DE9007394U1 - Device for measuring friction torque - Google Patents
Device for measuring friction torqueInfo
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Description
FAG Kugelfischer Georg Schäfer R-R-Sl-089WL-wa-stFAG Kugelfischer Georg Schäfer R-R-Sl-089WL-wa-st
Kommanditgesellschaft auf Aktien 26. März 1991Limited partnership on shares 26 March 1991
Diü Erfindung bezieht sich auf <■-.:;···> Gerät zum Messen des Reibmoments nach dem Oberbegriff des AnspruchsThe invention relates to <■-.:;···> Device for measuring the friction torque according to the preamble of the claim
Sin Gc ~ät der oben anget-Denen Ar* ist aus der US-fS 30 27 749 bekannt. Hier oll das r^ibungsmoment von Kugellagern gemessen werden, woL<*i die Außenringe dieser Lager in Drehung versetzt und d^o Innenringe festgehalten werden, und zwar, indem ein gleich großes, elektromagnetisch aufgebrachtes Moment fortlaufend entgegenwirkt. Maß für die Höhe des Reibmoments ist der Schwenkwinkel, der induktiv gemessen wird. Es handelt sich hier reglungstechnisch um ein Stellsystem,The value of the above-mentioned work is known from US Pat. No. 3,027,749. Here, the frictional moment of ball bearings is to be measured, whereby the outer rings of these bearings are set in rotation and the inner rings are held in place, namely by an equally large, electromagnetically applied moment continuously counteracting. The measure for the level of the frictional moment is the swivel angle, which is measured inductively. In terms of control technology, this is a positioning system,
d.h. um einen offenen Regelkreis. Wegen dieses offenen Regelkreises neigt das Meßsystem bei plötzlichen Reibmomentschwankungen zu Schwingungen, die durch eine geschwindigkeitsproportionale, viskose Dämpfung eli- % 20 miniert wird. Damit kann das Meßsystem nicht mehr als f streng berührungslos messend charakterisiert werden.ie it is an open control loop. Because of this open control loop, the measuring system tends to oscillate in the event of sudden friction torque fluctuations, which is eliminated by a viscous damping proportional to the speed. The measuring system can therefore no longer be characterized as a strictly non-contact measuring system .
S Die notwendige Dämpfung vermindert weiterhin die Sy-S The necessary damping further reduces the sy-
»; stemmeßgeschwindigkeit. Nachteilig ist außerdem noch,»; stem measuring speed. Another disadvantage is
V daß die hier konzipierte Einheit sich nur unter hohem V that the unity conceived here can only be achieved under high
§i 25 Umbauaufwand auf andere Prüf einrichtungen übertragen läßt.§i 25 Conversion costs can be transferred to other test facilities.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung Gin Gerät zu Messen des Reibmoments so weiter zu verbessern, daß es bei einfachem Aufbau, der eine leichte Übertragung auf andere Prüfeinrichtungen ermöglicht, öllig berührungslos und schnell mißt.It is therefore the object of the invention to further improve the device for measuring the friction torque so that it measures quickly and without contact with a simple structure that allows easy transfer to other test devices.
Die Lösung dieser Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil ies Anspruchs 1 angegeben. Die Ansprüche 2 bis 5 enthalten spezielle-The solution to this problem is specified in the characterizing part of claim 1. Claims 2 to 5 contain special-
Gemäß der Erfindung ist am nicht angetriebenen Teil ein Fühlhebex angebracht. Dieser ist am freien Ende mit einem magnetischen Krafterze.uger versehen. Letzterer ragt in den Luftspalt eines Elektromagneten und steht einem berühungslos messenden Weggebar gegenüber. Die Spule des Elektromagneten und der Weggeber sind durch eine Regelelektronik zu einem geschlossenen Regelkreis verbunden.According to the invention, a sensor lever is attached to the non-driven part. This is provided with a magnetic force generator at the free end. The latter protrudes into the air gap of an electromagnet and is opposite a non-contact measuring displacement sensor. The coil of the electromagnet and the displacement sensor are connected to a closed control circuit by control electronics.
Bei Benutzung dieser Einrichtung zum Messen der Reibung von Wälzlagern wird bei normalerweise angetriebener Welle im Lager ein Reibmoment auftreten, das auf den nioht angetriebenen äußeren Teil übertragen wird. Dieses Reibmoment versucht dann den Fühlhebel samt dem Krafterzeuger im Luftspalt zu verdrehen, über den Woggeber wird diese Drehung ernrttelt und an die Regelelektronik weitergegeben. Diese veranlaßt, daß ein höherer Strom die Spule des Elektromagneten beaufschlagt. Dadurch wird der Fühlhebel immer an der gleichen Stelle im Luftspalt festgehalten. Der erforderliche Strom ist das Maß für die Größe des Reibmomnnts. Irgendwelche Einrichtungen zum Dämpfen der Schwingungen sind nicht erforderlich. Aus diesem Grund ist eine völlig berührungslose Messung möglich. Dieser Sachverhalt bewirkt auch ein schnelles Messen des Reibmo■· ments. Das Meßgerät läßt sich auch leicht an andere Reibmomenten-Prüfeinrichtungen z.B. für andern Lagerarten und Lagergrößen anpassen, denn die Verbindung zur Wälzlagerung erfolgt lediglich über einen einfachen Fühlhebel, der leicht an beliebigen Einrichtungen angebrncht werden kann.When using this device to measure the friction of rolling bearings, a frictional moment will occur in the bearing when the shaft is normally driven, which is transferred to the non-driven outer part. This frictional moment then tries to rotate the feeler lever together with the force generator in the air gap. This rotation is detected by the weighing sensor and passed on to the control electronics. This causes a higher current to be applied to the coil of the electromagnet. This means that the feeler lever is always held in the same place in the air gap. The required current is the measure of the size of the frictional moment. Any devices for dampening the vibrations are not required. For this reason, a completely contactless measurement is possible. This fact also results in the frictional moment being measured quickly. The measuring device can also be easily adapted to other friction torque testing devices, e.g. for other bearing types and sizes, because the connection to the rolling bearing is only made via a simple feeler lever that can easily be attached to any device.
Die aktive Fühlhebelpositionsregelung unterdrückt die Resonanzschwingungen des Gesamtsystems und erweitert. damit den nutzbaren Frequenzmeßhereich um etwa den Faktor 10.The active feeler lever position control suppresses the resonance vibrations of the entire system and thus extends the usable frequency measurement range by a factor of about 10.
Nach einer bevorzugten Ausführung besteht der Fühlhebel" aus &rgr; i nein nicht magnet isierbarem Material, z.B. aus Aluminium. In diesem werden durch die vorhandenen magnetischen Felder Wirbe1 ströme erzeugt, die schwingungsdämpfend wirken. Der magnetische Krafterzeuger J sollte aus einem oder mehreren Permanentmagneten rr Lt hohem Energievolumenprodukt, vorzugsweise NdFeB-Magneten bestehen. Die Magnete sollten dabei auf einem Weicheisenrückschluß montiert sein, da sich dadurch höhere magnetische Kräfte ergeben, wodurch höhere Reibmomente meßbar werden.According to a preferred embodiment, the feeler lever" consists of a non-magnetizable material, e.g. aluminum. The magnetic fields present in the lever generate eddy currents that have a vibration-damping effect. The magnetic force generator J should consist of one or more permanent magnets with a high energy volume product, preferably NdFeB magnets. The magnets should be mounted on a soft iron back plate, as this results in higher magnetic forces, which makes higher frictional moments measurable.
Der berührungslos messende Weg- oder Winkelgeber ist zweckmäßigerweise nach einem op) ischen, kapazitiven oder induktiven Prinzip aufgebaut und starr an dem Elektromagneten in der Nähe des Luftspaltes angebracht und mißt daher in exakter Weise fortlaufend die Position des Fühlhebels im Luftspalt.The non-contact position or angle sensor is suitably constructed according to an optical, capacitive or inductive principle and is rigidly attached to the electromagnet near the air gap and therefore continuously measures the position of the feeler lever in the air gap in an exact manner.
Der Regelkreis besteht aus einem Subtrahierer, einem Regler, mindestens einer Leistungsendstufe und daran angeschlossenen Strom-Spannungswaniiler sowie einem arithmetischen Mittelwertbildner. Dadurch ergibt sich ein geschlossener Regelkreis, der eine schnelle und genaue Reaktion bewirkt.The control loop consists of a subtractor, a controller, at least one power output stage and a current-voltage converter connected to it, as well as an arithmetic mean value generator. This results in a closed control loop that ensures a fast and precise response.
Dadurch, daß das freie Ende des Fühlhebels mit den ma- I]Because the free end of the feeler lever is connected to the ma- I]
gnetischen Krafterzeugern sowie Elektromagneten und ^magnetic force generators and electromagnets and ^
Spulen von einem Gehäuse aus Weicheisenblech, Vorzugs- &Coils from a housing made of soft iron sheet, preferred &
weise MU-Mr· t-.al 1 , oder einem anderen Material mit hoher ■& wise MU-Mr· t-.al 1 , or another material with high ■&
Permeabilität umschlossen wird, wird verhindert, daß 1Permeability is enclosed, it is prevented that 1
d&s Meßsysteni von süßen durch i r2(?ndw<?lch<=' mAt/npt.i— m d&s measuring system of sweet by i r2 ( ?nd w< ?lch< = 'mAt/npt.i— m
sc;hen Feldern, die das Meßergebnis negativ beeinflus- 1fields that negatively influence the measurement result. 1
sen, gestört wird. Außerdem wird eine Aufmagnetisie- [i
rung des Prüflagers durch die magnetischen Felder des
Permanentmagneten und des Elektromagneten verhindert.In addition, magnetization of the test bearing by the magnetic fields of the
Permanent magnet and electromagnet are prevented.
Die Erfindung wird mit Hilfe einer Figur näher erläutert.
Diese beinhaltet den prinzipiellen Aufbau einer
Wälzlager-1 '-üfeinrichtung mit Meßeinrichtung und Regelkreis.
The invention is explained in more detail with the help of a figure. This contains the basic structure of a
Rolling bearing 1 'testing device with measuring device and control circuit.
Das Prüflager 1 ist in einem Prüfstand 2 eingesetzt.
Wpnn sich die Welle in Pfeilrichtung dreht, wird infolge
der Lagerreibung auf die Außenringaufnahme 2'
ein Drehmoment in Richtung des Pfeiles ausgeübt. Damit
sich nun die Aufnahme 2' nicht dreht, ist mit ihr einThe test bearing 1 is used in a test bench 2.
When the shaft rotates in the direction of the arrow, the bearing friction on the outer ring holder 2'
a torque is exerted in the direction of the arrow.
If the holder 2' does not rotate, a
Fühlhebel 3 starr verbunden und ragt mit seinem freien
Ende, an dem ein Permanentmagnet 4 eingeklebt ist, in
den Luftspalt 5. Letzterer wird von dem Doppelelektromagnet 6 an dessen offener Seite erzeugt und von die- c
sen und den zusätzlichen beiden Spulen 7 und 8 mit ei-Feeler lever 3 is rigidly connected and protrudes with its free
End, where a permanent magnet 4 is glued, in
the air gap 5. The latter is generated by the double electromagnet 6 on its open side and is closed by these and the additional two coils 7 and 8 with a
nem elektrischen Feld beaufschlagt. Ein am Doppelelek- 7an electric field. A double-electrode 7
tromagent 6 starr angebrachter berührungsloser kapazi- ';tromagent 6 rigidly mounted non-contact capacitance ';
tiver Weggeber 9 mißt kontinuierlich den Abstand dist
des Fühlhebels 3 zu seiner Stirnfläche. Diese '«, tive displacement sensor 9 continuously measures the distance dist
of the feeler lever 3 to its front face. This '«,
Abstandsinformation wird in der Regelelektronik 11 |Distance information is stored in the control electronics 11 |
kontinuierlich mit einem einstellbaren Sollabstand fcontinuously with an adjustable target distance f
dsoii verglichen. Verlagert nun der Fühlhebel 3 seine |dsoii compared. If the feeler lever 3 now shifts its |
Position relativ zur Stirnfläche des kapazitiven Weg- 1Position relative to the face of the capacitive displacement sensor 1
gebers 9 infolge eines im Prüflager 1 erzeugten und jsensor 9 as a result of a generated in the test bearing 1 and j
auf die Außenringaufnahme 2' übertragenen Reibmomentes M, so erzeugt die Abweichung zwischen Sollabstand und tatsächlichem Abstand im Subtrahierer 12 eine Regelspannung Ur. Diese Regelspannung Ur wird im Regler 13 in eine Steuerspannung Ub &tgr; umgeformt und bewirkt über zwei Leistungsendstufen 14,15 die Stromflüsse 11 und 12 in den beiden Spulen 7,8 des Doppelelektromagneten 6, so daß in seinem Luftspalt 5 ein magnetisches Feld entsteht, das zusammen mit deni magnetischen Feld den im Fühlhebel 3 eingeklebten Permanentmagneten 4 pine Kraft Fr erzeugt, deren Stärke und Richtung so beschaffen ist, daß sir den Fühlhebel 3 entgegen der vom Reibmoment erzeugten Kraft Fm in Richtung seiner Sollposition zurückbewegt, bis dis Regelspannung Ur r."ll wird. Dann ist Fn gerade so groß wie Fh aber entgegengesetzt gerichtet. Die zur Erzeugung von Fr nötigen Spulenströme 11 und 12 sind über einen Bereich von wenigstens 5 Dekaden streng proportional zu Fr und damit auch streng proportional zum im Prüflager erzeugten Reibmom-nt M.transferred to the outer ring holder 2' M, the deviation between the target distance and the actual distance in the subtractor 12 generates a control voltage Ur. This control voltage Ur is converted in the controller 13 into a control voltage Ub &tgr; converted and causes the current flows 11 and 12 in the two coils 7, 8 of the double electromagnet 6 via two power output stages 14, 15, so that a magnetic field is created in its air gap 5, which, together with the magnetic field of the permanent magnet 4 glued into the feeler lever 3, generates a force Fr, the strength and direction of which are such that the feeler lever 3 is moved back in the direction of its target position against the force Fm generated by the friction torque until the control voltage Ur is zero. Then Fn is exactly as large as Fh but in the opposite direction. The coil currents 11 and 12 required to generate Fr are strictly proportional to Fr over a range of at least 5 decades and thus also strictly proportional to the friction torque M generated in the test bearing.
Durch zwei Strom-Spannungswandler 16, 17 werden die dem Reibmoment proportionalen Spulenströme 11,12 in elektrische Spannungen umgeformt und deren artithmetrischer Mittelwert in 18 berechnet. Zur Weiterverarbeitung und Registrierung steht damit die Ausgangsspannung Un = Ki . Fh = Ki . Fm = Ki . M/r zur Verfügung. Two current-voltage converters 16, 17 convert the coil currents 11, 12 proportional to the friction torque into electrical voltages and calculate their arithmetic mean value in 18. The output voltage Un = Ki . Fh = Ki . Fm = Ki . M/r is then available for further processing and recording.
Claims (5)
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| DE9007394U1 true DE9007394U1 (en) | 1991-06-06 |
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| DE (1) | DE9007394U1 (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102006047683B3 (en) * | 2006-10-09 | 2008-04-03 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Defective force or form-fitting connection i.e. screw connection, recognizing method for use by on-screwing device, involves measuring torque or force characterizing connection as parameter during movement between screw and clamping section |
| DE102010011158A1 (en) | 2010-03-12 | 2011-09-15 | Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr | Bearing test stand for dynamically loaded bearing i.e. slide bearing, utilized for motor production, has supporting lever displaceably supported in linear guides for decoupling load cell from radially arising bearing forces |
| DE102010056118A1 (en) | 2010-12-23 | 2012-06-28 | Werner Stehr | Testing device for tribological examining of shaft bearings, has applying apparatus for applying load on shaft bearing, where retainer is held with two force measuring devices |
| DE102012112822A1 (en) * | 2012-12-20 | 2014-06-26 | n-gineric gmbh | Torque measuring arrangement for measuring torque transmitted between two elements of test object, has torque sensor with receiver for element of test object and drive for initiating rotation of second element of test object |
| EP3543672A1 (en) | 2018-03-23 | 2019-09-25 | Breuer-Technical-Development, en abrégé "B.T.D." SPRL | Bench for dynamic testing by electromagnetic charging of bearings |
-
1990
- 1990-03-31 DE DE9007394U patent/DE9007394U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102006047683B3 (en) * | 2006-10-09 | 2008-04-03 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Defective force or form-fitting connection i.e. screw connection, recognizing method for use by on-screwing device, involves measuring torque or force characterizing connection as parameter during movement between screw and clamping section |
| DE102010011158A1 (en) | 2010-03-12 | 2011-09-15 | Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr | Bearing test stand for dynamically loaded bearing i.e. slide bearing, utilized for motor production, has supporting lever displaceably supported in linear guides for decoupling load cell from radially arising bearing forces |
| DE102010056118A1 (en) | 2010-12-23 | 2012-06-28 | Werner Stehr | Testing device for tribological examining of shaft bearings, has applying apparatus for applying load on shaft bearing, where retainer is held with two force measuring devices |
| DE102012112822A1 (en) * | 2012-12-20 | 2014-06-26 | n-gineric gmbh | Torque measuring arrangement for measuring torque transmitted between two elements of test object, has torque sensor with receiver for element of test object and drive for initiating rotation of second element of test object |
| DE102012112822B4 (en) * | 2012-12-20 | 2014-12-24 | n-gineric gmbh | Torque measuring system |
| EP3543672A1 (en) | 2018-03-23 | 2019-09-25 | Breuer-Technical-Development, en abrégé "B.T.D." SPRL | Bench for dynamic testing by electromagnetic charging of bearings |
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