SE455885B - Magnetoelastisk kraftgivare - Google Patents

Description

455 885 2 * Konstruktionsprincipen med en magnetisk kärna uppbyggd av magnetoelastiska plåtar har sedan den i SE 151 267 visade konstruktionen togs fram utveck- lats och förfinats i flera avseenden för att gå givare med bättre Û prestanda.

Qi." Ett exempel pä detta framgår av EP-patentskriften 0 089 916. Här visas en magnetoelastisk kraftgivare med ett specialformat plåtsnitt med en mätdel utformad som en dubbelkrökt balk. En sådan givare uppvisar mycket goda prestanda vad linearitet och nollspänningsvärden beträffar.

Ur tillverkningssynpunkt kräver dock dessa givare betydliga verktygs- resurser för plåtformning, stansning, lindning, limning m m. Detta innebär också att dessa givare blir relativt sett kostsamma. speciellt i applika- tioner där inte extrema krav på prestanda föreligger. från olika håll har därför länge funnits ett behov av en enkel, robust, tillverkningsvänlig och relativt billig kraftgivare för användning i installationer där kraven på linearitet, nollrestspänning m m inte är alltför stora.

En magnetoelastisk kraftgivarë enligt uppfinningen har en konstruktiv utformning som gör den synnerligen väl lämpad för maskinell serieproduk- tion. Detta innebär att tillverkningskostnaderna blir väsentligt lägre än 'för tidigare kända konstruktioner.

Ranoaöax-:Lsa FÖR UPPFINNINGEN En magnetoelastisk givare enligt uppfinningen består av tvä cylindriska och lika kroppar. Från den ena cirkulära ändytan upptages ett första axiellt centrumhål med en axiell längd något kortare än den cylindriska kroppens längd. Ett andra axiellt centrumhål med en diameter mindre än det nyss nämnda tas upp i den kvarvarande centrala delen av den cylindriska kroppen. Detta häl förses med en invändig gänga.

Från den cylindriska kroppens andra cirkulära ändyta upptages ett koncentriskt rörformat utrymme med en axiell längd något kortare än I kroppens längd. Det rörformiga utrymmets inre diameter är så anpassad att det bildas en tunn cylindrisk rörvägg mellan detta utrymme och det först upptagna hålet. . 3 , 455 sas De två cylindriska kropparna skall monteras mot varandra på så sätt att de rörformiga utrymmena vänder mot varandra. Hopmonteringen sker med hjälp av en pinnskruv med en pinnskaftdiameter anpassad för frigång i det först upptagna centrumhàlet och med en skruvdimension anpassad för det mindre gängade centrumhàlets gängor. Pinnskruvens skaft skall ha sådan längd att den sticker ut en bit utanför den hopmonterade givaren. För att pinnskru- ven inte skall störa givarens magnetiska fältbild görs den lämpligen av omagnetiskt material.

I det totala rörformiga utrymmet som bildas vid hopmonteringen placeras en bobin, vars inre diameter är dimensionerad för anpassning mot den tunna cylindriska rörväggens yttre diameter och vars axiella längd motsvarar det totala rörformiga utrymmets axiella längd. Bobinen är försedd med två mät- lindningar lindade på bobinen på så sätt att vardera mätlindning kommer att axiellt vara belägen utanför den tunna cylindriska rörväggen i vardera av de två hopsatta cylindriska kropparna. Bobinen är också försedd med en magnetiseringslindning förlagd utanpå mätlindningarna och utsträckt över bobinens hela axiella längd.

Mätlindningarna är magnetiskt sett motkopplade, vilket medför att de i lindningarna inducerade spänningarna kopplas i motfas, varvid den totala utspanningen blir ungefär noll då den pålagda kraften är noll.

Genom att ställa givaren på den ena cirkulära ändytan mot ett fast underlag och låta den kraft som skall mätas appliceras på pinnskruvens skaft; erhålles en tryckspänning i den tunna cylindriska rörväggen som ligger närmast underlaget och en dragspänning i den tunna cylindriska rörväggen som vänder mot den kraftapplicerande sidan. Därvid påverkas de magnetiska förhållandena på för magnetoelastiska givare känt sätt och en signal proportionell mot den pàlagda kraften kan erhållas.

Givaren kan på ett mycket enkelt sätt ändras för att kunna mäta drag- krafter. Detta kan ske exempelvis genom att förse pinnskruven med en ögla eller likäande. h f En magnetoelastisk givare enligt uppfinningen kommer med viss sannolikhet att uppvisa viss restspänning vid noll pàlagd kraft och ha viss 1inearitetsofullkomlighet. Det finns dock applikationer där en sådan givare på grund av sin enkelhet. robusthet och billighet har sitt berättigande. Det kan t ex vara så att kraftmätningen skall ske inom ett relativt snävt kraftintervall, att givaren skall fungera som ett enkelt överlastskydd m m. 455 885 \ RITNINGSFÖBTECKNING Figur 1 visar den ena av de två lika, cylindriska kropparna som ingår i en f magnetoelastisk givare enligt uppfinningen.

Figur 2 visar en bobin på vilken två mätlindningar och en magnetiserings- lindning är lindade.

Figur 3 visar den andra av de två lika, cylindriska kropparna som ingår i den magnetoelastiska givaren enligt uppfinningen.

Figur Ä visar en magnetoelastisk givare enligt uppfinningen.

Figur 5 visar ett kopplingsschema för de ingående lindningarna.

BESKRIVNING Av UTFöRANnaFoRn/zßn En magnetoelastisk kraftgivare enligt uppfinningen framgår av bifogade figurer. Figurerna 1 och 3 visar de tvâ lika, cylindriska kropparna 1 och 2. Som framgår har från de cirkulära ändytorna 3 och 4 upptagits första axiella centrumhàl 5 och 6 med en axiell längd eller axiellt djup något kortare än de cylindriska kropparnas axiella längd.

Andra axiella centrumhål 7 och 8 har upptagits i den kvarvarande centrala kärnan. Dessa hål har försetts med gängor 9 och 10.

Från de cylindriska kropparnas ändytor ll och 12 har upptagits koncentriska rörformade utrymmen 13 och lä med. som också framgår av figur 1 och 3, en axiell längd något kortare än de cylindriska kropparnas längd.

Mellan ihâligheterna 5 och 13 respektive 6 och lä bildas på detta sätt en tunn cylindrisk rörvagg 15 och 16.

I figur 2 visas den bobin 17 på vilken mätlindningarna 18 och 19 samt magnetiseringslindningen 20 är lindade. Bobinens inre diameter dimensio- neras för skjutpassning mot den cylindriska rörväggens 15 yttre diameter.

I figur 4 visas en magnetoelastisk givare med de cylindriska kropparna 1 och 2 från figur 1 och 3 samt bobinen 17 från figur 2 hopmonterade. För Û! att hålla de tvâ cylindriska kropparna låsta mot varandra sker hopmonte-

Claims (4)

5 455 sas ringen med hjälp av en pinnskruv 21 mot vilken den kraft P som skall mätas appliceras. Pinnskruvens skaftdiameter är anpassad för frigång i centrum- hålet 5 (eller 6) och pinnskruven har en skruvgänga motsvarande gängorna 9 och 10 i hålen 7 och 8. Vid kraftmätning placeras givaren på ett fast underlag 22. Vid dragkraftmätning förses som tidigare omtalat pinnskruven med en ögla eller liknande (ej visat i figur 4). Givarens konstruktion enligt uppfinningen har ett basutförande enligt figur Ä. Inom ramen för uppfinningen finns möjligheter till viss komplettering och ändring av konstruktiva detaljer. För styrning av pinnskruvens skaft kan hålet 5 förses med en lagerbussning av lämpligt lågfriktionsmaterial. Givaren kan också lämpligen förses med en fläns av något slag eller ges andra möjligheter för fixering mot underlaget 22. Lindningens koppling visas i figur 5. Som framgår är mätlindningarna för -sådana givare på konventionellt sätt motkopplade. En utsignal proportio- nell mot den pàlagda kraften alstras och kopplas till ett instrument 23 som efter kalibrering användes för avläsning av aktuell pàlagd kraft. PATENTKRAV

1. Magnetoelastisk kraftgivare omfattande en sluten kärna av massivt magnetoelastiskt material försedd med en magnetiseringslindning (20) som skall matas med växelström och två mätlindningar (18, 19), k ä n n e - t e c k n a d a v att den slutna kärnan består av två centralt och axiellt sammanskruvade lika, cylindriska kroppar (1, 2) och med ett inre axiellt och koncentriskt rörformigt utrymme (13, 14) avsett för en bobin (17) på vilken mätlindningarna och magnetiseringslindningen är lindade samt att från de cylindriska kropparnas utåtriktade ändytor (3, 4) är centralt Éch axiellt upptagna första hål (5, 6), vilka hals axiella Iängd är kortare än respektive kropps axiella längd och att i ett av dessa hål är en pinnskruv (21) anordnad att införas för sammanskruvningen av de båda kropparna, varvid de första hàlens diameter är anpassad för frigång mot pinnskruvens skaft, och att det i den kvarvarande centrala delen'av kropparna är axiellt anordnade andra och gängade hål (7, 9, 8, 10) för 'sammanskruvningen. 455 ass 6

2. Magnetoelastisk kraftgivare enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k - n a d a v att mätlindningarna är anordnade att finnas i var sin av de två kropparna och att mätlindningarna i axiell riktning är placerade utanför den koncentriska, cylindriska rörvägg som bildas mellan det första centrala axiella hålet och det inre koncentriska, rörformade utrymmet.

3. Magnetoelastisk kraftgivare enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k - n a d a v att magnetiseringslindningen är anordnad att axiellt vara ut- sträckt över hela bobinens axiella längd.

4. Magnetoelastisk kraftgivare enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k - n a d a v att pinnskruven är utförd i omagnetiskt material och att dess skaft är längre än det centralt och.axiellt upptagna hàlets längd. :m