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Einrichtung zur Anzeige des Messwertes von Messgeräten oder zur Betätigung von Registrer-, Anzeige- oder Zählvorrichtungen für Messgeräte, insbesondere Waagen.
EMI1.1
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in vier beispielsweisen Ausführungsformen für die Verwendung an einer Waage dargestellt. Die Fig. 1 und 2 zeigen im Querschnitt bzw. in Draufsicht den in Betracht kommenden Teil einer Einrichtung für unmittelbare Ablesung des Messwertes. Fig. 3 zeigt in schematischer Darstellung in Draufsicht eine Einrichtung zur Betätigung einer Registrier-, Anzeige-oder Zählvorrichtung in Verbindung mit einer lichtelektrischen Zelle, Fig. 4 zeigt eine Einzelheit hiezu. Die Fig. 5,7 und 9 zeigen abgeänderte Ausführungsformen des Schirmes, die Fig. 6 und 8 weitere Ausführungsformen zur Übertragung des Messwertes.
Innerhalb des Gehäuses 11 des Messgerätes ist um eine Achse der Waage ein nach einer Zylinderfläche geformter, vom Wiegemechanismus bewegter Schirm 12 schwenkbar gelagert, der Reihen von lichtdurchlässigen Stellen aufweist, die entsprechend den Zifferwerten stufenförmig zueinander versetzt sind. Die den Einern entsprechenden Stellen sind übereinstimmend mit den Zifferwerten 0,1, 2,3, 4.. 9, welchen sie zugeordnet sind, bezeichnet und wiederholen sich für jede Dekade in nebeneinanderliegenden schrägen Reihen. Jeder solchen Gruppe (Dekade) entspricht im nächsthöheren Stellenwert (Zehner) ein lichtdurchlässiges schmales Fenster 0, I, II, III... usw. Die Fenster im Zehnerbereich sind gemessen in der durch den Pfeil A angedeuteten Bewegungsrichtung des Schirmes je so lange, als der Gesamtlänge einer Gruppe von Fenstern im Einerbereich entspricht.
Dasselbe gilt für die lichtdurchlässigen Stellen in weiteren benachbarten Stellenwerten.
Innerhalb des Schirmes 12 ist eine Lichtquelle vorgesehen, die in der Richtung des Pfeiles B ein flaches Lichtstrahlenbündel über die lichtdurchlässigen Stellen des Schirmes durch ein schematisch angedeutetes optisches System 13 und einen Schacht 14 wirft, der in eine schlitzartige Öffnung des Gehäuses 11 eingesetzt ist, wodurch eine Schlitzblende entsteht. Die Einrichtung ist so getroffen, dass eine in die schlitzartige Öffnung des Gehäuses 11 eingesetzte Mattscheibe 15 oder eine mit Durchbrechungen in Form der Ziffern 0 bis 9 versehene Schablone gerade so breit ist, dass sich eine lichtdurchlässige Stelle des Einerbereiches darauf abbilden kann. Die Länge der Schlitzblende hängt von der Anzahl der Stellenwerte ab.
Wird die Waage belastet, so dreht sich der Schirm in die Messstellung, in welcher beim gezeichneten Beispiel (Fig. 1 und 2) die der Einerziffer 4 und der Zehnerziffer III zugehörigen lichtdurchlässigen Stellen der Schlitzblende gegenüberliegen. Durch das optische System 13 wird das auf die Mattscheibe 15 geworfene Bild des der Ziffer 4 zugehörigen Lichtfensters vergrössert, so dass eine an dieser Stelle auf der Mattscheibe vorgesehene Ziffer 4 deutlich hervortreten kann. In Fig. 2 ist angedeutet, wie die auf der Mattscheibe vorgesehenen Ziffern in einer Reihe angeordnet sind, wobei die Bilder der zugehörigen lichtdurchlässigen Stellen strichliert eingezeichnet sind. Die im vorliegenden Falle zum Aufleuchten gebrachte Einerziffer 4 ist voll ausgezogen.
Ebenso sind auf der Mattscheibe für die Zehnerziffern die entsprechenden Bezeichnungen vorgesehen (im vorliegenden Falle sind zwecks Unterscheidung römische Ziffern gewählt).
Von dem durch das Fenster III des Schirmes hindurchtretenden Licht wird der von der optischen Einrichtung erfasste Teil auf die Mattscheibe geworfen und dabei nach dem gewählten Beispiel die dort vorgesehene Ziffer In beleuchtet, welche demgemäss in Fig. 2 vollausgezogen erscheint. Wenn man von den nicht mehr ersichtlichen höheren Stellenwerten absieht, ergibt sich also die Anzeige des Wertes 34, die, wie ersichtlich, unmittelbar an der Mattscheibe abgelesen werden kann. Sollte die Messstellung eine Zwischenstellung zwischen zwei Einheiten sein, so werden zwei benachbarte Ziffern teilweise aufleuchten, woraus der Messwert durch Auf-oder Abrunden gleichfalls leicht festgestellt werden kann.
Zur Übertragung des Messwertes auf eine Registrier-, Anzeige- oder Zählvorrichtung sind gemäss Fig. 3 am Gehäuse 11 beiderseits der Schlitzblende Kontakte 16 angeordnet, von denen je ein Paar den auf die Mattscheibe geworfenen Bildern der lichtdurchlässigen Öffnungen entspricht. Da in diesem Falle nicht unmittelbar abgelesen wird, ist es zweckmässig, auf der Mattscheibe keine Ziffern anzubringen. Die in der Fig. 3 ersichtlichen Ziffern sind nur deshalb eingezeichnet, um im Zusammenhang mit Fig. 5 eine besondere Anordnung der lichtdurchlässigen Stellen auf dem Schirm zu erläutern, welche gegenüber der Anordnung in den Fig. 1 und 2 etwas abweicht.
Die in einer Reihe liegenden einem Stellenwert zugehörigen Kontakte sind untereinander leitend verbunden und an einen Verstärker 17 angeschlossen, in dessen Stromkreis 18 ein Relais 19 angeordnet ist, dessen Schalter 20 in einem Stromkreis 21 liegt. Am Gehäuse 11 ist parallel zur Schlitzblende an einer nicht dargestellten Führung ein Rahmen 22 verschiebbar, der auf einem Joch 23 eine lichtelektrische Zelle 24 trägt, die als Strombrücke für die Kontaktpaare ausgebildet ist. Zur Bewegung des Rahmens 22 ist eine durch eine Kurbel 25 angetriebene Kurbelsehleife 26 vorgesehen. Für die höheren Stellenwerte ist die Anordnung die gleiche, nur ist für diese bloss ein gemeinsamer Rahmen 22'angeordnet, der mit dem Rahmen 22 unter Einschaltung eines Leerganges gekuppelt ist, indem ein Stift 27 des Rahmens 22 in einem Schlitz 28 des Rahmens 22'geführt ist.
Am Rahmen 22 ist ein Gehäuse 29 befestigt (Fig. 3 und 4), in dem ein Hufeisenmagnet 30 angeordnet ist, an dessen einem Schenkel sich eine Wicklung 31 befindet, deren Enden mittels Schleifkontakten 32 an in den Stromkreis 21 angeschalteten Schienen schleifen. Der Anker 33 des Magnetes ist an dem einen Arm eines an einem Zapfen 34 gelagerten Hebels befestigt und steht unter der Wirkung einer Zugfeder 35.
Der Zapfen 34 ist parallel zur Bewegungsrichtung des Rahmens zu denken. (Das Gehäuse 29 samt den links davon befindlichen Teilen ist in Fig. 4 zwecks besserer Übersicht um 900 verdreht gezeichnet.)
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Der andere Hebelarm 36 liegt mit einem Ansatz an einem Zapfen 37 einer Zahnstange 38 an, die in einer nichtdargestellten Führung parallel zum Rahmen 22 verschiebbar ist. (Infolge der wie erwähnt gedrehten
Stellung in Fig. 4 erscheint die Zahnstange dort im Schnitt.) Mit der Zahnstange 38 steht ein Zahnrad 39 in Eingriff, dessen Welle zur Übertragung der Bewegung des Rahmens 22 auf die Registrier-, Anzeige- oder Zählvorrichtung dient. Ein starrer Finger 40 des Gehäuses 29 liegt in der gezeichneten Stellung am Zapfen 37 gegenüber dem Ansatz des Hebelarmes 36 an.
Die Wirkungsweise ist folgende : Nachdem die Waage in der Messstellung zur Ruhe gekommen ist, wird der Antrieb der Kurbelschleife eingeschaltet, wodurch der Rahmen 22 entlang der Schlitzblende verschoben und die lichtelektrische Zelle über die Kontaktpaare geführt wird. Sobald die entsprechend der Messstellung beleuchtete Stelle der Mattscheibe 15 erreicht ist, tritt in der Zelle ein Stromstoss auf, der über die zugehörigen, genau in der Mitte der Belichtungsstelle angeordneten Kontakte 16 zum Ver- stärker geleitet wird und auf das Relais 19 einwirkt, dessen Schalter 20 hiebei so verstellt wird, dass der
Stromkreis 21 unterbrochen wird.
Die Wicklung 31 des Magnetes wird infolgedessen stromlos und der
Anker 33 unter der Wirkung der Feder 35 abgerissen, wodurch der Hebelarm 36 aus der Bewegungsbahn des Zapfens 37 der Zahnstange 38 gelangt und. diese nicht mehr mitgenommen wird, also in einer der
Messstellung entsprechenden Stellung stehenbleibt. Damit aber hört eine weitere Einwirkung auf die während der ganzen bisherigen Bewegung des Rahmens 22 angetriebenen Registrier-oder Zählvorrichtung auf, die nunmehr den Messwert auf der Druckeinrichtung festhält. Beim Rückgang des Rahmens 22 führt der Finger 40 die Zahnstange 38 durch Anschlag an den Zapfen 37 in die Ausgangsstellung zurück.
Da die lichtelektrische Zelle beim Durchgang durch die Messstellung nur einen Stromstoss abgibt, wird der Stromkreis 21 nach kurzer Unterbrechung durch den Schalter 20 gleich wieder geschlossen, doch ist die Wicklung 31 so bemessen, dass der darin fliessende Ruhestrom nicht ausreicht, um den abgerissenen Anker anzuziehen, so dass die obenbeschriebene Beeinflussung der Zahnstange beim Rückgang nicht gestört wird. Der Anker wird erst in der Ausgangsstellung des Rahmens 22 durch eine nichtdargestellte Anlauffläche in die Schlussstellung gebracht.
Um Messfehler, die wegen der stufenförmigen Aneinanderreihung der lichtdurchlässigen Stellen auftreten können, in den höheren Stellenwerten zu vermeiden, ist die in Fig. 5 ersichtliche abgeänderte Anordnung der lichtdurchlässigen Stellen für den Bereich der Einerstellen vorgesehen. In jeder Gruppe der Einstellen ist die der Ziffer 9 entsprechende lichtdurchlässige Stelle des Schirmes 12 derjenigen lichtdurchlässigen Stelle, welche der Ziffer Null der nächsten Gruppe entspricht, stufenförmig vorgeschaltet. Demgemäss sind in Fig. 3 und 4 die die Wertigkeit der lichtdurchlässigen Stellen anzeigenden Ziffern in der Reihenfolge 9,0, 1, 2... 7,8 eingetragen.
Mit der beschriebenen Abänderung wird erreicht, dass bei einer Messstellung, die den Einerwert 9 einbezieht, schon zu Beginn des Abtastvorganges eine besondere Einrichtung in Wirksamkeit gesetzt werden kann, die eine Entlastung der Waage herbeiführt und diese damit aus dem wegen möglicher Messfehler gefährlichen Grenzbereich zwischen zwei Zehnerwerten bringt. Die Voranstellung der der Ziffer 9 entsprechenden lichtdurchlässigen Stelle ist notwendig, weil die Überfahrung der Kontakte 16 durch die lichtelektrische Zelle in den verschiedenen Stellenwerten nahezu gleichzeitig erfolgen soll. Der bereits oben beschriebene Leergang zwischen den Rahmen 22 und 22' dient dazu, beim Ansprechen der Einerziffer 9 genügend Zeit zur Betätigung der erwähnten besonderen Einrichtung zu gewinnen.
Diese Einrichtung besteht in folgendem : Die Zahnstange 38 trägt einen Kontaktbügel41, der bei seiner Verschiebung mit zwei Kontaktpaaren 42,43 zusammenwirken kann, von denen das Paar 42 der Ziffer 9, das Paar 43 der Ziffer 0 zugeordnet ist. Die Kontaktpaare 42, 43 sind bei Wirksamkeit des Bügels 41 einerseits über Solenoide 44 bzw. 45, anderseits unmittelbar in den Stromkreis 21 eingeschaltet. Zwischen den Solenoiden und dem einen Leiter des Stromkreises 21 ist eine Einrichtung 46 vorgesehen, die bewirkt, dass die Wirkung der Solenoide 44, 45 nur beim Stillstand des Bügels 41 auf den Kontaktpaaren 42,43 eintritt, nicht aber beim blossen Überschleifen derselben. Diese Einrichtung wird an Hand der Fig. 6 näher beschrieben werden.
Die Kerne der Solenoide 44,45 wirken mit durch die Spule geführten Bolzen bei Erregung von verschiedenen Seiten auf einen Teil 47 der Waage, z. B. auf deren Plattform, derart ein, dass bei Erregung des Solenoides 44 eine Entlastung, bei Erregung des Solenoides 45 eine Belastung der Waage erzielt wird. Sobald also die Ziffer 9 anspricht, wird der Schirm 12 wegen der Entlastung der Waage etwas zurückgedreht, wenn dagegen bereits die Ziffer 0 anspricht, etwas vorwärts gedreht, wodurch im Grenzbereich zweier Zehnerwerte verlässlich entweder der niedrigere oder der höhere Zehnerwert ansprechen muss.
Diese zusätzliche Drehung des Schirmes kann keine störende Erscheinung durch Einbeziehung benachbarter lichtdurchlässiger Einerstellen hervorrufen, da nach dem Ansprechen der Ziffer 9 oder 0 die Mitnahme der Zahnstange 38 (infolge Abreissens des Ankers 33) bereits aufgehört hat.
Wenn die Messstellung zufällig derart ist, dass die Mattscheibe im Bereich zweier benachbarter Zifferwerte gerade je zur Hälfte belichtet ist (s. 9 und 0 in Fig. 5), wäre es denkbar, dass weder der Wert 9 noch 0 zur Beeinflussung der Zelle hinreichend aufscheint. Um eine verlässliche Anzeige zu sichern, ist die der Ziffer 0 zugehörige lichtdurchlässige Stelle des Schirmes gegen diejenige für die vorgeschaltete Ziffer 9 verbreitert. In der vorerwähnten Grenzstellung wird daher die Ziffer 0 unter allen Umständen ansprechen. Gegebenenfalls kann diese Massnahme für alle übrigen Einerziffern angewendet werden.
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Die in Fig. 6 dargestellte Einrichtung zur Übertragung des Messwertes auf eine entfernt angeordnete Anzeigevorrichtung unterscheidet sich von der Einrichtung nach Fig. 3 dadurch, dass an Stelle der Zahnstange 38 eine in einer nichtdargestellten Führung verschiebbare Schiene 48 vorgesehen ist, die einen Kontaktbügel 49 trägt, welcher über eine Reihe von Kontaktpaaren 50 gleiten kann, die in gleichen Abständen wie die Kontaktpaare 16 angeordnet sind. Die Kontaktpaare 50 liegen bei Wirksamkeit des Bügels als Strombrücke im Stromkreis 21 unter Zwischenschaltung von Lampen 51 und einer Einrichtung 46, deren Zweck bereits'bei Besprechung der Fig. 3 erwähnt wurde. Diese Einrichtung besteht aus einem Widerstand 52 und einem Zeitrelais 53, dessen Schalter 54 in einer Überbrückungsleitung 55 liegt.
Der Widerstand 52 ist so gross bemessen, dass die Lampen 51 nicht aufleuchten. Beim blossen Übersehleifen der Kontaktpaare 50 durch den Bügel 49 kann das Zeitrelais 53 den Schalter 54 nicht schliessen.
Kommt aber die lichtelektrische Zelle über die Stelle der Lichtwirkung, so kommt die Schiene 48 zum Stillstand und der Schalter 54 wird auf die Dauer der Wirksamkeit des Zeitrelais geschlossen, wobei der Strom unter Umgehung des Widerstandes durch die Leitung 55 fliesst und die zugehörige Lampe. zum Aufleuchten bringt. Diese Lampen sind als Teile einer entfernt angeordneten Anzeigevorrichtung aufzufassen, die eine Mattscheibe mit Ziffern aufweist, denen die einzelnen Lampen zugeordnet sind.
Statt der Lampen können auf gleiche Art Relais od. dgl. als Teile einer entfernt angeordneten Registrieroder Zählvorrichtung betätigt werden.
An Stelle der Anordnung von lichtdurchlässigen Stellen auf den Schirm 12 können auch lichtundurchlässige Stellen vorgesehen sein, deren auf die Mattscheibe fallendes Schattenbild einen in der lichtelektrischen Zelle dauernd fliessenden Strom schwächt. Eine solche Ausbildung des Schirmes ist in Fig. 7 angedeutet. In diesem Falle muss die Einrichtung zur Übertragung (Fig. 3-6) eine Abänderung im Sinne der Fig. 8 erfahren. Diese besteht darin, dass an Stelle der Kontakte 16 zwei Kontaktschienen 56 vorgesehen sind, die durch die darübergleitende lichtelektrische Zelle überbrückt werden. Der Verstärkerstromkreis enthält zwei Kontaktschienen 57, auf denen die Kontakte 32 schleifen.
Parallel zu den Schienen 56 sind zwei weitere, dauernd stromführende Schienen 58 eines andern Stromkreises angeordnet, von denen die eine entsprechend den Abständen der dunklen Schattenbilder auf der Mattscheibe Unterbrechungen 59 aufweist. Auf diesen Schienen 58 gleiten zwei an die Enden einer Wicklung 60 des Elektromagnetes 30 angeschlossene Gleitstücke 61. Die Unterbrechungen 59 sind so angeordnet, dass eine Abschaltung der vom Rahmen 22 gesteuerten Vorrichtung nur dann eintreten kann, wenn sich die lichtelektrische Zelle genau in der Mitte der unbeleuchteten Stelle der Mattscheibe befindet, was zur genauen Festellung des Messwertes notwendig ist.
Wenn die lichtelektrische Zelle eine unbeleuchtete Stelle trifft und der Strom im Verstärkerstromkreis und in der Wicklung 31 geschwächt wird, tritt vorerst keine Wirkung ein. Sobald aber der Schleifkontakt 61 zu einer Unterbrechung 59 gelangt, wird die Wicklung 60 stromlos, der Anker des Magnetes 30 wird durch die Feder 35 abgerissen und es erfolgt, wie früher beschrieben, die Übertragung der Anzeige durch Unterbrechung des Registriervorganges.
Bei der in Fig. 9 dargestellten abgeänderten Ausführungsform des Schirmes sind die in der Abtastrichtung (Pfeil 0) der lichtelektrischen Zellen an die lichtundurchlässigen Stellen sich anschliessenden Teile des Schirmes (für jeden Stellenwert) lichtundurchlässig ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass die Zellen und die Verstärker nach dem Erreichen der lichtundurchlässigen Stellen stromlos sind und daher weniger beansprucht werden.
Die Einrichtung gemäss der Erfindung ermöglicht es, durch die Benutzung nur einer einzigen Stromschwankung zur Beeinflussung der Übertragung des Messwertes Messungen in rascher Aufeinanderfolge vorzunehmen. Die Geschwindigkeit der einzelnen Messungen ist überdies dadurch günstig beeinflusst, dass die Registrierung auf dem Wege zur Messstellung bereits vorgenommen wird und dortselbst nur eine Unterbrechung zu erfolgen hat, was eine grössere Geschwindigkeit beim Abtasten zulässt. Wo hierauf weniger Wert gelegt wird, könnte der Vorgang naturgemäss auch umgekehrt sein, indem die Übertragungsvorrichtung erst in der Messstellung eingeschaltet wird und Differenzen bis Null bei umgekehrter Ziffernfolge gemessen werden. Der Verstärker kann gegebenenfalls auch am Rahmen 22 angeordnet sein und dessen Bewegungen mitmachen.
Schliesslich kann auch mit nur einem Verstärker das Auslangen gefunden werden, wenn sämtliche Kontakte (für alle Stellenwerte) so verteilt sind, dass die lichtelektrischen Zellen niemals in gleichen Zeitpunkten beeinflusst werden. Sofern die Geschwindigkeit des Messvorganges keine Rolle spielt, kann auch mit einer einzigen lichtelektrischen Zelle gearbeitet werden. Die elektrische Fernanzeigevorrichtung gemäss Fig. 6 kann auch mit einer Druck-bzw. Zählvorrichtung gemäss Fig. 3 kombiniert werden.
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