DE3104091A1

DE3104091A1 - Drehmomentaufnehmer

Info

Publication number: DE3104091A1
Application number: DE19813104091
Authority: DE
Inventors: Karl H. Ing.(grad.) 7300 Esslingen Kessler
Original assignee: KESSLER KARL H ING
Current assignee: KESSLER KARL H ING
Priority date: 1981-02-06
Filing date: 1981-02-06
Publication date: 1982-10-28

Description

Drehmoment aufnehmer
Die Erfindung bezieht sich auf einen Drehmomentaufnehmer, der eine in einer drehbar im Aufnehmergehäuse gelagerten Hohlwelle llutergebrachte Meßwelle enthält, deren eine Seite starr mit der Hohlwelle verbunden ist und deren andere Seite relativ zur Hohlwelle drehbar angeordnet ist und der mit einem Meßsystem zur Drehmomenterfassung versehen ist.
Derartige Drehmomentaufnehmer werden überwiegend im Prufstandbetrieb eingesetzt, sie finden jedoch in zunehmendem MaBe auch Eingang in Fertigungsvorgänge, beispielsweise zur Kontrolle von flontagevorgängen.
Ein weitergehender Einsatz von Drehmomentaufnehmern zur Durchführung von im Rahmen der Fertigung zweckmäßigen und sinnvollen Drehmomentmessungen scheitert oft aa der æatsache, daß die Meßwellen verhältnismäßig empfindlich sind und daher bei praktisch unvermeidlichen Fehlbedingungen und/oder Uberlastungen Beschädigungen nicht auszuschließeo sind. Die Reparatur beschädigter Meßwellen oder sonstiger Meßglieder ist in der Regel kostspielig, da die Meßwelle bzw. das Meßglied bei den bekannten Drehmom'entaufnebmern das tragende Element des gesamten rotierenden Systems ist und nicht ohne weiteres aus- und eingebaut bzw. durch ein anderes ersetzt werden kann. Dieser Umstand wirkt sich auch insofern nachteilig aus, als die Verwirklichung eines beispielsweise aus fertigungstechnischen Gründen erforderlich werdenden anderen Meßbereichs zumindest mit erheblichen Schwierigkeiten verknüpft ist.
Es ist Auf gabe der Erfindung, unter Uberwindung der Nachteile des Standes der Technik mit wirtschaftlichen Mitteln einen dahingehend verbesserten Drehmomentaufnehmer zu schaffen, daß der Ein- und Ausbau des Meßglieds bzw. der Meßwelle rasch und bequem vonstatten. geht und die Meßwelle weitestgehend von Störgrößen freigehalten wird.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die starre Verbindung zwischen der einen Seite der Meßwelle und der Hohlwelle durch eine lösbare, den betreffenden Stumpf der Meßwelle mit der Hohlwelle verdrehfest vereinigende Elemmvorrichtung verwirklicht ist und der relativ zur Hohlwelle drehbare andere Stumpf der Meßwelle mittels eines ebenfalls lösbaren Klemmstücks ;verdr.ehfest mit dem Träger eines Teils des Meßsystems zur Drehmomenterfassung verbunden ist, derart, daß die Meßwelle nach Lösen der beiden Klemmverbindungen aus der Hohlwelle herausnehmbar ist.
Ein nach der Erfindung konzipierter Drehmomentgeber bietet die Voraussetzung für eine Erweiterung der Anwendungsmöglichkeiten von Drehmomentgebern. Dies vor allem auch deshalb, weil hinsichtlich der Wahl des Drehmoment- und Drehzahlbereichs nunmehr ein beträchtlicher Spielraum besteht und die weitgehend von Störgrößen freigehaltene und gegen Biegemomente unempfindliche Meßwelle eher axiale oder radiale Ankopplungen ermöglicht und weitere Ausgestaltungen des Drehmomentgebers, z.B. zu einer Leistungsbremse, nahelegt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im nachstehenden anhand der Zeichnung, die einen in Iangsrichtung geschnittenen Drehmomentgeber veranschaulicht, erläutert.
Im Gehäuse 1 des Drehmomentgebers ist die Hohlwelle 2 mittels zweier Wälzlager 3,4 drehbar gelagert. Auf der Hohlwelle 2 ist ein Wicklungsträger 5 fest angeordnet, der auf seiner Frontseite eine Wicklung 6 eines Winkelmeßsystems trägt und am Umfang mit einer ransformatorwicklung 7 versehen ist, die zur Speisung der Wicklung 6 dient. Der Wicklung 6 liegt unter Zwischenschaltung eines Luftspalts 8 eine Spule 9 gegenüber, die ebenfalls zum Winkelmeßsystem gehört und auf einem Spulenträger 10 angebracht ist, der fest auf der Meßwelle 11 sitzt. In einer Umfangsnut des Spulenträgers 10 ist eine Transformatorwicklung 12 angeordnet, die zur Speisung der Spule 9 dient.
Die beiden Transformatorwicklungen 7 und 12 dienen gleichzeitig auch zur Abnahme des drehmomentabhängigen Neßsignals.
Dieses wird auf die im feststehenden Gehäuseteil 1' untergebrachten Transformatorwicklungen 7' und 12' übertragen, welche den Wicklungen 7 und 12 durch einen Luftspalt 13 getrennt gegenüberliegen.
Die Meßwelle 11 ist im Bereich ihres Wellenstumpfes 11' mittels einer Klemmvorrichtung 14 fest, das heißt verdrehsicher, mit der Hohlwelle 2 verbunden. Dabei kann die Elemmvorvichtung 14 gegebenenfalls auch als Rutschkupplung ausgebildet sein.
Die drehbare Anordnung der Meßwelle 11 relativ zur Hohlwelle 2 ist durch zwei Wälzlager 15,16 verwirklicht, die im Bereich des Wellenstumpfes 11" vorgesehen sind. Anstelle von Wälzlagern als Abstützmittel für die Meßwelle an der Hohlwelle kann auch ein Kreuzfedergelenk oder dergleichen verwendet werden. Zur festen Verbind-ung der Meßwelle 11 im Bereich ihres Stumpfes 1111 mit dem Spulenträger 10 dient ein Klemmstück 17.
Bei einer Drehmomentbelastung über die Wellenstümpfe 11' und 11" tritt eine Relativverdrehung zwischen der rotierenden Meßwelle 11 und der rotierenden Hohlwelle 2 auf. Dem entsprechend tritt auch eine Relativverdrehung zwischen der Wicklung 6 und der Spule 9 des Winkelmeßsystems auf, die als MeßgröBe ausgewertet wird. Diese drebmomentabhängige Meßgröße wird als Meßsignal über das durch die Wicklungen 7 und 12 gebildete transformatorische System berührungslos auf die Wicklungen 7' und 12' übertragen und kann an der Anschlußklemme 18 abgenommen und dem Auswertegerät zugeführt werden.
Fur den Fall, daß die Meßwelle 11 ausgewechselt werden soll, sei es aus Gründen einer Neßbereichserweiterung oder wegen einer Beschädigung, brauchen lediglich die Klemmvorrichtung 14 und das Klemmstück 17 nach Abnahme des Gehäusedeckels 19 gelöst zu werden. Die Meßwelle 11 kann danach herausgezogen und durch eine andere ersetzt werden.
Die Ankupplung kann axial an den beiden Wellenstümpfen 1X' und 11" erfolgen. Es besteht auch die Soglichkeit, zur Radialmomenteinleitung eine Riemenscheibe auf den Wellenstumpf 11' aufzusetzen. Auf der Hohlwelle 2 kann des weiteren auch der Rotor einer Bremsvorrichtung angeordnet werden; beispielsweise in Form einer Wirbelstrombremse 20.
Anstelle der Meßsignalerfassung und Ubertragung mittels eines auf induktiver Basis arbeitenden Systems kann auch jedes andere hierfür geeigaete Meßsystem verwendet werden, beispielsweise ein auf optoelektronischer, kapazitiver, magnetischer oder funktechnischer Grundlage beruhendes System.
Mit 21 ist eine integrierte Anordnung zur Drehzahlmessung mit der Anschlußklemme 22 angedeutet. Zur Befestigung des Drehmomentgebers dient ein Haltewinkel 23.
Die als Torsionswelle ausgebildete Meßwelle 11 weist in ihrem Mittenbereich eine Einschnürung 11 " ' auf.
Leerseite

Claims

Patentansprüche W Drehmomentaufnehmer, der eine in einer drehbar im Aufnehmergehäuse gelagerten Hohlwelle untergebrachte Meßwelle enthält, deren eine Seite starr mit der Hohlwelle verbunden ist und deren andere Seite relativ zur Hohlwelle drehbar angeordnet ist, und der mit einem Meßsystem zur Drehmomenterfassung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die starre Verbindung zwischen der einen Seite der Meßwelle und der Hohlwelle durch eine lösbare, den betreffenden Stumpf der Meßwelle mit der Hohlwelle verdrehfest vereinigende Elemmvorrichtung verwirklicht ist und der relativ zur Hohlwelle drehbare andere Stumpf der Meßwelle mittels eines ebenfalls lösbaren Klemmstücks verdrehfest mit dem Träger eines Teils des Meßsystems zur Drehmomenterfassung verbunden ist, derart, daß die Meßwelle nach Lösen der beiden Klemmverbindungen aus der Hohlwelle herausnehmbar ist.
2. Drehmomentaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwelle durch eine in ihrem Mittenbereich eine Einschnürung aufweisende Torsionswelle verkörpert ist.
3. Drehmomentaufnehmer nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der relativ zur Hohlwelle drehbare Stumpf der Meßwelle über wenigstens ein Wälzlager an der Hohlwelle abgestützt ist.
4. Drehmomentaufnehmer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abstützung des relativ zur Hohlwelle drehbaren Neßwellenstumpfes zwei im Abstand voneinander angeordnete Kugellager vorgesehen sind.
5. Drehmomentaufnehmer nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Teil des drehbar angeordneten Meßsystems zur Drehmomenterfassung auf einem fest auf der Hohlwelle sitzenden Tragkörper angebracht ist und den beiden rotierenden Teilen des Meßsystems ein im feststehenden Gehäuseteil untergebrachter Vbertragungsteil zugeordnet ist, und daß die drehmomentabhängige Verdrehung der Meßwelle relativ zur Hohlwelle als Meßgröße berührungslos erfaßt und berührungslos vom rotierenden Teil des Meßsystems auf dessen feststehendes Teil übertragen wird.
6. Drehmomentaufnehmer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das rotierende Meßsystem aus einer auf der Frontseite des auf der Meßwelle angeordneten Trägers und aus einer auf der dieser Seite gegenüberliegenden Seite des fest auf der Hohlwelle sitzenden Tragkörpers angeordneten Wicklung sowie aus einer sowohl am Umfang des Trägers als auch am Umfang des Tragkörpers vorgesehenen Wicklung besteht, und daß der feststehende Teil des Meßsystems durch zwei am Innenumfang des feststehenden Gehäuseteils angebrachte Spulen verkörpert ist, die mit den am Umfang des mit der Meßwelle fest verbundenen Trägers und am Umfang des auf der Hohlwelle sitzenden Tragkörpers angebrachten Spulen transformatorisch gekoppelt sind.
7. Drehmoment aufnehmer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die berührungslose Erfassung der drehmomentabhängigen erdrehung der Meßwelle relativ zur Hohlwelle auf der Basis einer Widerstandsänderung oder auf optoelektronischem, kapazitivem, magnetischem oder einem sonst geeigneten Weg erfolgt.