DE740762C - Geber fuer die Messung von Zug, Druck, Drehmoment oder Schub nach der Differentialmethode - Google Patents

Description

• Geber für die Messung von Zug, Druck, Drehmoment oder Schub nach der Differentialmethode Bei der Druckmessung erweist es sich oft als vorteilhaft, nicht nur ein einziges druckempfindliches Element, das entweder auf Zug oder auf Druck anspricht, zu verwenden, sondern eine Differentialànordnung zu benutzen, bei der ein druckempfindliches Element gedrückt und das andere gezogen wird. Es ergeben sich dadurch besonders bei Gebern mit nicht ganz genau geradliniger Charakteristik günstigere Eichkuren, und es fallen auch noch andere Fehler, z. B. Temperaturfehler, praktisch aus dem Äiießergebnis heraus.
• Derartige Differential anordnungen baut man im allgemeinen so, wie es in Fig. I schematisch dargestellt ist. Die beiden druckempfindlichen Elemente I und 2 sind in- einen Rahmen 3 eingespannt. In dem Verbindungspunkt der beiden Elemente I und 2 greift ein weiterer Rahmen 4 bzw. eine Gabel an. Bei dieser Methode müssen die Druckelemente unter Vorspannung in den Rahmen eingebracht werden, was meßtechnisch unter Umständen gewisse Schwierigkeiten mit sich bringt. Baut man z. B. Rahmen und Geber bei magnetoelastischen Druckmeßanordnungen aus einem Stück, so liegt ein statisch mubestimmtes System vor, bei dem es sehr stark auch auf die statischen Eigenschaften des Rahmens ankommt.
• Beim Geber gemäß derErfindung sind diese Schwierigkeiten und Nachteile grundsätzlich dadurch vermieden, daß er aus einem Fade oder Flechtwerk stabförmiger druck-sbtzw. zugempfindlicher Elemente besteht, die teils gezogen und teils gedrückt werden. Ixn den Fig. 2 bis 8 sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegénstandes für Meß elemente nach dem magnetoelastischen Prinzip dargestellt. Die Erfindung beschränkt sich natürlich nicht auf derartige Elemente, sondern es können statt dessen auch kapazitive oder induktive Elemente bzw. solche mit veränderlichem Ohmschen Widerstand benutzt werden.
• In Fig. 2 ist ein Geber dargestellt, der aus vier magnetoelastischen druck- bzw. zugempfindlichen Elementen 5, 6, 7 und 8 besteht, die so miteinander verbunden sind, daß sie ein in einer Ebene liegendes Qradrat, also ein Fachwerk bilden. Gegebenenfalls kann das Quadrat aus einem Stück hergestellt sein, wobei u. U. durch Aussparungen g oder ähnliche Maßnahmen dafür gesorgt wird, daß die Elemente sich gegeneinander bewegen können.
• Jedes Element ist mit je einer Wicklung 10 versehen, die beispielsweise in längliche Löcher eingefädelt sein können. Zur Übertragung der Zug und Druckkräfte dienen zwei gabelartige Übertrager 11 und 12, die vorzugsweise aus einem nichtmagnetischen Werkstoff bzw. nicht magnetisierbaren Werkstoff hergestellt sind. Wirkt nun auf den dargestellten Geber eine Zugkraft, wie es durch die Pfeile angedeutet ist, so werden die Elemeute 5 und 7 gezogen und die Elemente 6 und 8 gedrückt. Umgekehrt ist die Wirkungsweise, wenn auf die beiden Übertrager ii und 12 ein Druck wirkt. Durch entsprechende Bemessung der Winkel der Ubertrager 11 und 12 können die Zug und Druckkräfte so auf die Elemente verteilt werden, daß ihre Wirkungen gleich groß sind. Schaltet man die Wicklungen 10 in geeigneter Weise zusammen, wobei noch Abgleichmittel, wie Widerstände u. dgl. vorgesehen sein können, so erzielt man eine Anzeige, die praktisch unabhängig von der Temperatur und ähnlichen Fehlergrößen ist.
• In Fig. 3 ist eine etwas andere Ausführungsform eines magnetoelastischen Gebers dargestellt, bei dem stabförmige Elemente I3.
• I4, 15 einen zylindrischen Käfig bilden, wobei weitere Elemente als Endringe I6 und I7 zul Verbindung jener Stäbe dienen. Als Übertrager sind klauenartige Gebilde I8, 19 vorgesehen, die entsprechend dem für Fig. 2 Gesagten so ausgebildet sind, daß wiederum gleich große Zug und Druckkräfte auftreten.
• Die in den Löchern angebrachten Wicklungen werden auch hier in entsprechender Weise zu einer Differentialschaltung zwsammengefaßt.
• Während bisher die einzelnen stabförmigen Elemente in festen Verband miteinander standen, ist in Fig. 4 ein Geber dargestellt, bei dem Gelenkverbindungen vorgesehen sind. Die einzelnen stabförmigen Elemente 20, 21, 22 und 23 sind an den beiden zur Übertragung der Zug oder Druckkräfte dienenden Körpern 24 und 25 mit Hilfe von Gelenken 26, 27, 28, 19 30 und 31 verbunden. In ähnlicher Weise kann übrigens auch die Anordnung nadel Fig. 2 ausgeführt werden, wobei die Gelenke in den Eckpunkten des Quadrates anzuordnen wären. Zur Erhöhung der mechanischen Stabilität können dann Diagonalen vorgesehen werden, die zweckmäßig so bemessen sind, daß sie sich unter der Wirkung der auftretenden Zug und Druckkräfte ausbiegen und damit keine in die Messung eingehenden Norspannungen ausüben.
• Die neue Methode läßt sich auch auf räumlichte Fachwerke, sogenannte Flechtwerke, ausdehnen. Man kann dadurch in besonders einfacher Weise Drehmomente nach der Differentialmethode messen. Ein Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 5, bei dem zwischen zwei ringförmigen Körpern 32, 33 stabförmige Geberelemente als Stege zickzackförmig, z.B. unter Winkeln von 45°, angebracht sind, von denen die Elemente 3+ bis 36 auf der Vorderseite sichtbar werden. Wird ein derartiger Geber tordiert, so wird die eine Hälfte der Stege gedrückt, die andere Hälfte mit der gleichen Kraft gezogen. Im vorliegenden Falle würden also die Elemente 34 und 36 gedrückt und dasElement35 gezogen werden. Erwähnt sei noch, daß auch hier durch Aussparungen bzw. ähnliche WIittel wie in Fig. 4 eine genügende Gelenkigkeit zwischen den Stegen und den Ringen hergestellt werden kann.
• Würde man eine derartige Anordnung z. B. in eine Schiffswelle einbauen, so würden außer den Drehmomenten auch noch Schubkräfte auf sie einwirken. Unter Voraussetzung geradliniger Charakteristik der Elemente müßten sich die Schubkräfte im Meßergebnis allerdings herausheben, weil sie beide Sorten von Stegen in gleichem Sinne beeinflussen. Sollen die Schubkräfte auch gemessen werden so könnte man unter Umständen zweite Wicklungen auf den Stegen anordnen, wobei diese jedoch nicht in Differentialschaltung betricben werden dürfen. sondern hintereinandergeschaltet werden müßten. Die Momente heben sich aus dieser Meßeinrichtung heraus, und lediglich die Schübe kommen zur Anzeige.
• Es wäre auch möglich, einige Stäbe für die Schubmessung und einen anderen Teil für die Drehmomentmessung zu verwenden, wobei dann jeder Steg nur eine Wicklung zu tragen brauchte.
• In Fällen jedoch, wo die Charakteristik der druckempfindlichen Elemente nicht ganz geradlinig verläuft, dürfte es vorteilhafter sein eine zusammengesetzte Drehmoment-und Schubmeßeinrichtung zu verwenden, wie sie beispielsweise in Fig. 6 angedeutet ist. Die Schubmeßeinrichtung 37 mag entsprechend Fig. 2 gebaut sein, während der Geber 38 für die Drehmomentmessung entsprechend Fig. 5 ausgebildet ist. Der Geber 37 ist an dem Flansch 39, der mit dem einen Wellenstumpf 40 verbunden ist, beestigt, während er an dem anderen Flansch 4I, der mit dem anderen Wellenstumpf 42 verbunden ist, in einem Halslager 43 drehbar gelagert ist.
• Der Drehmomentgeber 38 ist ebenfalls an dem Flansch 39 befestigt und wird durch eine Mitnehmerkupplung 44 von dem Flansch 41 mitgenommen. Die Kupplung ist so ausgebildet, daß Schubkräfte auf den Drehmomentgeber nicht übertragen werden. Jene Kräfte wirken nur auf den Geber 37, während dieser von irgendwelchen Drehmomenten infolge seiner beweglichen Lagerung 43 unbeeinflußt bleibt. Die beiden Flansche 39 und 41 können in einem feststehenden Zylinder 45, beispielsweise in Kugellagern, laufen. Der Zylinder dient außerdem als Träger von Bürstenanordnungen 46, die zu entsprechenden Schleifringen gehören, welche auf dem Drehmomentmeßzylinder 38 8 befestigt sind und d zur Zuführung ibzw. Abführung der elektrischen Größen dienen.
• In den Fig. 7 und 8 sind schließlich zwei einzelne Idruckempfindliche Elemente, etwa. wie sie praktisch ausgeführt werden können, dargestellt. In Fig. 7 ist ein Element in der Aufsicht und im Schnitt gezeigt, das aus magnetilschem Werkstoff für das magnetoelastische Verfahren hergestellt ist. Das Element trägt zwei längliche Löcher 47, die einen Steg übriglassen, auf welchem die Wicklung aufgebracht wird. An den Enden des Körpers sind Löcher 48, 49 vorgesehen, durch die Bolzen oder Nieten gesteckt werden können, mit denen beispielsweise das nächste Element, dessen Ende entsprechend der Öffnung ausgebildet ist, befestigt wird.
• Die Eig. 8 zeigt ein induktives Element, das aus Blechpaketen hergestellt ist, das aus einem mittleren Teil 50 und vier angesetzten Teilen 5I bis 54 besteht, die zwei Luftspalte 55 und 56 miteinander bilden. In dem Mittetraum ist die Wicklung 57 angebracht. Die Bohrungen 58, 59 dienen wiederum zur Verbindung mit den anderen Elementen der Meßanordnung bzw. mit den übertragungsorganen.
• Es sei erwähnt; daß man an Stelle der stabförmigen Elemente auch an sich bekannte sogenannte Druckmeßdosen, also rundliche Elemente mit aufgeschweißtem Deckel verwenden kaml, wenn der Raum eine solche Ausbildung gestattet.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Geber für die Messung von Zug, Druck, Drehmoment oder Schub nach der Differentialmetho de, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einem Fach- oder Flechtwerk stabförmiger druck- bzw. zugempfindlicher Elemente besteht, die teils gezogen und teils gedrückt werden.
2. 2. Geber nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die stabförmigen Elemente ein Flächenfachwerk, z. B. ein Quadrat, bilden, an dessen je zwei Ecken gegabelte Übertrager angreifen.
3. 3. Gebernach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die stabförmigen Elemente einen zylindrischen Käfig mit Endringen bilden, an die übertragerklauen angreifen.
4. 4. Geber nach Anspruch I, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen stabförmigen Elemente untereinander bzw. mit den Ubertragern gelenkig verbunden sind.
5. 5. Geber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung der mechanischen Stabilität Diagonalverbindungen o. dgl. vorgesehen sind.
6. 6. Geber nach Anspruch 1 für die Drehmomentmessuug, dadurch gekennzeichnet, daß die stabförmigen Elemente ein räumliches Fachwerk, ein sogenanntes Flechtwerk, bilden, also z. B. zickzackförmig zwischen zwei Halte- und Übertragerringen angeordnet sind.
7. 7. Geber nach Anspruch I zur gleichzeitigen Drehmoment- und Schubmessung, gekennzeichnet durch die mechanische Kombination eines Gebers nach Anspruch 6 und eines Gebers nach einem der Ansprüche 2 oder 3.

   & Geber nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Geber für die Dreh momentmessung mit Hilfe einer Mitnehmerkupplung schubfrei und der Schubmesser mit Hilfe einer drehbaren Lagerung drehmomentfrei gehaltert ist.