DE893126C

DE893126C - Anordnung zur Messung der gegenseitigen Winkelverdrehung ruhender oder bewegter Koerper

Info

Publication number: DE893126C
Application number: DEI2315D
Authority: DE
Inventors: Otto Dipl-Ing Hoffmeister
Original assignee: RICHARD HOFFMEISTER DIPL ING
Current assignee: RICHARD HOFFMEISTER DIPL ING
Priority date: 1938-02-25
Filing date: 1938-02-25
Publication date: 1953-10-12

Description

Anordnung zur Messung der gegenseitigen Winkelverdrehung ruhender oder bewegter Körper Bei der Messung mechanischer Veridrehsch:wingungen und Drehmomente besteht die Aufgabe, den Verdrehwinkel zweier Körper zu messen, die beide noch eine Umlaufbewegung ausführen können. Hierfür können alle Verfahren zur Messung von Verschiebungen rdienen, wenn nur dafür Sorge getragen wird, @daß (die Verdrehbewegung unter Anwendung eines Hebelarmes auf eine annähernd geradlinige Bewegung zurückgeführt wird.
So verwendet M u i r (Aircraft Engineering 193%, S. 149) in Anlehnung an bekannte induktive Verfahren (ATM V 3822/1) die Änderung .der Induktivität von Spulen beim Eintauchen eines Eisenkerns zur Messung von Verdrehbewegun:gen b@zw. Drehmomenten. Sandner benutzt die Schwingungsbewegungen einer Spule gegenüber einem Dauermagneten, um in (der Spule Ströme zu induzieren, die einem Anzeigegerät zugeführt werden. Ist der Verdrehschwingung noch eine gleichförmige Umlaufbewegung überlagert, so muß die Abführung der Meßleitungen über Schleifringe oder einen Umlaufübertrager erfolgen. Da diese Zusatzeinrichtungen Störungsmöglichkeiten beherbergen, wird solchen Meßanord,nungen der Vorzug zu geben sein, die diese Fehlerquellen vermeiden.
Solche Anordnungen lassen sich besonders für das gegeninduktive und induktive Meßverfahren bilden.
So zeigt als Beispiel .die Abb.1 eine Spule, die mit der zu messenden Drehbewegung eine gemeinsame Achse besitzt und von ringförmigen Eisenkörpern umschlossen ist. Der Luftspalt zwischen den Körpern A und B sei genutet, so daß der magnetische Leitwert des Kraftlinienweges davon abhängt, ob Zahn gegen Zahn oder Zahn gegen Nut stößt. Die Induktivität .der Spule ist also vom Verfdrehwinkel der Körper A und B abhängig; letztere können dabei mit beliebiger .gemeinsamerDrehge.schwindigkeit gegenüber der Spule umlaufen, ohne d.aß idie Messung gestört wird. Zur Spule können also feste Drahtleitungen geführt werden. Die Messung der Induktivdtät ist mit Hilfe der üblichen Meßschaltungen durchführbar. Die Eisenkörper selbst müssen entsprechend der Frequenz der Meßspannung unterteilt werden.
Ähnliche Anordnungen lassen sich für das gegeninduktive Verfahren anwenden. So ist z. B, in Abb. 2 die zweiteilige Spule S1 mit der zweiteiligen Spule S., so gekoppelt, daß sich die Gegeninduktivitäten zunächst aufheben.
Um die Spulen greifen idie Eisenhüllen A und B, die an den Luftspalten so gezahnt sind, daß je nach dem gegenseitigen Verdrehwinkel der magnetische Leitwert des einen oder des anderen Luftspaltes erhöht wird. Hierbei wird die Kopplung der dem Luftspalt zunächst liegenden Spulenteile erhöht, so daß die Kopplung,der Gesamtspulen vom Verdrehwinkel der Eisenstücke abhängt.
Es ist also ohne Schwierigkeit möglich, .durch die Verdrehbewegungen die magnetischen Leitwerte von Eisenkörpern so zu ändern, daß hierdurch die Induktivität oder Gegeninduktivität von mitumlaufenden oder feststehenden Spulen verändert wird.
Ähnliche Wirkungen lassen sich unter Anwendung von Luftspulen erzielen.
Als Beispiel ist in Abb. 3 der Schnitt und die Abwicklung von z. B. vier konzentrischen Spulen i, a, 3, 4 ,gezeichnet. Spule 2 und 3 sind mit Wicklungen solcher Formgebung versehen, daß (die Gegeninduktivität beider Wicklungen vom gegenseitigen Verdrehwinkel abhängig ist. So ,besitzt beispielsweise ,die Spule 2 auf ihrer Oberfläche mehrere Teilspulen mit radial gerichteter Wicklungsachse und die Spule 3 eine zickzack- oder mäanderförmige Wicklung.
Da bei geeigneter Schaltung der Spulen auch die entstehende Induktivität vom Verdrehwinkel abhängig ist, kann zur Messung der Verdrehungen wahlweise eines der bekannten Verfahren zur Einfassung von Gegeninduktivitäten oder Induktivitäten angewendet werden, z. B. Speisung der einen Spule durch einen Wechselstromerzeuger und Aufzeichnung der in (der anderen Spule induzierten Spannungen oder Einbau der Spulen in einer Wechselstrommeßbrücke.
Führen die Spulen 2 und 3 außer der Verdrehbewegung noch eine gemeinsame Umlaufbewegung aus, so müssen zunächst die Spulenströme über Schleifringe oder einen Umlauftransformator geleitet werden.
Günstiger ist diejenige Anordnung der Abb.3, bei der die Wicklungsenden ider Meßspulen.2 und 3 mit oder ohne Verwendung weiterer Schaltglieder verbunden oder auch je kurrc.geschlossen sind. -Die Stro,rnübertragung geschieht dann auf :gegeninduktivem Wege mit Hilfe der übertragungsspulen i und 4, die nicht am Umlauf teilnehmen müssen. Die Windungszahlen der Spule 2 und 3 können hierbei Ibis auf die Zahl i gesenkt werden. Die Spulen i und 4 sind so angeordnet, daß jede von ihnen mit einer der beiden Spulen .2 und 3 gekoppelt ist. Besteht demnach z. B. die Spule i aus zwei gegensinnig arbeitenden, Spule 4 aus zwei gleichsinnig .arbeitenden Teilen, so kann rdie Spule 4 nicht von der Spule i unmittelbar beeinflußt werden, vielmehr verläuft die Energieübertragung genau entsprechend der Reihenfolge der Spulen. Eine Kopplungsänderung zwischen den Meßspulen z und 3 läßt sich dann als Kopplungsänderung zwischen den Übertragungsspulen i und 4 feststellen und messen. Die Reihenfolge der Spulen i !bis 4 kann beliebig vertauscht werden; auch können sich ,die Spulen i und 4 auf einem gemeinsamen Spulenkörper .befinden. Bei der Messung nachdem induktiven Verfahren kann an Stelle der Spulen i und 4 auch eine einzige Spule treten.
Ferner läßt sich die Bewicklung der Spulen so gestalten, daß geringe axiale Verschiebungen der Spulen gegeneinander keine Änderung der Gegeninduktivität bzw. Induktivität verursachen und die Verdrehungsmessung nicht stören. Besonders geeignet hierzu sind beispielsweise die wechselseitige Versetzung der Bewicklungen der Spulen 2 oder 3 in axialer Richtung oder ungleichförmige Wicklungsdichte der Spulen i oder 4.
Da- s Wesen vorliegender Erfindung beruht ,demnach darauf, eine Verdrehung zweier Körper gegeneinander dadurch zu messen, daß durch die Verdrehung ein magnetischer Leitwert oder idie Kopplung von besonders geformten Spulen so. geändert wind, daß die Gegeninduktivität oder Induktivität von Spulen zur Messung dienen kann, wobei die Anordnung so getroffen ist, @daß jederzeit zur Erhöhung der Betriebssicherheit (die Zuführung der Meßströme über nicht mitbewegte Spulen, also ohne Anwendung von Schleifringen erfolgen kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Anordnung zur Messung,der gegenseitigen Winkelverdrehung ruhender oder bewegter Körper, bestehend aus Spulen, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrehung der Körper gegeneinander die Gegeninduktivität bzw. Induktivität der Spulen so ändert, daß sie ein Maßstab für den Verdrehungszustand ist, und die Zu- und Rückleitung der Meßströme auch über stillstehende Spulen erfolgen kann, wobei entweder der Leitwert eines im Spulenfeld befindlichen magnetischen Kreises geändert wird, oder die Bewicklung und Schaltung der Spulen so erfolgt, daß die Verdrehung die gewünschte Änderung der Gegenindulcti@vität bzw. Indukt-ivität hervorruft. z. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, ,daß die Änderung des magnetischen Leitweztesdurch doppelseitige Aussparung der Eisenkörper bewirkt wird. 3. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, @daß die Spulen gleicha'chsig und ineinanderliegend angeordnet sind. Anordnung nach Anspruch i und 3, da-,durch gekennzeichnet, daß die Bewicklung der Spule aus Teilspulen mit radial gerichteter Achse bzw. aus mäanderförmi@ger Wicklung besteht. 5. Anordnung nachAnspruch i biss 4, dadurch gekennzeichnet, d;aß der Anschluß der Meßschaltung über ruhende Spulen erfolgt, derart, .daßdiese Spulen gleichachsig mit der Achse der Umlaufbewegung angeordnet sind. 6. Anordnung nach Anspruch i bis 5, da-.durch gekennzeichnet, daß die Wicklungsenden der Meßspulen mit oder ohne Verwendung weiterer Schaltglieder verbunden oder je kurzgeschlossen sind, wobei die Sitromübertragung auf gegeninduktivem Wege über üTbertragungsspulen erfolgt. 7. Anordnung nach Anspruch i bis 6, rdadurch gekennzeichnet, .daß die Reihenfolge der Spulen in radialer Richtung eine beliebige sein kann. B. Anordnung nach Anspruch i bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung von Meßfehlern die Bewicklung der Spulen so gestaltet wird, daß geringe gegenseitige Verschiebung der Spulen senkrecht zur Meßrichtung keine Änderung der Gegeninduktivität oder Induktivität verursacht, erzielt durch wechselseitige Versetzung der Meßspulen oder ungleichförmige Wicklungsdichte.