• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:

    公开号:WO1984001624A1
    申请号:PCT/CH1983/000118
    申请日:1983-10-20
    公开日:1984-04-26
    发明作者:Marinus Giesselbach
    申请人:Gap Ges Auswert Patente；
    IPC主号:G01L5-00
    专利说明:
    [0001] - 1 -
    [0002] Verfahren zur Messung der Belastung von länglichen, wellenförmigen Gegenständen und Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens
    [0003] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Messung der Belastung von länglichen, wellenförmigen Gegenständen, insbesondere zur Messung der Belastung von Wellen, wobei es sich insbesondere um die Kräftemessung bei auftretenden Deformationen handelt. Es sollen sowohl die Zug- als auch die Druckkräfte sowie die sich auf eine Welle auswirkenden Biegungskräfte gemessen werden. Das Verfahren soll ermöglichen, die Belastung von Wellen während der Belastung kontinuierlich zu messen und aufzu- zeigen. Ferner betrifft die Erfindung eine Einrichtung zur Ausübung des vorgeschlagenen Verfahrens.
    [0004] Zur Messung der Belastung von Wellen während der Be¬ lastung waren bis jetzt keine brauchbaren einfachen Ver- fahren bekannt, die es ermöglicht hätten, die Belastung kontinuierlich zu messen und zu registrieren. Erfindungs- gemäss wurde erkannt, dass die Messung der Deformation von länglichen, wellenförmigen Gegenständen aus magneti¬ sierbaren Materialien in einfacher Weise durchgeführt werden kann, wenn im wellenförmigen Gegenstand eine nicht magnetisierbare Schicht erstellt und deren durch die Belastung bedingte Veränderung durch Sensoren er- fasst wird. Zweckmässigerweise wird im wellenförmigen Gegenstand eine sich axial nach aussen erstreckende Ring- - 2 -
    [0005] schiebt erstellt, wobei die Ringschicht als Luftspalt erscheint. Der Einfachheithalber wird im wellenförmigen Gegenstand einerends eine ringförmige Ausnehmung er¬ stellt, die sich axial nach aussen erstreckt.
    [0006] Falls die Abmessungen des wellenförmigen Gegenstandes die einfache Erstellung einer ringförmigen Ausnehmung nicht erlauben, so ist es auch möglich, im wellenförmigen Gegenstand eine Axialbohrung anzubringen und in diese einen Stab einzusetzen, der die Bohrung unter Freilassung eines Luftspaltes ausfüllt.
    [0007] Zur Messung der Veränderung des Luftspaltes wird im Be¬ reiche desselben ein magnetisches Feld gebildet, dessen Stärke in Abhängigkeit mit der Luftspaltdicke sich ändert. Die Aenderung des magnetischen Feldes wird dann mit einem Sensor überwacht.
    [0008] Zur Ausführung des vorgeschlagenen Verfahrens wird eine Einrichtung vorgeschlagen, die einen Eisenring besitzt, der am Ende der einen ringförmigen sich axial erstrecken¬ den Luftspalt aufweisenden Welle angeordnet ist. Am inneren Umfang des Eisenringes sind Permanentmagnete verteilt, die mit die Aenderungen des magnetischen Flusses anzeigenden Sensoren in Verbindung stehen. Als Sensoren eignen sich die Hall-Effekt-Sensoren, die im Bereiche des LuftSpaltes angeordnet sind. Diese stehen dann über einen Verstärker mit dem Anzeigegerät in Verbindung, das die in Abhängigkeit der Belastung auftretenden Aenderungen im Luftspalt re- gistriert und anzeigt.
    [0009] OMPI Auf beiliegender Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Einrichtung rein schematisch dargestellt, und zwar zeigen
    [0010] Figur 1 einen Axialschnitt durch einen wellen¬ förmigen Gegenstand mit Messeinrichtung
    [0011] Figur 2 eine schematisch gezeichnete Frontalan¬ sicht der Fig. 1
    [0012] Figur 3 eine Variante.
    [0013] Gemäss dem Ausführungsbeispiel soll die Belastung einer Welle 1 ermittelt werden, die mittels Lagern 2 eine Antriebsscheibe 3 trägt, die eine gegebene Leistung zu übertragen bestimmt ist.
    [0014] Zur Ermittlung der Belastung der Welle wird eine konzen¬ trisch zur Wellenachse 4 verlaufende ringförmige Aus- nehmung 5 erstellt, die sich bis zur Mittelebene 6 der die Belastung bildenden Antriebsscheibe 3 erstreckt. Falls die Erstellung der ringförmigen Ausnehmung Schwierig¬ keiten verursacht, so wird zuerst eine Bohrung mit dem Aussendurchmesser D der ringförmigen Ausnehmung 5 bis zur Mittelebene 6 erstellt, worauf eine kleinere mit Ge¬ winde versehene Bohrung 7 erstellt wird. Diese erstreckt sich von der Stirnwand der ersten Bohrung aus weiter einwärts und dient zur Aufnahme eines Gewindestabes, der einen stabförmigen Teil 8 und einen mit Gewinde versehenen Teil 9 aufweist (Figur 3) . Auf diese Weise verbleibt wiederum eine ringförmige Aus¬ nehmung 5.
    [0015] Zur Messung der Belastung der Welle 1 wird die Aenderung 5 des in der ringförmigen Ausnehmung 5 entstandenen Luft¬ spaltes gemessen. Zu diesem Zweck ist eine Messeinrich¬ tung vorgesehen, die einen Eisenring 10 aufweist, dessen Aussendurchmesser dem Durchmesser der Welle 1 entspricht. Im Innern des Ringes 10 sind Permanentmagnete 11 am Q Innenumfang des Ringes 10 gleichmässig verteilt angeordnet. Gemäss dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind vier solche Magnete vorhanden. Jedem Magnet 11 wird ein Hall- Effekt-Sensor 12 vorgeschaltet, die im Bereiche des Luft¬ spaltes, gebildet durch die ringförmige Ausnehmung 5, 5 angeordnet sind.
    [0016] Solche Hall-Effekt-Sensoren bestehen aus kleinen Plätt¬ chen eines Halbleiters hoher Trägerbeweglichkeit. Wenn ein Strom durch diese Plättchen fliesst, entsteht senk- Q recht zu diesem Strom und snekrecht zu einem vorhandenen Magnetfeld eine magnetfeldabhängige Spannung. Durch die Aenderung des Luftspaltes wird der durch die Magnete 11 erzeugte magnetische Fluss beeinflusst. Die Aenderung des magnetischen Flusses bringt ein Ansprechen der Hall- 5 Sensoren mit sich, wobei Aenderungen der Luftschicht in der Grössenordnung von 1 - 10 Mikron von den Hall- Effekt-Sensoren angezeigt werden. Die Hall-Effekt-Sensoren 12 stehen mit einem gemeinsamen Summenverstärker (nicht gezeigt) in Verbindung, der ein Anzeigegerät betätigt. 0 Dieses zeigt eine Kurve an, die dem Belastungsverlauf entspricht. Auf diese Weise können die auftretenden Zug- und Druckkräfte sowie die Biegungskräfte genau ermittelt werden. - 5 -
    [0017] Das beschriebene Verfahren und die Einrichtung können in vieler Weise geändert werden. Wesentlich ist, dass immer eine Zwischenschicht aus nicht magnetisierbarem Material erstellt und die Aenderung dieser Schicht ge- messen wird. Gemäss dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Zwischenschicht ein Luftspalt. Es ist aber auch möglich, die Zwischenschicht aus Kunststoff zu erstellen oder aus einer Flüssigkeit zu bilden. Die Aenderung dieser Zwischenschicht muss immer die Aenderung des magnetischen Flusses mit sich bringen, welche Aenderung dann von den Hall-Effekt-Sensoren wahrgenommen wird.
    [0018] O PI
    权利要求:
    Claims - 6 -P a t e n t a n s p r ü c h e
    1. Verfahren zur Messung der Belastung von länglichen, wellenförmigen Gegenständen, dadurch gekennzeichnet, dass im wellenförmigen Gegenstand eine nicht magneti- sierbare Schicht erstellt und deren durch die Be- lastung bedingte Veränderung durch Sensoren erfasst wird.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im wellenförmigen Gegenstand eine sich axial nach aussen erstreckende Ringschicht erstellt wird.
    3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2 , dadurch gekenn¬ zeichnet, dass als Ringschicht ein Luftspalt erstellt wird.
    Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass im wellenförmigen Gegenstand einerends eine ringförmige, sich axial nach aussen erstreckende Ausnehmung erstellt wird.
    5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass im wellenförmigen Gegenstand eine Axial¬ bohrung angebracht und in diese ein die Bohrung unter Freilassung eines Luftspaltes ausfüllender Stab einge- setzt wird. 7 -
    6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass im Bereich des Luftspaltes ein magneti¬ sches Feld gebildet, dessen Stärke in Abhängigkeit der Luftspaltdicke sich ändert und das magnetische Feld mit einem Sensor überwacht wird.
    7. Einrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach den An¬ sprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,dass diese einen Eisenring besitzt, der am Ende der einen ringförmigen, sich axial erstreckenden Luftspalt aufweisenden Welle angeordnet ist, wobei am inneren Umfang des Eisenringes Permanentmagnete verteilt sind, die mit die Aenderungen des magnetischen Flusses anzeigenden Sensoren in Ver¬ bindung stehen.
    8. Einrichtung nach "Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Luftspaltes Hall-Effekt-Sensoren ange¬ ordnet sind.
    9. Einrichtung nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekenn¬ zeichnet, dass die Sensoren über einen Verstärker mit einem Anzeigegerät in Verbindung stehen.
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    引用文献:
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    法律状态:
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    优先权:
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