störunempfindliche Gleichspannungs-Übertragung vom feststehenden Teil zum Drehteil auch bei geringer Geschwindigkeit des Drehteiles, sowie eine sichere Auswertung der Parametersignale in Abhängigkeit von der Parametergröße und in Abhängigkeit von der Drehung des Drehteiles in einem seriellen Impulszug.

Gemäß weiterer Ausbildung weisen die erste und zweite Wandlereinrichtung jeweils ringförmige, einan-

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der zugekehrte Reflektoren auf, in denen die elektro- der Zuschaltung des Kalibrierelementes ein vorgegebeoptischen bzw. opto-elektrischen Wandlerelemente an- ner Parameterwert simuliert wird, welcher durch die geordnet sind, wobei die Abstände der einzelnen Wand- Auswertschaltung im Wege eines Istwert-Sollwert-Verlerelemente in der ersten Wandlereinrichtung derart gleiches geprüft und nachvollzogen wird. Ist bei Zusind, daß während der Drehung auf der Drehteilseite 5 schaltung des Kalibrierelementes das entsprechend sieine Gleichspannung mit einer Welligkeit, die klein ist mulierte Parametersignal nicht gleich dem vorgegebegegenüber dem Maximalwert der Gleichspannung, zur nen Sollwertsignal, so wird hierdurch angezeigt, daß Parameter-Detektoreinrichtung und Impulserzeu- eine Neueinstellung der Parameter-Detektoreinrichgungsschaltung übertragen wird. tung zu erfolgen hat bzw. daß ein Fehler aufgetreten ist.

Gemäß weiterer Ausgestaltung sind die opto-elektro- 10 In vorteilhafter Weise ist das elektrische Kalibrierelenischen Wandlerelemente der ersten Wandlereinrich- ment durch eine Logikschaltung wirksam schaltbar, tung als Aktivelemente in Reihe geschaltet. wenn in einer Vergleichsstufe die Gleichheit eines über

In vorteilhafter Weise sind die elektro-optischen die erste Wandlereinrichtung übertragenen Kalibriersi-

Wandlerelemente Laserdioden und die opto-elektri- gnales mit einem Kalibrier-Sollwertsignal festgestellt

sehen Wandlerelemente der ersten Wandlereinrichtung 15 wird. Diese Logikschaltung befindet sich vorzugsweise

Solarzellen, während die opto-elektrischen Wandlerele- auf dem Drehteil. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß

mente der zweiten Wandlereinrichtung Photodioden gewissermaßen im Sinne einer Torschaltung nur bei

oder Phototransistoren oder Photowiderstände sind. Auftreten des Kalibriersignales eine Zuschaltung des

Gemäß weiterer Ausgestaltung sind die Abstände der Kalibrierelementes erfolgt, was nach der entsprechen-

einzelnen Wandlerelemente der ersten Wandlereinrich- 20 den erfolgreichen Vergleichsmessung erfolgt. Eine sol-

tung derart gewählt, daß die durch die Richtcharakteri- ehe Vergleichsstufe kann ein digitales Filter enthalten,

stik bedingten Intensitätsschwankungen und damit die welches nur solche Digitalimpulse durchläßt, die einer-

Welligkeit der Gleichspannung während der Drehung seits eine bestimmte Frequenz und andererseits ein be-

des Drehteiles kleiner oder gleich 10% des Maximal- stimmtes Impulsphasen-Impulspausen-Verhältnis auf-

Energiewertes sind. 25 weisen. Daher ist das Kalibriersignal eine Impulsfolge

In vorteilhafter Weise sind die opto-elektrischen bzw. mit einer vorgegebenen Frequenz und einem vorgege-

elektro-optischen Wandlerelemente in jeweils gleichen benen Tastverhältnis, wobei die Kalibrierimpulsfolge

radialen Abständen angeordnet. der Versorgungs-Gleichspannung überlagert und vor

In besonders vorteilhafter Weise weisen die ringför- der der Parameter-Detektorvorrichtung und der Immigen Reflektoren jeweils einen halb-elliptischen Quer- 30 pulserzeugungsschaltung vorgeschalteten Glättungsschnitt auf, wobei die opto-elektrischen bzw. elektro- stufe abgezweigt wird.

optischen Wandlerelemente jeweils im Bereich des In vorteilhafter Weise ist das Kalibrierelement ein Scheitelpunktes oder Brennpunktes der Reflektoren an- Festwiderstand, welcher durch einen durch das Kaligeordnet sind. briersignal steuerbaren Halbleiterschalter zur Parame-

Um nun außerdem den Stromverbrauch der auf dem 35 ter-Detektorvorrichtung zuschaltbar ist

Drehteil befindlichen Schaltungselemente gering zu hai- Das Impulsphasen-Impulspausen-Verhältnis der KaIi-

ten, wird die drehteilseitige übertragene Gleichspan- brierimpulse beträgt 90 :10.

nung durch eine Glättungsstufe stabilisiert und nachfol- Die Kalibrierimpulse werden gemäß weiterer Ausgegend einem Halbleiterschalter zugeführt, welcher durch staltung im stationären Teil der Meßvorrichtung ereinen Taktgenerator mit festem Impulsphasen-Impuls- 40 zeugt. Die Modulationsschaltung ist entweder auf dem pausen-Verhältnis angesteuert wird. Hierdurch erfolgt Drehteil oder stationär angeordnet,
im Takt der Impulse des Taktgenerators eine impuls- Die von der Parametergröße abhängige Frequenz der weise Bestromung der Schaltungselemente des Drehtei- Parameterimpulse wird bei konstanter Impulsphasenles mit dem Vorteil, daß ein Stromverbrauch nur wäh- zeit durch Änderung der Impulspausenzeit gesteuert, rend der Impulsphasen der Taktimpulse erfolgt. 45 Hierdurch ergibt sich der Vorteil einer energiearmen

In vorteilhafter Weise wird durch den Taktgenerator Übertragung der Parameterimpulse vom Drehteil zum

auch eine Abtast- und Halteschaltung der Impulserzeu- stationären Teil der Auswerteschaltung. Somit werden

gerschaltung getaktet. Auch für diese Abtast- und Hai- jeweils Impulse mit konstanter Impulsphasenzeit er-

teschaltung ergibt sich der Vorteil eines verringerten zeugt, was bewirkt, daß Lichtblitze von konstanter Dau-

Stromverbrauches, da nur während der Impulsphasen 50 er durch die zweite Wandlereinrichtung übertragen

Strom fließt. Vorzugsweise beträgt das Impulsphasen- werden. Die jeweiligen Impulspausen ändern sich dann

Impulspausen-Verhältnis der Impulse des Taktgenera- im Zuge der Parameteränderung,

tors 20 :80. Hiervon ist die Abtast- und Halteschaltung Die Drehwinkel-Detektorvorrichtung weist eine

eingangsseitig mit durch den Taktgenerator steuerba- durch die Drehmomentsignale getaktete Drehwinkello-

ren Halbleiterschaltern versehen, welche im Takt der 55 gik auf, die ausgangsseitig winkelschrittweise n-bit-Di-

Impulse des Taktgenerators die Abtast- und Halteschal- gitalimpulse abgibt, durch die nacheinander Zeitglieder

tung eingangsseitig durchsteuern und sperren. mit entsprechender Zeitkonstante für die jeweilige Im-

Die Abtast- und Halteschaltung besteht aus zwei pulsweite einschaltbar sind.

Speicherstufen mit je einem nachgeordneten Opera- Vorzugsweise wird die Vorrichtung bei Schraub-

tionsverstärker, wobei die beiden Operationsverstärker 60 werkzeugen eingesetzt und dient hierbei als Aktionsauf -

mit je einem Eingang einer Differenzstufe verbunden nehmer. Sie wird zur winkelabhängigen Drehmomen-

sind. tenmessung zwischen einem Schraubwerkzeuggetriebe

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist eine Para- und einem Schraubwerkzeugabtrieb eingesetzt. Als

meter-Prüfstufe mit einem elektrischen Kalibrierele- Drehteil wird in vorteilhafter Weise eine Hohlwelle ein-

ment vorgesehen, welches einen vorgegebenen Wert 65 gesetzt, deren Wandstärke den Drehmomenten-Meß-

aufweist. Dieses Kalibrierelement ist der Parameter- bereich festlegt. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise

Detektorvorrichtung während der Kalibrierung züge- die Beurteilung der Qualität beim Herstellen einer

schaltet. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß während Schraubverbindung in der Serienmontage in einfacher

und sicherer Weise möglich.

Durch unterschiedliche Hohlkörper-Gestaltung lassen sich Aktionsaufnehmer realisieren für Drehmomente bis 1000 Nm. Für diesen Drehmomentenbereich werden unterschiedliche Meßwellen verwendet. Dies bedeutet, daß der vorgenannte Drehmomentenbereich in Unterbereiche unterteilt wird, wobei jedem Unterbereich eine bestimmte Meßwelle zugeordnet ist. In vorteilhafter Weise lassen sich diese Aktionsaufnehmer-Einheiten mit der Meßwelle mühelos zwischen die Antriebsgruppe und die Abtriebsgruppe einfügen. Durch diese Technik wird gewährleistet, daß die auf der Welle aufgesetzten und verwendeten Schaltungskomponenten gleich sind. Die Anpassung erfolgt lediglich durch die entsprechende Wahl der Wandstärke der Meßwelle. Die Ringreflektoren weisen eine gute Verspiegelung auf, so daß in Verbindung mit der Abstandswahl der benachbarten Wandlerelemente in der ersten Wandlereinrichtung optische Lücken vermieden werden. Die getaktete Gleichspannungs-Energieversorgung ergibt den Vorteil einer Verlustleistungs-Reduzierung und damit den Vorteil einer erhöhten Lebensdauer der beteiligten Schaltungselemente auf dem Drehteil. Auch ist der Vorteil gegeben, daß keine festen Referenzspannungen verwendet werden. Es wird nur mit relativen Spannungen gearbeitet, so daß die Vorrichtung unempfindlich gegen Spannungsschwankungen wird. Das Kalibrierelement ist derart bemessen, daß es beispielsweise 80% des Nenn-Drehmomentes simuliert.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in den Fig. 1 bis 12 dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Hierbei wird als Parameter das Drehmoment eines Aktionsaufnehmers eines Schraubwerkzeuges gemessen.

Es zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Drehmomenten-Meßvorrichtung mit Auswertegerät,

Fig. 2 in schematischer Darstellung und geschnitten den Aktionsaufnehmer gem. Fig. 1,

Fig. 3 in schematischer Blockschaltbild-Darstellung den Aktionsaufnehmer,

Fig. 4 in schematischer Darstellung die Schaltungsanordnung zur Gleichspannungs-Übertragung und Signalübertragung und Signalauswertung,

Fig. 5 in schematischer Darstellung Wandlerelemente einer Wandlereinrichtung und deren Abstände für eine vorgegebene Charakteristik,

Fig. 6a und 6b eine ringförmige Spiegelanordnung mit Wandlerelementen,

Fig. 7 die elektrische Verbindung der Wandlerelemente der ersten Wandlereinrichtung auf der Empfangsseite,

Fig. 8 eine Lichtschranken-Anordnung zur Drehwinkel-Ermittlung in schematischer Darstellung,

Fig. 9 die drehwinkel-abhängigen Impulse zweier Lichtschranken,

Fig. 10 die Wahrheitstabelle einer Drehwinkellogik,

Fig. 11a und Hb Drehmomentenimpulse und durch diese f lanken-getriggerte Drehwinkelimpulse und

Fig. 12a, 126 und 12c je einen Drehmomenten-Drehwinkelimpulszug als frequenz-modulierte und impulsweiten-modulierte Impulsfolge.

Gemäß Fig. 1 ist mit (1) ein geregelter elektromotorischer Gleich- oder Wechselstromantrieb bezeichnet, der mit einer Kupplung (2) für Getriebeumschaltung verbunden ist. Mit (3) ist ein Aktionsaufnehmer bezeichnet, der einerseits die Drehmomenten-Reaktionsaufnahme und andererseits eine Drehwinkelmessung gestattet. Mit (4) ist ein Abtrieb bezeichnet. Der Aktionsaufnehmer (3) ist elektrisch mit einer Auswerteschaltung (5) verbunden, welche stationär angeordnet ist. Von dieser Auswerteschaltung (5) führt eine Verbindung zu einer Mikrocomputer-Auswerte- und Schnittstellenschaltung (6), welche mit einem Monitor (7) verbunden ist. Zur Mikrocomputer-Auswerte- und Schnittstellenschaltung (6) führen außerdem Steuerleitungen über entsprechende Aktionsaufnehmer (8) und (9) zum

ι ο geregelten Antrieb (1) sowie zur Kupplung (2).

Der Monitor ist mit Bedienungstasten 51 bis S 6 sowie mit weiteren Tasten Sn versehen. Auf dem Monitorbildschirm (10) ist das Drehmoment Md in Abhängigkeit vom Drehwinkel φ darstellbar.

Gemäß Fig. 2 ist in einem Aktionsaufnehmergehäuse (11) eine Hohlwelle (12) als Meßwelle gelagert. Diese Hohlwelle (12) ist mit einem Anschlußzapfen (13) versehen, die zum Getriebe des Schraubwerkzeuges führt. Auf der gegenüberliegenden Seite ist eine Innenverzahnung (14) vorgesehen, die zur Abtriebsbaugruppe des Schraubwerkzeuges führt.

Auf der Torsions- oder Meßwelle (12) ist eine Dehnungs-Meßstreifen-Anordnung (15) vorgesehen, welche als Drehmomenten-Aktionsaufnehmer dient. Anstelle einer Dehnungsmeßstreifenanordnung können auch folienartige Sensorelemente, z. B. als amorphe Metalle, verwendet werden.

Mit (16), (17) und (18) sind Leiterplatten mit elektrischen Bauelementen bezeichnet. Während die Leiterplatte (16) stationär befestigt ist, sind die Leiterplatten (17) und (18) fest mit der Meßwelle (12) verbunden.

Die erste Wandlereinrichtung besteht aus einem ersten, stationär befestigten Reflektorring (19) mit halb-elliptischem Querschnitt, deren Hauptachse parallel zur Achse der Meßwelle angeordnet ist. Diesem feststehenden Reflektorring (19) ist ein Reflektorring (20) zugeordnet, der mit der Leiterplatte (18) fest verbunden ist und somit auf der Meßwelle fixiert ist. In nicht dargestellter Weise enthalten die beiden Reflektorringe (19) und (20) elektro-optische bzw. opto-elektrische Wandlerelemente.

Mit (21) ist ein weiterer Reflektorring bezeichnet, der an der Leiterplatine (17) befestigt ist. Somit dreht sich dieser Reflektorring (21) mit der Meßwelle mit. Der Reflektorring (21) ist Bestandteil der zweiten Wandlereinrichtung. Mit (22) ist der zweite Reflektorring der zweiten Wandlereinrichtung bezeichnet. In nicht dargestellter Weise enthält der Reflektorring (21) elektro-optische Wandlerelemente, während der Reflektorring

(22) opto-elektrische Wandlerelemente aufweist.

Mit (23) ist eine Lichtschranken-Anordnung bezeichnet, wobei die opto-elektrischen Elemente der Lichtschranke stationär angeordnet sind, während eine mit der Meßwelle verbundene Impulsscheibe (24) bei Drehung der Meßwelle die Lichtpfade der opto-elektrischen Elemente öffnet und schließt.

In Fig. 3 sind die den Teilen von Fig. 1 und 2 entsprechenden Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Auf der Meßwelle (12) sind als opto-elektrische Wandlerelemente in dem Scheitelpunkt des Reflektors (20) Solarzellen (25) angeordnet, die die Gleichspannung für die Drehmomenten-Meßstreifenanordnung (15) und für eine Impulserzeugungsschaltung (26) liefern. Mit (26) sind Laserdioden bezeichnet, die im Ringreflektor (19) angeordnet sind. Die drehmomentenabhängigen Frequenzsignale der Impulserzeugungsschaltung (26) werden Laserdioden (27) zugeführt, die innerhalb des Ringreflektors (21) angeordnet sind. Mit (28) sind Solarzellen

bezeichnet, welche innerhalb des feststehenden Reflektorrings (22) vorgesehen sind. Mit (29) ist eine Impulsformerstufe bezeichnet, die mit einem ersten Eingang einer Frequenzmodulations-Impulsweitenmodulationsschaltung (30) verbunden ist. Zweite Eingänge dieser Frequenzmodulations-Impulsweitenmodulationsschaltung (30) sind mit der Drehwinkel-Lichtschrankenanordnung (23, 24) verbunden. Der Ausgang dieser Frequenzmodulations-Impulsweitenmodulationsschaltung (30) ist mit A bezeichnet. An ihm treten seriell Impulsfolgen auf, deren Frequenz ein Maß für das gemessene Drehmoment ist, während die in den Impulspausen dieser Frequenzsignale befindlichen Impulse den jeweiligen Drehwinkel der Meßwelle anzeigen, und zwar durch ihre jeweilige Impulsweite.

Mit U ist der Anschluß bezeichnet, an dem die äußere Versorgungsspannung angelegt wird. Mit (31) ist eine Kalibrierstufe bezeichnet, deren Eingang K der Kalibriereingang ist.

In Fig. 4 sind die den Teilen gemäß den vorhergehenden Figuren entsprechenden Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Versorgungs-Gleichspannung U liegt an einem steuerbaren Halbleiterschalter (32) an, über den die Gleichspannung t/an die Laserdioden (26) schaltbar ist. Im vorliegenden Falle sind zwölf Laserdioden in Reihe geschaltet, die gemäß Fig. 4 mit (26a, 266,26c... 26</und 26e) bezeichnet sind. Der Halbleiterschalter (32) ist durch einen Taktgenerator (33) ansteuerbar, der ein Impulsphasen-Impulspausen-Verhältnis von 90 :10 aufweist. Seine Frequenz beträgt 10 kHz.

Auf der Drehmeßwellenseite sind vierundzwanzig Solarzellen (25) angeordnet, welche in zwei Gruppen unterteilt sind. Jede Gruppe besteht aus zwölf Solarzellen. Die Solarzellen der ersten Gruppe sind mit (25a, 256,25c. 25dund 25e) bezeichnet, während die Solarzellen der zweiten Gruppe mit (25f, 25g, 25h... 25/ und 25k) bezeichnet sind. Der Solarzellen-Anordnung (25) ist ein Glättungskondensator (34) nachgeordnet.

Mit (35) ist ein steuerbarer Halbleiterschalter bezeichnet, der eingangsseitig mit einem Taktgenerator (36) verbunden ist. Dieser Taktgenerator weist eine Frequenz von 10 kHz und ein Impulsphasen-Impulspausen-Verhältnis von 20:80 auf. Der steuerbare Halbleiterschalter (35) liegt zwischen der Solarzellengruppe (25) und der Dehnungsmeßstreifen-Brückenschaltung (15), die aus Widerständen (37, 38, 39 und 40) besteht. Bei Beanspruchung der Meßwelle erfolgt eine Änderung der Widerstandswerte der Widerstände, wodurch eine entsprechend große Brückenspannung zwischen den Brückenpunkten B1 und B 2 erzeugt wird.

Der Brückenpunkt Bi ist mit einem steuerbaren Halbleiterschalter (41) verbunden, der durch den Taktgenerator (36) steuerbar ist. Der Brückenpunkt B 2 ist mit einem steuerbaren Halbleiterschalter (42) verbunden, der ebenfalls durch den Taktgenerator (36) angesteuert wird. Zwischen den beiden Ausgängen der steuerbaren Halbleiterschalter (41) und (42) ist eine Reihenschaltung aus 2 Speicherkondensatoren (43) und (44) vorgesehen, deren Mittenabgriff geerdet ist.

Im Ausgangszweig des Halbleiterschalters (41) befindet sich ein Operationsverstärker (45), während im Ausgangszweig des steuerbaren Halbleiterschalters (42) ein Operationsverstärker (46) angeordnet ist. Der Ausgang des Operationsverstärkers (45) führt zu einem ersten Eingang einer Differenzstufe (47), während deren zweiter Eingang mit dem Ausgang des zweiten Operationsverstärkers (46) verbunden ist.

Der Ausgang der Differenzstufe (47) ist mit einem Spannungsfrequenzwandler (48) verbunden, deren Frequenz spannungsabhängig Frequenzsignale erzeugt, die ein Maß für die Verstimmung der Brückenschaltung (15) ist. Der Ausgang dieses Spannungsfrequenzwandlers ist mit der Laserdiodengruppe (27) verbunden, weiche im Reflektorring (21) angeordnet sind. Diese Laserdiodengruppe enthält drei in Reihe geschaltete Laserdioden (27a, 27b und 27c). Die Laserdioden (27a bis 27c) sind mit

ίο einem Zeitglied in Reihe geschaltet, welches aus einem Widerstand (49) und einem Kondensator (50) besteht. Parallel zum Zeitglied ist ein steuerbarer Halbleiterschalter (51) angeordnet, welcher durch Ausgangssignale der Spannungsfrequenz-Wandlerstufe (48) steuerbar ist. Die Ausgangssignale der Spannungsfrequenz-Wandlerstufe (48) sind Impulse, deren Anzahl pro Sekunde das Maß für das zu erfassende Drehmoment darstellen. Um den Energieverbrauch auf ein Minimum zu halten, wird die optische Übertragungsstrecke der Laserdioden (27a bis 27c) derart getaktet, daß nur Lichtblitze mit vorgegebener Dauer entstehen, die bestimmt ist durch die Zeitkonstante des Zeitgliedes (49,50). Der steuerbare Halbleiterschalter (51) erlaubt eine getaktete Entladung des Zeitkondensators (50), wodurch mit jedem Impuls am Ausgang der Spannungsfrequenz-Wandlerstufe ein neuer Stromimpuls für die Laserdioden wirksam wird.

Die im Reflektorring (22) angeordneten opto-elektronischen Elemente (28) sind drei parallel geschaltete, passive Photoempfänger (28a, 28Zj und 28c). Sie sind mit einem Widerstand (52) in Reihe geschaltet. Der Widerstand (52) ist mit dem Pluspol einer nicht dargestellten Spannungswelle verbunden. Auf diese Weise wird eine elektrische Vorspannung für die drei Infrarot-Photodiöden (28a bis 28c) erzielt, wodurch die Signalempfindlichkeit erhöht wird. Den drei Infrarot-Photodioden (28a bis 28c) ist ein Operationsverstärker (53) nachgeordnet, der mit einer Impulsstufe (54) ausgangsseitig verbunden ist. Die Impulsstufe (54) liefert Flankenimpulse einerseits an die Frequenz-Pulsweiten-Modulationsstufe (30) und andererseits an die Drehwinkellogik (29).

Die Drehwinkellogik (29) weist zwei Eingänge LS1 und LS 2 auf. Jeder Eingang ist mit einer Lichtschranke

(23) verbunden. Der Einfachheit halber ist nur eine Lichtschranke dargestellt. Die Drehwinkellogik (29) weist drei Ausgänge (Ai, Al und A3) auf. Der Ausgang A 1 ist mit einem steuerbaren Halbleiterschalter (55) verbunden. Der Ausgang A 2 ist mit einer steuerbaren Halbleiterschalter (56) verbunden, während der Ausgang Λ 3 an einen Halbleiterschalter (57) angeschlossen ist. Die Signale an den Ausgängen A 1 bis Λ 3 der Drehwinkellogik (29) steuern die Halbleiterschalter (55 bis 57). Durch die Halbleiterschalter (55 bis 57) sind Widerstände (58, 59 und 60) in Reihe schaltbar mit einem Ladekondensator (61). Die Widerstände (58 bis 60) bilden mit dem Ladekondensator (61) eine Zeitgliedstufe, wobei in Abhängigkeit vom Schaltzustand dieser Halbleiterschalter (55 und 57) das Zeitverhalten bzw. die Zeitkonstante entsprechend einstellbar ist. Durch den Wert der Zeitkonstanten der Zeitgliedstufe (58 bis 61) ist die Impulsweite der drehwinkel-abhängigen Impulse einstellbar.

Den Solarzellen (25a bis 25k) ist eine Digital-Filterlogikschaltung (62) nachgeordnet, deren Ausgang mit einem steuerbaren Halbleiterschalter (63) verbunden ist, durch den ein Widerstand (64) parallel zum Brückenwiderstand (38) der Drehmomenten-Meßstreifenanord-

nung (15) schaltbar ist. Mit (65) ist eine Schottky-Diode bezeichnet, die die Aufgabe hat, die Eingangssignale für die digitale Filterlogikschaltung (62) von der Brückenschaltung (15) zu entkoppeln.

Die durch den Taktgenerator (33) erzeugten, der Gleichspannung U überlagerten Kalibrierimpulse werden der digitalen Filterlogikschaltung (62) zugeführt und dort mit Sollwertimpulsen verglichen. Bei Übereinstimmung der Impulse wird ein Ausgangssignal erzeugt, das den steuerbaren Halbleiterschalter (63) durchsteuert, woraufhin der Widerstand (64) parallel zum Brükkenwiderstand (38) geschaltet wird. Der Widerstandswert des Widerstands (64) ist derart bemessen, daß er bei Zuschaltung ein Drehmoment mit einem Wert von 80% des Nenndrehmomentes simuliert. Wie bereits eingangs erwähnt, weist die Kalibrierimpulsfolge eine Frequenz von 10 kH und ein Tastverhältnis von 90 :10 auf. Die Filterlogikschaltung erkennt die Kalibriersignale im Sinne einer Vergleichsprüfung und schaltet entsprechend einer Torschaltung den steuerbaren Halbleiterschalter (63) bei Übereinstimmung von Frequenz- und Tastverhältnis mit dem Sollwertsignal durch.

Die Operationsverstärker (45,46), die Konsensatoren (43, 44) und die Differenzschaltung (47) bilden zusammen eine Abtast- und Halteschaltung, welche im Rhythmus der Frequenz des Frequenzgenerators (36) getriggert wird. Der gemessene Drehmomentenwert wird im Takt dieser Taktimpulse aktualisiert. Durch die Taktung der Abtast- und Halteschaltung sowie der Brückenschaltung mit den Impulsen des Impulsgenerators (36) ergibt sich der Vorteil einer Reduzierung der Verbrauchsleistung, da nur während der Impulsphasen der Impulse des Impulsgenerators (36) Strom in der Schaltungsanordnung fließt.

In Fig. 5 sind in schematischer Weise und teilweise der Ringreflektor (19), welcher stationär angeordnet ist, und der Ringreflektor (20) dargestellt, welcher mit der Meßwelle (12) verbunden ist. Gemäß Fig. 5 sind zwei benachbarte Laserdioden (26a und 266) auf dem Ringreflektor (19) gezeigt. Des weiteren sind auf dem drehbaren Ringreflektor (20) drei jeweils benachbarte Solarzellen (25a, 25/ und 256) gezeigt. Die jeweils gleichen Abstände der benachbarten Laserdioden (26a, 26b) sind mit A bezeichnet. Die jeweils gleichen Abstände der benachbarten Solarzellen (25a, 25/; 25/ 256) sind mit B bezeichnet. Diese Abstände sind so gewählt, daß unter Berücksichtigung des Abstandes der benachbarten Ringreflektoren (19 und 20) der Winkelkegel α der Laserdioden gleich 60° ist, mit einer zulässigen Energieminderung um 10% auf 90% = 60° und unter der Berücksichtigung, daß vierundzwanzig Laserdioden am Umfang des Ringreflektors (19) angeordnet sind. Die Solarzellen weisen einen Empfangswinkelkegel β gleich 50° auf, und zwar bei einer zulässigen Leistungsminderung um 10% auf 90%. Auf diese Weise erhält man für die erste Wandleranordnung eine Welligkeit der Gleichspannung, die höchstens 10% unterhalb des maximalen Energiewertes bzw. der maximalen Gleichspannung liegt. Diese Gleichspannung wird dann zusätzlich durch den in Fig. 4 gezeigten Glättungskondensator (34) geglättet.

Die Fig. 6a und 66 zeigen den Reflektorring (19) der ersten Wandlereinrichtung mit den in der Scheitellinie der Halb-Ellipse angeordneten Laserdioden (26a, 266, 26c,... 26c/und 26e).

Fig. 7 zeigt den halb-elliptischen Ringreflektor (20) mit den beiden Solarzellengruppen (25a, 256,25c... 25c/ und 25e) sowie (25/, 25g, 25A... 25/und 25k). Die beiden Solarzellengruppen sind so angeordnet, daß die einzelnen Solarzellen der einen Gruppe mittig zwischen den Solarzellen der anderen Gruppe liegen.

In Fig. 8 ist die Impulsscheibe (24) dargestellt, die mit den beiden Lichtschranken (23a und 236) zusammenarbeitet. Die beiden Lichtschranken (23a und 236) sind so angeordnet, daß sie im Bezug auf die Lückenfrequenz der Impulsscheibe (24) um 90° versetzt sind. Die beiden Ausgänge der Lichtschranken (23a und 236) sind mit

ίο den Eingängen LS1 und LS 2 der Drehwinkellogik (29) verbunden.

In Fig. 9 sind die Rechteck-Impulsverläufe an den Eingängen LS1 und LS 2 zu sehen, wobei beide Impulszüge untereinander um 90° versetzt sind. Jede Anstiegsflanke und jede Abstiegsflanke der beiden Impulszüge markiert einen Winkelschritt von je 11. Die Impulslogik (29) ist derart aufgebaut, daß sie ausgangsseitig an den Ausgängen Ai, A 2 und A 3 logische Impulssignale erzeugen, die aus der Wahrheitstabelle von Fig. 10 ersichtlich sind. Gemäß der Wahrheitstabelle von Fig. 10 ergeben sich vier logische Signalkombinationen, wobei jede Signalkombination einer vorgegebenen Impulsweite zugeordnet ist. Die erste Signalkombination entspricht einer Impulsweite von 8 μβ, die zweite Signalkombination entspricht einer Impulsweite von 5 μβ, die dritte Signalkombination entspricht einer Impulsweite von 12 με, während die vierte Signalkombination einer Impulsweite von 16 με entspricht. Auf diese Weise können vier Winkelschritte durch entsprechende Impulsweite voneinander unterschieden werden. Im unteren Teil von Fig. 9 sind die entsprechenden Impulse mit den zugehörigen Impulsweiten dargestellt.

In Fig. 11a sind die Drehmomenten-Digitalimpulse für das Drehmoment Md = 0 gezeigt, wobei angenommen wird, daß die Frequenz für dieses Null-Drehmoment = 20 kH ist. Gemäß Fig. 4 werden durch die Flanken (Abstiegsflanken) der Drehmomentenimpulse die entsprechenden Schaltungsteile der Drehwinkellogik (29) getriggert. Dies ist aus Fig. 116 ersichtlich.

In Fig. 12a ist eine Impulsfolge für das Drehmoment Md = 0 am Ausgang A der Frequenzmodulations- und Impulsweitenmodulationsstufe (30) gezeigt. Die Frequenz der Drehmomentenimpulse ist durch die Periodendauer TMdo gekennzeichnet. Für die Winkeldrehung 11 weisen die in der Impulspause des ersten Drehmomentenimpulses liegenden Drehwinkelimpulse die Impulsweite η auf. Beim nächstfolgenden Drehmomentenimpuls liegen bei weiterer Drehung der Meßwelle um 11 Drehwinkelimpulse mit der Impulsweite von T2 in der nachfolgenden Impulspause. In der Impulspause des darauffolgenden Drehmomentenimpulses würden dann Drehwinkelimpulse mit der Impulsweite T3 liegen usw.

In Fig. 126 ist der Impulsverlauf für das Nenndrehmoment MdNenn dargestellt für eine Frequenz / = 30 kHz.

In diesem Falle ist die Periodendauer TMdNenn für das Nenndrehmoment entsprechend kürzer. Hierbei erfolgt eine Rechtsdrehung.

Gemäß Fig. 12c ist bei linksdrehender Meßwelle die Nenndrehmoment-Frequenz gleich 10 kHz. Das bedeutet, daß bei linksdrehender Meßwelle ein erster Frequenzbereich zwischen 1OkHz und 2OkHz und bei rechtsdrehender Meßwelle ein zweiter Frequenzbereich zwischen 20 kHz und 30 kHz zur Drehmomentenmessung wirksam wird.

Die seriellen Impulsfolgen werden dann in den nachfolgenden Schaltungseinheiten (5) und (6) ausgewertet
und auf dem Monitor (7) dargestellt.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

10

15

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25

30

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- Leerseite -

Claims (21)

Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Messung von Parametern von sich drehenden Teilen mit jeweils einer auf dem Drehteil vorgesehenen elektrischen Parameter-Detektorvorrichtung und einer Impulserzeugungsschaltung, deren Signale eine von der Parametergröße abhängige Frequenz aufweisen, mit einer Modulationsschaltung für die Parameter-Impulse, mit einer ersten ringförmigen Wandlereinrichtung zur berührungslosen Übertragung einer Versorgungsspannung vom stationären Vorrichtungsteil zur Parameter-Detektorvorrichtung und zur Impulserzeugungsschaltung des Drehteils, und mit einer zweiten, ringförmig angeordneten, elektro-optische Wandlerelemente aufweisenden Wandlereinrichtung zur berührungslosen Übertragung der Parameterimpulse zu einer stationären Auswerteschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß

20

— die erste Wandlereinrichtung (25, 26) elektro-optische und opto-elektrische Wandlerelemente (25a bis 25k, 26a bis 26e) aufweist, die derart ausgebildet sind und eine solche ringförmige Anordnung aufweisen, daß während der Drehung auf der Drehteilseite eine Gleichspannung mit einer Welligkeit, die klein ist gegenüber dem Maximalwert der Gleichspannung, zur Parameter-Detektoreinrichtung (15) und Impulserzeugungsschaltung (26) übertragen wird,

— daß eine Drehwinkel-Detektorvorrichtung (23,24) für das Drehteil (12) zur Lieferung von Drehwinkelimpulsen vorgesehen ist und

— daß die Modulationsschaltung (30) für die Parameterimpulse eine durch diese flankengetriggerte Impulsweiten-Modulationsstufe für die Drehwinkelimpulse des Drehteils aufweist, und ausgangsseitig serielle Parameterimpulse liefert, in deren jeweiligen Pausenpha- sen die impulsweiten-modulierten Drehwinkelimpulse liegen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Wandlereinrichtung (25,26 und 27,28) jeweils ringförmige, einander zugekehrte Reflektoren (19,20 und 21,22) aufweist, in denen die elektro-optischen bzw. optoelektrischen Wandlerelemente (25a bis 25k, 26a bis 26e und 27a bis 27c, 28a bis 28c) angeordnet sind, wobei die Abstände (A, B) der einzelnen Wandlerelemente in der ersten Wandlereinrichtung (25,26) untereinander entsprechend gewählt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die opto-elektrischen Wandlerelemente (25a bis 25k) der ersten Wandlereinrichtung (25, 26) als Aktivelemente in Reihe geschaltet sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektro-optischen Wandlerelemente Laserdioden (26a bis 26e und 27a bis 27c) und die opto-elektrischen Wandlerelemente der ersten Wandlereinrichtung (25,26) Solarzellen (25a bis 25Jt), und die opto-elektrischen Wandlerelemente (28a bis 28c) der zweiten Wandlereinrichtung Photodioden, Phototransistoren oder Photowiderstände sind.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände (A, B) der einzelnen Wandlerelemente (26a bis 26e, 25a bis 25k) der ersten Wandlereinrichtung derart sind, daß die durch ihre Richtercharakteristik bedingten Intensitätsschwankungen während der Drehung des Drehteils (12) kleiner oder gleich 10% vom Maximalenergiewert sind.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die optoelektrischen bzw. elektro-optischen Wandlerelemente in jeweils gleichen radialen Abständen angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Reflektoren (19, 20, 21, 22) jeweils einen halb-elliptischen Querschnitt aufweisen, und daß die opto-elektrischen bzw. elektro-optischen Wandlerelemente (25a bis 25Jf; 26a bis 26e; 27a bis 27c; 28a bis 28c) jeweils im Bereich des Scheitelpunktes oder Brennpunktes der Reflektoren (19, 20,21,22) angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die drehteilseitig übertragene Gleichspannung durch eine Glättungsstufe (34) stabilisiert und nachfolgend einem Halbleiterschalter (35) zugeführt wird, welcher durch einen Taktgenerator (36) mit festem Impulsphasen-Impulspausen-Verhältnis angesteuert wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Taktgenerator (36) eine Abtast- und Halteschaltung (43, 44, 45, 46, 47) der Impulserzeugerschaltung getaktet wird.

10. Vorrichtung nach Ansprüche oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Impulsphasen-Impulspausen-Verhältnis der Impulse des Taktgenerators (36) 20:80 beträgt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtast- und Halteschaltung eingangsseitig mit durch den Taktgenerator (36) steuerbaren Halbleiterschaltern (41,42) versehen ist, welche im Takt der Impulse des Taktgenerators (36) die Abtast- und Halteschaltung eingangsseitig durchsteuern und sperren.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtast- und Halteschaltung aus zwei Speicherstufen (43,44) mit je einem nachgeordneten Operationsverstärker (45, 46) besteht, und daß die beiden Operationsverstärker mit je einem Eingang einer Differenzstufe (47) verbunden sind.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Parameter-Prüfstufe mit einem elektrischen Kalibrierelement (64) mit vorgegebenem Wert vorgesehen ist, welches der Parameter-Detektorvorrichtung (15) während der Kalibrierung zugeschaltet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Kalibrierelement (64) durch eine Logikschaltung (62, 63) wirksam schaltbar ist, wenn in einer Vergleichsstufe die Gleichheit eines über die erste Wandlereinrichtung übertragenen Kalibriersignales mit einem KaIibrier-Sollwertsignal festgestellt wird.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Kalibriersignal eine Impulsfolge mit einer vorgegebenen Frequenz und einem

3 4 '

vorgegebenen Tastverhältnis ist, und daß die Kali- Meßwertgebern wie Dehnungsmeßstreifen, Tempera-

brierimpulsfolge der Versorgungsgleichspannung turfühler und dgl. Die Detektorgrößen werden Verstär-

überlagert und vor der der Parameter-Detektor- kern zugeführt sowie Umsetzern, um signalabhängig

vorrichtung (15) und der Impulserzeugungsschal- Lichtsender zu erregen.

tung (26) vorgeschalteten Glättungsstufe (34) abge- 5 Des weiteren enthält die Vorrichtung zwei stationäre

zweigt wird. Teile. Das erste stationäre Teil dient in Verbindung mit

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis Leitungsschleifen auf dem Drehteil zur induktiven Ener-

15, dadurch gekennzeichnet, daß das Kalibrierele- gieübertragung. Hierzu sind induktive Koppler notwenment (64) ein Festwiderstand ist, der mittels eines dig. Des weiteren ist eine entsprechend große Gedurch das Kalibriersignal steuerbaren Halbleiter- io schwindigkeit für die Drehung erforderlich. Die auf dem schalters (63) zur Parameter-Detektorvorrichtung Drehteil empfangene Wechselgröße muß daher gleich-(15) zuschaltbar ist. gerichtet werden.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis Das zweite stationäre Teil ist ringförmig ausgebildet

16, dadurch gekennzeichnet, daß das Impulspha- und enthält neben den einzelnen Lichtsendern zur sen-Impulspausen-Verhältnis der Kalibrierimpulse 15 Übertragung der Parametersignale eine umlaufende, 90 :10 beträgt. lichtempfindliche Schicht. Die von den Lichtsendern auf

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis die lichtempfindliche Schicht übertragenen Signale wer-

17, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalibrierim- den dann in einer Verstärker- und Frequenztrennstufe pulse im stationären Teil der Meßvorrichtung er- ausgewertet, wobei jeder Auswertekanal der Trennstuzeugt werden. 20 fe einen eigenen Registrierkanal versorgt. Die Anzahl

19. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden der Lichtsender entspricht der Anzahl der Übertra-Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die von gungswege.

der Parametergröße abhängige Frequenz der Para- Diese bekannte Vorrichtung ist nachteilig, da sie für

meterimpulse bei konstanter Impulsphasenzeit die Energieübertragung auf das Drehteil eine entspre-

durch Änderung der Impulspausenzeit mittels einer 25 chend hohe Relativgeschwindigkeit zwischen Drehteil

Steuerstufe (48,49,50,51) gesteuert wird. und stationärem Teil erfordert. Desgleichen ist diese

20. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden bekannte Vorrichtung nicht geeignet, wenn die Dre-Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreh- hung nur über kleine Winkelbereiche erfolgt.
winkel-Detektorvorrichtung (23,24) eine durch die Aus der DE-PS 21 48 493 ist eine Einrichtung zur Drehmomentensignale getaktete Drehwinkellogik- 30 Drehmomentenmessung bekannt. Zwischen einem stufe (29) aufweist, die ausgangsseitig winkelschritt- Bremsaggregat und einem Prüfling befindet sich eine weise n-bit-Digitalsignale abgibt, durch die nach- Meßwelle mit einem Versorgungsnetzteil, einer Brükeinander Zeitglieder (58, 59, 60, 61) mit entspre- kenschaltung mit Dehnungsmeßstreifen und mit einem chender Zeitkonstante für die jeweilige Impulswei- Impulsgenerator. Die Übertragung der Versorgungste einschaltbar sind. 35 spannung erfolgt induktiv als Wechselspannung, die

21. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden dann im Netzteil des sich drehenden Prüflings gleichge-Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß- richtet wird. Die Übertragung der Impulse des Impulsvorrichtung als Aktionsaufnehmer für ein Schraub- generators zur stationären Auswerteschaltung erfolgt werkzeug verwendet wird und zur winkelabhängi- kapazitiv. Die am Ausgang der Brückenschaltung aufgen Drehmomentenmessung zwischen einem 40 tretende Spannung ändert die Frequenz des Impulsge-Schraubenwerkzeuggetriebe und einem Schraub- nerators in Abhängigkeit von der Größe des Drehmowerkzeugabtrieb einsetzbar ist. mentes der Meßwelle. Die Drehzahl der Meßwelle wird

durch eine Drehzahl-Detektorvorrichtung für das Dreh-Beschreibung teil berücksichtigt und ebenfalls der stationären Aus-

45 werteschaltung zugeführt. In der Auswerteschaltung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung wird die kapazitiv übertragene Signalkombination in

von Parametern von sich drehenden Teilen mit jeweils einer Gleichspannung umgewandelt und zur Kalibrie-

einer auf dem Drehteil vorgesehenen elektrischen Para- rung mit einer Nullpunkt-Einstellspannung korrigiert.

meter-Detektorvorrichtung und einer Impulserzeu- Das Summensignal wird dann in ein frequentes Signal

gungsschaltung, deren Signale eine von der Parameter- 50 rückgewandelt und zu einer Grundfrequenz hinzuad-

größe abhängige Frequenz aufweisen, mit einer Modu- diert. Dieser Frequenzkorrekturwert wird einem Vor-

lationsschaltung für die Parameter-Impulse, mit einer wärts-Rückwärtszähler zugeführt, der außerdem durch

ersten ringförmigen Wandlereinrichtung zur beruh- ein Taktwerk angesteuert wird. Der Vorwärts-Rück-

rungslosen Übertragung einer Versorgungsspannung wärtszähler gestattet eine Ablesung der gemessenen

vom stationären Vorrichtungsteil zur Parameter-Detek- 55 Größe.

torvorrichtung und zur Impulserzeugungsschaltung des Mit Hilfe dieser bekannten Einrichtung zur Drehmo-Drehteils, und mit einer zweiten, ringförmig angeordne- mentenmessung sind zwar Drehmomentenwerte beruhten, elektro-optische Wandlerelemente aufweisenden rungslos vom Drehteil zum stationären Teil übertrag-Wandlereinrichtung zur berührungslosen Übertragung bar. Auch gestattet die bekannte Einrichtung die berühder Parameterimpulse zu einer stationären Auswerte- 60 rungslose Versorgungsenergie-Übertragung vom staschaltung. tionären Teil auf die Meßwelle. Jedoch weist diese be-

Aus der DE-AS 24 31 215 ist eine Vorrichtung zum kannte Einrichtung den Nachteil auf, daß auf dem Dreh-Übertragen von Informationen von einem drehbaren teil eine Gleichrichtung der übertragenen Wechselspan-Bauteil aus bekannt. Das drehbare Bauteil enthält eine nung erfolgen muß, was einen zusätzlichen Schaltungs-Elektronikeinrichtung mit Schaltungen zum Gleichrich- 65 aufwand auf der Meßwelle bedeutet. Ein weiterer ten zum Filtern einer zugeführten Wechselspannung so- Nachteil ist darin zu sehen, daß eine induktive Übertrawie Regelschaltungen. Die auf dem Drehteil erzeugte gung der Versorgungsspannung vom stationären Teil Gleichspannung dient zur Versorgung von Fühlern oder auf die Meßwelle ungünstig ist dann, wenn die Drehung