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Vorrichtung zum fortlaufenden Aufzeichnen der Drehzahl, Leistung, gelieferten Arbeitsmenge od. dgl. von Maschinen.
Bei den bekannten Vorrichtungen zum fortlaufenden Aufzeichnen von Drehzahlen oder Leistungen od. dgl. von Maschinen mit einem Schreibstift, der von einer mit gleichbleibender Geschwindigkeit umlaufenden Welle aus angetrieben und entsprechend der Drehzahl od. dgl. der Maschine verstellt wird, ist es nicht möglich, nichtlineare Funktionen periodisch abgenommener zeitlicher Messgrössen zu registrieren, sondern sie ermöglichen nur die Darstellung linearer Funktionen dieser Messgrössen. Demgegenüber wird durch die Erfindung eine Vorrichtung geschaffen, welche es ermöglicht, nichtlineare Funktionen, z.
B. reziproke Funktionen von Zeitabständen, aufzuzeichnen, was deshalb von besonderem Vorteil ist, weil die Drehzahl, Leistung und gelieferte Arbeitsmenge meistens eine reziproke Funktion der Zeitdauer einer Umdrehung (oder von n-lTmdrehungen) einer Welle der zu überwachenden Maschine ist.
Bei der Vorrichtung nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass der Schreibstift mittels einer mit Rücksicht auf die zu registrierende Grösse wählbaren Leitkurve verstellt wird, u. zw. derart, dass er während der Aufzeiehnungsperiode auf der Leitkurve gleitet, bis er in bekannter Weise durch einen von der zu überwachenden Maschine verursachten elektrischen Impuls seine Bewegungsrichtung umkehrt, in die Anfangslage zurückgebracht und nach einer konstanten Zeit neuerdings zum Gleiten gebracht wird.
Bei der Ausführungsform der Erfindung, die sich insbesondere zum Registrieren von Geschwindigkeiten, z. B. der Drehzahl oder Produktionsgeschwindigkeit einer Arbeitsmaschine, eignet, ist die Leit- kurve als gleichseitige Hyperbel ausgebildet und auf einem mit gleichbleibender Geschwindigkeit umlaufenden Zylinder mit zur Bewegungsriehtung des Schreibstreifens normal stehender Achse derart gewickelt, dass eine der Asymptoten der Hyperbel mit der Zylinderachse parallel ist.
Es lässt sich leicht mathematisch beweisen, dass bei Verwendung einer derartigen Leitkurve jede auf dem Schreibstreifen aufgezeichnete Linie in einem Punkt umkehrt, dessen Abstand von einer bestimmten gegenüberliegenden Grundlinie auf dem Schreibstreifen dem reziproken Wert der Zeitdauer der Verdrehung des Zylinders bzw. einer diese Verdrehung steuernden, zeitlichen Messgrösse proportional ist. Die Gleichung einer gleich-
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die durch die Verdrehung des Zylinders gegebene Abszisse x auf der Leitkurve während eines jeden Messvorganges immer zum Zeitabstand der steuernden Impulse proportional ist, wird also die Ordinate y des betreffenden Punktes proportional zu dem reziproken Werte dieser Zeitdauer, also proportional zur Geschwindigkeit der zu überwachenden Maschine sein.
Durch Wahl einer genügend niedrigen Geschwindigkeit für den Schreibstreifen liegen die aufgezeichneten Linien so nahe beisammen, dass der obere Teil des Streifens ein gestricheltes Aussehen erhält und eine gut ausgeprägte Grenzlinie gegenüber dem weiss bleibenden Teile des Streifens aufweist, welche Grenzlinie mit der Kurve, welche die Beziehung zwischen der Zeit und der Umlaufgeschwindigkeit bzw.
Leistung der zu überwachenden Maschine darstellt, übereinstimmt.
Wenn für die Registrierung für Umlaufgeschwindigkeit od. dgl. Leitkurven anderer Form benutzt werden, wird natürlich die Teilung der Skala nicht gleichmässig, sondern sie muss empirisch bestimmt werden.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt.
Auf einem mit gleichmässiger Geschwindigkeit in Richtung des Pfeiles 261 bewegten Schreibstreifen 26 schreibt ein an einer Stange 17 befestigter Stift 171, der in Führungen 172 gleitet, eine durch
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die unteren Umkehrpunkte der aufgezeichneten Linie gegebene Kurve auf. Zum Steuern der Stange 17 dient eine hyperbolische Leitkurve 16, die auf einem Zylinder 15 aufgewickelt ist. Auf der Leitkurve 16 ist die Stange 17 mit Hilfe einer Rolle 18 geführt. Am oberen Ende geht die Leitkurve 16 in ein waagrechtes Stück 161 über.
Der Zylinder 15 ist schwenkbar in einem Pfannenlager 27 gelagert und trägt auf seiner Achse 14 ein Zahnrad 13, das nur durch Reibung mit der Welle 14 verbunden ist, so dass es die Welle 14 und damit den Zylinder 15 zwar antreiben, aber sich auch auf der Welle 14 bei ruhendem Zylin- der 15 drehen kann. Das Rad 13 wird durch eine Schnecke 12 getrieben, die auf einer mit gleichbleibender Geschwindigkeit angetriebenen Welle 9 angeordnet ist. Eine Feder 141 hält die Achse 14 des Zylinders 15 und damit das Rad 13 in Eingriff mit der Schnecke 12. Um die Achse 14 ist eine Feder 19 gewickelt, die bestrebt ist, die Welle 14 entgegengesetzt zur Antriebsrichtung durch die Schnecke 12 zu drehen.
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drehen kann.
Der Stein 20 bildet den Anker eines Magneten Mg, der beim Einschalten in eine Strom leitung den Stein 20 anzieht und dabei die Welle 14 mit dem Antriebsrad 13 ausser Eingriff mit der
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Der Zylinder 15 trägt an seinem unteren Ende einen Anschlag 281, der sich gegen eine Sperrklinke 28 legt und dadurch den Zylinder 15 in der Ausgangslage sperrt. Die Klinke 28 ist als Anker eines Elektromagneten Ms ausgebildet, so dass beim Einschalten des Magneten Ms in einen Stromkreis die Klinke 28 angezogen und der Zylinder 15 zur Drehung freigegeben wird. Die den Schreibstift 171 tragende Stange 17 ist an einem biegsamen Teil 173, z. B. einer Schnur, aufgehängt.
Die Schnur ist über eine Rolle 25 zu einer Aufwickeltrommel 22 geführt, die von der mit gleichbleibender Geschwindigkeit angetriebenen Welle 9 gedreht wird, wenn die beiden Kupplungsköpfe 21, 23 zum Eingriff gebracht werden. Zum Bewegen der Kupplungsköpfe dient ein Hebel 24, der als Anker eines Magneten M4 ausgebildet ist. Zum Rückführen des Hebels 24 bei nichterregtem Magnet M4 dient eine Feder 241.
Auf der mit gleichbleibender Geschwindigkeit getriebenen Welle 9 ist eine Scheibe 10 aus Isolerstoff gleitbar befestigt, so dass die Scheibe 10 festgehalten werden kann, aber bei Freigabe mit derselben Geschwindigkeit wie die Welle 9 von dieser angetrieben wird. Zum Festhalten der Scheibe 10 dient ein Anschlag 73, mittels dessen die Scheibe durch einen Gegenanschlag 7 festgehalten wird. Auf der Scheibe 10 ist eine segmentförmige Kontaktplatte 11 und eine gleichartige, mit der Welle 9 leitend verbundene Platte 111 mit kleinerem Zentriwinkel angeordnet. Die Platten 11 und 111 liegen auf verschiedenen Seiten der Scheibe. Die Kontaktplatte 11 liegt im Stromkreis zweier federnder Schleifkontakte 112 und 113, so dass, solange die beiden Kontakte 112, 113 die Platte 11 berühren, ein Stromkreis geschlossen ist.
Der die Scheibe 10 sperrende Anschlag 7 ist um einen Zapfen M schwenkbar und steht unter Wirkung zweier Elektromagnete Ml und M2. Zum Zurückführen des Anschlages 7 bei Freigabe durch den ihn festhaltenden Magneten M2 dient eine Feder 72. An die Achse M des Anschlages 7 ist eine Stromleitung angeschlossen, so dass der Anschlag 7, wenn er beim Heraussohwenken aus seiner Sperrlage sich gegen einen Kontakt 8 legt, einen elektrischen Stromkreis schliesst. Zum Herausschwenken des Anschlages 7 aus der Sperrstellung dient der Elektromagnet Mi, der in einem Stromkreis. A liegt, der durch eine Batterie B oder eine andere Stromquelle gespeist wird. Der Stromkreis A wird durch Kontakte 5, 6 periodisch geschlossen, die von einer von der zu überwachenden Arbeitsmaschine angetriebenen Welle 1 bewegt werden.
Zum Bewegen der Kontakte 5, 6 in die Berührungsstellung dient ein Pendel 4, das durch einen Anschlag 3 einer auf der Welle 1 sitzenden Scheibe 2 bei jeder Umdrehung der Welle 1 einmal aus der Gleichgewichtslage angehoben wird und dabei nur eine Schwingung vollführt, da es gedämpft aufgehängt ist. Dadurch entsteht bei jeder Umdrehung der Welle 1 im Stromkreis. A ein Stromstoss.
Die Wirkungsweise der Registriervorrichtung ist die folgende : Beim Schliessen der Kontakte 5,6 unter Kontrolle der zu überwachenden Maschine wird im Stromkreis. A ein Stromstoss erzeugt, der den Magneten Mi erregt, welch letzterer unmittelbar den Anschlag 7 anzieht und aus der Sperrlage herausbewegt.
Beim Herausbewegen aus der Sperrlage legt sich der Anschlag 7 gegen die Kontaktschraube 8 und schliesst dadurch einen zweiten Stromkreis einer Batterie C, in dem Schleifkontakt 112, Platte 11, Schleifkontakt 113, Elektromagnet M4, Elektromagnet Mg, Elektromagnet M2, Achse 71 liegen. Auf diese Weise werden beim Herausschwenken des Anschlages 7 aus der die Scheibe 10 sperrenden Lage gleichzeitig die hintereinandergeschalteten Elektromagnete Ma, Ma, M4 mit Strom versorgt, von denen der Elektromagnet M2 den Anschlag 7 in der ausgeschwenkten Lage festhält, damit er nicht beim Öffnen der Kontakte 5, 6 sofort in die Sperrstellung zurückkehrt.
Beim Schliessen der Kontakte 5,6 wird daher zunächst der Magnet Ml erregt und unmittelbar darauf der Stromkreis der Elektromagnete M2, Ma, M4 geschlossen, so dass gleichzeitig der Umlauf der die Kontaktplatten 11, 111 tragenden Scheibe 10 beginnt und das Antriebsrad 13 der Achse 14 des Zylinders 15 ausser Eingriff mit der Antriebsschnecke 12 gebracht sowie die Kupplungsköpfe 21, 23 in ihre Eingriffstellung bewegt werden. Der eben im Heruntergehen begriffene Schreibstift 171 wird aufgehalten und durch die auf der Trommel 22 sich aufwickelnde Schnur 173 in die Höhe gezogen.
Gleichzeitig dreht beim Anziehen des Steines 20 durch den Elektromagneten Mg die Feder 19, da das Antriebsrad 13 und die Schnecke 12 nicht mehr in Eingriff stehen, den Zylinder 15 in Richtung des Pfeiles 151 herum, bis der Anschlag 281, an der für diese Drehrichtung des Zylinders unwirksamen Sperrklinke 28 vorbeigleitend, an einem festen, nicht gezeichneten Anschlag
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schlägt. Die Elektromagnete M2, M, M4 bleiben so lange erregt, bis die Platte 11 die Schleifkontakte 112, 113 verlassen hat. Die Stange 17 stösst bei Erreichen ihrer höchstzulässigen Lage an einen nicht gezeichneten Anschlag, wodurch die Kupplungsköpfe 22,23 gegenseitig schlüpfen und das Heben der Stange aufhört.
Der Schreibstift 171 kann infolge des Anschlages niemals über die obere Randlinie der Schreibfläche hinausgelangen. Der Zentriwinkel der Platte 11 ist so gewählt, dass, wenn das Zurück- drehen des Zylinders 15 und das Zurückführen des Schreibstiftes 171 in die Anfangsstellung sicher vollendet ist, der Stromkreis unterbrochen wird. Sobald die Platte 11 die Kontakte 112, 113 verlässt und die Magnete M2, Mg, M4 stromlos werden, zieht die Feder 72 den Anschlag 7 in die Sperrstellung zurück.
Ebenso ziehen die Federn 141 und 241 die Welle 14 des Zylinders 15 und den Hebel 24 zurück, so dass das Antriebsrad 13 der Welle mit der Schnecke 12 zum Eingriff kommt und die Kupplungsköpfe 21, 23 ausser Eingriff gebracht werden.
Beim Herstellen der Antriebsverbindung zwischen Antriebsrad 13 und Schnecke 12 wird der Zylinder 15 so lange in Richtung des Pfeiles 152 gedreht, bis der Anschlag 281 die Sperrklinke 28 erreicht. Gleichzeitig senkt sich die Stange 17 eine ganz kurze Strecke, bis die Rolle 18 eine als waagrechtes Stück der Leitkurve 16 ausgebildete Rast 161 berührt. In dieser Stellung ist die Vorrichtung zur Ausführung des Messvorganges bereit. Die Scheibe 10 wird nach Feststellen des Zylinders 15 und des Schreib. stiftes 171 in die Ausgangsstellung weitergedreht, bis die auf der andern Seite der Scheibe liegende Kontaktplatte 111 den Schleifkontakt 114 berührt und dadurch den Stromkreis der Batterie C über Elektromagnet M5, Welle 9, Platte 111 schliesst.
Dadurch wird der Magnet M5 erregt und die Sperrklinke 28 von dem Anschlag 281 fortgezogen. In diesem Augenblick beginnt der Zylinder 15 sich im Sinne des Pfeiles 152 zu drehen, und die Rolle 18 der Stange 17 senkt sich auf der Leitkurve 16, da die Kupplungs-
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streifen 26 einen Strich auf.
Die Drehung des Zylinders 15 und das Senken des Schreibstiftes 171 dauern so lange" bis das Pendel 4 die Kontakte 5,6 neuerdings schliesst, wodurch der Anschlag 7 den Kontakt 8 berührt und den Stromkreis, in dem die Magnete M Ms, M liegen, schliesst, so dass der Zylinder 15 sofort in die Anfangslage zurückgeführt und der Schreibstift 171, wie oben beschrieben, wieder in die Anfangslage gehoben wird. Damit beginnt das Arbeitsspiel von vorne. Die für die Zurückführung des Zylinders 15 und des Schreibstiftes 171 in die Anfangslage erforderliche Zeit ist im Vergleich mit der Zeit eines vollständigen Arbeitsspieles sehr kurz, so dass der Schreibstreifen sich während dieser Zeit um eine unmerkbare Strecke bewegt.
Sollen mehrere Maschinen überwacht werden, dann kann ein Umschalter 30 vorgesehen werden, der die Vorrichtung auf die einzelnen zu überwachenden Maschinen schaltet, von denen jede mit einem Pendel 4 und Kontakten 5, 6 versehen ist.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zum fortlaufenden Aufzeichnen der Drehzahl, Leistung, gelieferten Arbeitsmenge od. dgl. von Maschinen mit einem Schreibstift, der von einer mit gleichbleibender Geschwindigkeit umlaufenden Welle aus angetrieben und entsprechend der Drehzahl od. dgl. der Maschine verstellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb des Schreibstiftes mittels einer mit Rücksicht auf die zu registrierende Grösse wählbaren Leitkurve erfolgt, derart, dass eine nichtlineare Funktion periodisch abgenommener zeitlicher Messgrössen registriert werden kann.