CH643092A5 - Vorrichtung zum messen des von einem elektromotor ausgeuebten drehmomentes. - Google Patents

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Messen des von einem Elektromotor mit Gehäuse und mit einem Befestigungsflansch ausgeübten Drehmomentes.

Derartige Messvorrichtungen sind dort erforderlich, wo die Überwachung des Antriebs-Drehmomentes einer Produktionsmaschine von grundsätzlicher Bedeutung für das herzustellende Erzeugnis ist, beispielsweise bei Rührwerken, Extrudern, Winden, Förderschnecken und Maschinen zur Behandlung von Folien aller Art.

Die bekannten Messvorrichtungen sind meistens Glieder zur Verbindung der Motorwellemit der Welle der anzutreibenden Maschine und benötigen hierzu zusätzlich zwei Kardangelenke, wodurch für die Praxis untragbare Längenmasse entstehen. Ausserdem sind diese Glieder kostspielig, denn ihr Drehmoment-Aufnehmer ist eine rotierende Welle, welche für die Zuführung der Speisespannung und für die Herausführung des Signals insgesamt vier Schleifringe oder zwei induktive Übertragungen verlangt. Es wurde auch schon ein Messglied beschrieben, welches ohne die erwähnten Kardangelenke und Schleifringe bzw. induktive Übertragungen auskommt. Da es als elastische Kupplung, Bogenzahnkupplung oder Riemenscheibe ausgebildet werden kann, ist es zum Aufsetzen auf die Welle eines Fussmotors geeignet, denn für Motoren in Fussbauart kommen fast immer Kupplungen oder Riemenscheiben in Frage. Nicht aber für Flanschmotoren, deren Wellen entweder in Bohrungen mit Keilbahnen hineingesteckt werden oder zur Aufnahme von Getriebe-Ritzeln, Rührarmen und dgl. dienen. Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, eine einfache und preiswerte Drehmoment-Messvorrichtung für Flanschmotoren zu schaffen, welche die Motorwelle nicht beansprucht und sie für andere Zwecke frei lässt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass das Motorgehäuse gegenüber dem Befestigungsflansch verdrehbar angeordnet ist und durch die infolge des Reak-tions-Drehmomentes auftretende Drehbewegung auf einen Kraftaufnehmer einwirkt. Hierfür sind zweckmässigerweise am Gehäuseansatz und am Befestigungsflansch zirkumpolare Nuten vorgesehen, in welche nach Art eines käfiglosen Radialwälzlagers zahlreiche Stahlkugeln spielfrei eingelegt sind.

Ein besonderer Vorteil dieser Lösung besteht darin, dass die Abmessungen und alle Anschlussmasse des so ausgebildeten Elektromotors denen eines normalen Flanschmotors derselben Leistung und Drehzahl entsprechen.

Ein Ausführungsbeispiel wird im folgenden anhand der

Zeichnung näher beschrieben. Diese zeigt, teilweise im Axialschnitt, einen oberflächengekühlten Kurzschlussläufermotor für Wechselstrom bzw. Drehstrom.

In das Motorgehäuse 1 ist, wie üblich, ein lamelliertes Blechpaket mit der Statorwicklung eingepresst. Der Ansatz 2 ist an das Gehäuse 1 fest angeschraubt und bildet mit demselben ein Ganzes. Der Anbauflansch 3 trägt das antriebsseitige Kugellager für die Welle 4 mit dem gleichfalls lamellierten Blechpaket und den Kurzschlussringen der Rotorstäbe. Die Statorwicklung induziert über den Spalt zwischen den beiden Blechpaketen eine Wechselspannung in diesen Rotorstäben und erzeugt auf diese Weise das zu messende Antriebs-Dreh-moment an der Welle 4.

Da aber diese Welle gemäss Aufgabenstellung frei bleiben soll, wird erfindungsgemäss nicht das Antriebsmoment gemessen, sondern das gleich grosse, auf den Stator und damit auf das Gehäuse 1 mit Ansatz 2 im entgegengesetzten Sinn wirkende Reaktions-Drehmoment. Um dies zu verwirklichen, erhält der Gehäuseansatz 2 eine zirkumpolare Innennut 5 und der Flansch 3 eine ebensolche Aussennut 6. Der dadurch entstehende Raum wird mit Stahlkugeln 7 ausgefüllt, was mit Hilfe der hier nicht dargestellten, bei jedem käfiglosen Radialkugellager jedoch vorhandenen Einfüllöffnungen vonstatten geht.

Vorzuziehen sind für diese Nuten die in der Zeichnung gezeigten unter 90° verlaufenden Flanken, weil damit für jede Kugel eine sogenannte Vierpunktauflage erreicht wird, die neben leichter Abrollung eine in jeder Richtung wirkende Steifheit der Verbindung garantiert. Auch die angestrebte Spielfreiheit lässt sich in so geformten Nuten leichter erreichen. Sie ist nämlich eine Vorbedingung für die einwandfreie Lagerung der Welle 4 und wäre z.B. nicht gegeben, wenn man statt der beschriebenen Anordnung etwa ein einziges handelsübliches Kugellager eingesetzt hätte. Kombinationen aus mehreren Wälzlagern würden aber die möglichst kurz zu haltenden Längenmasse sprengen. Ausser Betracht kommen auch Gleitlagerungen wegen der Reibungsverluste, die eine unzulässige Hysterese der Messung bewirken.

Die infolge der beschriebenen Konstruktion dem Gehäuse 1, 2 verliehene Eigenschaft, verlustarme Drehbewegungen gegenüber dem Befestigungsflansch 3 und damit auch gegenüber jedem festen Körper der Umgebung auszuführen, wird nun zur Einwirkung auf einen Kraftaufnehmer verwendet. Jede bekannte Art Kraftmesser, ob elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch, wäre einsatzfähig. Vorzuziehen ist seine Montage am Motor selbst, um die Einheit zu wahren. In der Zeichnung ist am Gehäuseansatz 2 parallel zur Motorachse ein elektrischer Kraftaufnehmer 8 befestigt, dessen mit Dehnungsmessstreifen beklebter Biegebolzen 9 in eine Sackbohrung des Befestigungsflansches 3 (er muss öldicht sein) hineinragt. Bei solcher Montageart erfolgt die Anzeige in jeder Drehrichtung. Die Drehbewegungen des Gehäuses 1 sind dabei verschwindend gering, denn der Kraftaufnehmer 8 gibt schon bei einem Weg von 0,05 mm das volle Signal ab.

Der Dichtungsring 10 aus Weichgummi schützt die Nuten 5,6 und die Kugeln 7 vor Staub und Spritzwasser. Dank den minimalen Drehbewegungen des Gehäuseansatzes 2, welche innerhalb der elastischen Verformung des Ringes 10 liegen, bringt dieser keine zusätzlichen Reibungsverluste mit sich. Ein weiterer Schutz der Nuten 5,6 auf der Gegenseite ist nicht erforderlich, weil das Motorinnere allseitig abgeschlossen ist. Die Kühlluft wird durch einen unter der Haube 11 umlaufenden Lüfter aussen über die Kühlrippen 12 geblasen.

Die Bauform des in der Zeichnung dargestellten Motors kann nach DIN 42950 die Bezeichnung B5, VI oder V3 tragen, je nachdem, ob die Welle 4 horizontal, nach unten oder nach oben gerichtet ist. Ausführbar sind auch die entspre5

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chenden Bauformen B14, VI 8 und VI9 mit einem kleineren Anbauflansch.

Der Erfindungsgegenstand beschränkt sich nicht auf Wechselstrom-Induktionsmotoren, sondern gilt auch für Gleichstrommotoren. Allerdings besitzen diese bereits einen 5 anderen, durch ihre Natur gegebenen Massstab für das ausgeübte Drehmoment, nämlich den Ankerstrom. Bei Nebenschlussmotoren ist das Verhältnis linear, bei Hauptstrommotoren quadratisch, sodass nur bei diesen ein Bedarf an der Messvorrichtung auftreten kann. Die Induktionsmotoren ver- 10

fügen dagegen über einen derartigen Massstab infolge des veränderlichen cos<p keineswegs.

Abschliessend sei festgehalten, dass der beschriebene Aufbau der Messvorrichtung für die Ausübung der Erfindung nicht zwingend ist. So wäre es beispielsweise denkbar, das Kugellager für die Welle 4 nicht mit dem Befestigungsflansch 3, sondern mit dem Gehäuseansatz 2 in Verbindung zu bringen. Es wäre auch möglich, diesen Ansatz ganz zu eliminieren, indem das Gehäuse 1 verlängert und entsprechend ausgebildet wird.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

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1. Vorrichtung zum Messen des von einem Elektromotor mit einem Gehäuse und mit einem Befestigungsflansch ausgeübten Drehmomentes, dadurch gekennzeichnet, dass das Motorgehäuse (1,2) gegenüber dem Befestigungsflansch (3) verdrehbar angeordnet ist und dass die infolge des Reaktions-Drehmomentes auftretende Drehbewegung auf einen Kraftaufnehmer (8) einwirkt.

2. Vorrichtung nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Gehäuseansatz (2) und am Befestigungsflansch (3) zirkumpolare Nuten (5,6) vorgesehen sind, in welche nach Art eines käfiglosen Radialwälzlagers zahlreiche Stahlkugeln (7) spielfrei eingelegt sind.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuseansatz (2) parallel zur Motorachse ein elektrischer Kraftaufnehmer (8) befestigt ist, dessen mit Dehnungsmessstreifen beklebter Biegebolzen (9) in eine Aussparung des Befestigungsflansches (3) hineinragt.