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Einrichtung zur Übertragung beliebiger Messgrössen
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einen Geber betätigender Verstellkräfts in solche einen Nehmer betätigende hohen Wertes.
Das Ziel der Erfindung liegt vor allem darin, Stellgrössen kleinster Kräfte in Stell- und Regelgrössen umzuwandeln, mit denen Geräte auch dann steuerbar sind, wenn diese für die Steuerung sehr grosse Kräfte benötigen. Hiebei soll eine möglichst schlupffreie Übertragung der bezüglichen Grössen erreicht werden, so dass praktisch der Geber und der Nehmer der Einrichtung völlig synchron bewegbar sind. Hiebei ist es wesentlich, dass bei jeder Verstellung des Eingangsstellgliedes das Ausgangsglied so rasch als möglich folgt.
Es sind bereits Vorrichtungen bekannt, bei denen beispielsweise das Anzeigeergebnis von Waagen oder ähnlichenMessgeräten registriert wird. Hiebei wird der Verschiebungsweg eines Kupplungsstückes zur Anzeige der zu wiegenden Last benutzt. Zur Verhinderung von Belastungen der Waage bzw. ähnlicher Messgeräte ist hiebei zur Betätigung der Registriervorrichtung eine Motoren aufweisende. Hilfsvorrichtung vorgesehen. Mit einer solchen Hilfsvorrichtung ist es möglich, durch Betätigung zweier Kontakte einen Motor in der einen oder andern Richtung laufen zu lassen und damit in Abhängigkeit von der Betätigung dieser Kontakte Stellglieder zu verstellen, auch wenn diese zur Verstellung grosse Kräfte benötigen (vgl. z. B. österr. Patentschrift Nr. 160128).
Der Nachteil der bekannten Einrichtungen besteht vor allem darin, dass die Einstellung verzögert erfolgt.
Erfindungsgemäss ist mit dem Geber ein zwischen zwei starren Kontaktstücken spielender starrer Kontaktfinger gekuppelt, und die Kontaktstücke sind mit einer den Nehmer betätigenden Verstellvorrichtung verbunden, die durch Kontaktgabe zwischen dem Kontaktfinger und einem der beiden Kontaktstücke in der einen oder andern Richtung verstellbar ist, indem die Verstellung in jener Richtung erfolgt, in der der. die Verstellung herbeiführende Kontakt wieder getrennt wird, wodurch der Kontaktfinger stets zwischen den Kontaktstücken spielt und der Nehmer mit der Verstellkraft der Verstellvorrichtung in Abhängigkeit von der Verstellung des Gebers verstellbar ist, wobei eine Bremsvorrichtung vorgesehen ist, mit der die jeweils erreichte Stellung der Verstellvorrichtung bei Trennung der Kontakte blockierbar ist..
Mit einer solchen Einrichtung ergibt sich der Vorteil, dass jede Verzögerung weitgehendst vermieden ist, wobei bei jeder Verstellung des Eingangsstellgliedes das Ausgangsglied so rasch als möglich folgt und Massnahmen getroffen sind, die sowohl ein sofortiges Anlaufen der Motoren der Hilfsvorrichtung als auch ein sofortiges Stillsetzen derselben bei Erreichen der Lageübereinstimmung zwischen Nehmer und Geber gewährleisten,
Vorteilhafterweise ist der Kontaktfinger mit dem Geber elastisch gekuppelt.
Besonders zweckmässig ist es, dass eine Spindel vorgesehen ist, die mit dem Kontaktfinger mittels einer Feder elastisch verbunden ist, wobei die Feder einerseits fixiert und anderseits an einer Nabe eines kleinen den Kontaktfinger tragenden Zylinders gefestigt ist und dieser Zylinder stirnseitig eine Ausnehmung aufweist, in welche ein auf der Spindel befestigter radialer Stift einrastet.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich an Hand der Zeichnungen, die schematisch zwei verschiedene Ausführungsbeispiele zeigen.
Fig. 1 : zeigt in perspektivischer Ansicht eine Ausführungsform der erfindungsgemässen Einrichtung für den Fall eines Apparates mit beweglichen, um eine Achse drehbaren Gliedern, Fig. la zeigt ein Detail
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der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung und Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform für den Fall eines Apparates mit beweglichen Gliedern, welche eine translatorische Bewegung vollführen.
Im Falle der Fig. 1 ist eine Spindel 1 mit einem beweglichen Zeiger 2 des Steuerapparates 3 verbunden. Auf der Spindel 1 ist ein kleiner Zylinder 4 drehbar angeordnet, dessen dem Zeiger 2 gegenüberliegendes Ende ein V-förmiges Daumenprofil aufweist, so dass er einen kleinen Stift 5, der mit der Spin- del l verbunden ist, im Zusammenwirken mit einer Zylinderfeder 7 aufnehmen und festhalten kann, welche an einer Nabe 6 des kleinen Zylinders 4 angreift. An dem kleinen Zylinder 4 ist ein Kontaktfinger 8 angeordnet. Koaxial zur Spindel 1 liegt die Welle 9.
Auf der Welle 9 sind Kollektoren 12 und mittelbar zwei leitende Kontaktarme 13 und 14 angeordnet, welche eine Gabel bilden und zwischen denen der Finger 8 angeordnet ist, welcher mit dem enen oder dem andern Arm in Verbindung treten kann und dadurch das Schliessen eines oder des andern Kreises der Elektromotoren 15 und 16 herbeiführt, welche die Aufgabe haben, die Umdrehung der gemeinsamen Steuerwelle 17 des gesteuerten Apparates umzukehren, wobei die Welle 17 eine Trommel 19 trägt, auf welcher durch den ElektromagnetenSolenoid) 21 betätigbare Bremsschuhe 20 angeordnet sind. Die Steuerwelle 17 ist auf einer Seite mit der Welle 9 mittels eines Reduktors 10 und auf der andernSeite mittels eines zweitenReduktors 18 mit dem Zeiger 11 des gesteuerten Apparates gekuppelt.
Eine Gruppe von Relais 22 bekannter Art kann mit den elektrischen Kreisen der Apparate für eine bessere Steuerung ihres Schliessens und Öffnens und, sofern es erforderlich ist, für die Steuerung der beiden gesteuerten Apparate verbunden sein.
Die Arbeitsweise des Apparates ist folgende :
Es sei angenommen, dass sich der Zeiger 2 des Apparates und ebenso der Finger 8 im Stillstand befinden, die beiden Kontakte 13 und-14 unterbrochen, alle elektrischen Kreise geöffnet sind und der Bremsschuh 20 mit seinem-Eigengewicht gegen die Oberfläche der Trommel 19 drückt.
Wenn sich nun der Zeiger 2 gemäss dem Pfeil 23 bewegt, werden sich. auch der kleine Stift 5 und der kleine Daumenzylinder 4 in der gleichen Richtung bewegen und den Finger 8 mitnehmen, wodurch dieser über den Kontaktarm 14 den elektrischen Kreis schliesst und den Elektromagnet 21 erregt, welcher die Bremsschuhe 20 anzieht und die Trommel 19 freigibt, so dass dadurch z. B. der elektrische Motor 16 anläuft, welcher durch dieReduktoren 18 und 10 gleichzeitig den Zeiger. 11 und die Welle 9 verstellt, bis der Kontakt 14 vom Finger 8 getrennt und hiedurch der Kreis unterbrochen zist ; der Elektromagnet 21,-wel- cher nun nicht mehr erregt ist, lässt die Bremsschuhe 20 los, welche durch ihr Eigengewicht die Trommel 19 bremsen und den Motor 16 und damit die ganze Anordnung'stoppen.
Wenn sich der Zeiger 2 im Sinne des Pfeiles 24 bewegt, tritt der Finger 8 in Kontakt mit dem Arm 13. wodurch wieder der Kreis des Elektromagneten 21 geschlossen und dieser erregt wird, wodurch die Schuhe 20 von der Oberfläche der Trommel 19 abgehoben und der. Motor 15 erregt wird, so dass die Welle 17 entgegen demjenigen Sinne rotiert, in dem sie bei Antrieb durch den Motor 16 rotiert. Die Welle 9 dreht sich dann im Sinne des Pfeiles 24, bis sich der Arm 13 vom Finger 8 entfernt und dadurch der Kreis unterbrochen wird, wodurch die ganze Anordnung gestoppt wird. Gleichzeitig wird auch der Zeiger 11 zusammen mit dem Zeiger 2 bewegt.
In dem Fall, dass in der gesteuerten Einrichtung die für die Motoren 15 und 16 erforderliche Kraft fehlen sollte, kann der Steuerapparat 3 ungehindert arbeiten, weil der kleine Stift 5 die schwache Kraft der Feder 7 überwindend sich vom kleinen Daumenzylinder 4 abhebt, indem er in bezug auf die Zeichnung längs der Spindel 1 nach rechts gleitet. Sobald die gesteuerte Anordnung mit Kraft versorgt wird, erfolgt eine solche Bewegung, dass der kleine Stift 5 wieder automatisch in Eingriff mit dem Daumenzylinder 4 kommt und dabei nur stoppt, wenn der Finger 8 zwischen den beiden Kontakten IS und 14 ohne diese zu berühren spielt.
Ausser der oben beschriebenen Funktion hat der kleine Daumenzylinder 4 auch die Aufgabe, einen stabilen, praktisch dauernden Kontakt während jener Periode zu gewährleisten, in welcher eine Verstellung im Steuerapparat und im gesteuerten Apparat auftritt. Tatsächlich kann eine grössere Winkelverstellung der Spindel 1 im Hinblick auf die Welle 9 durch eine Verdrehung des kleinen Stiftes 5 relativ zu dem kleinen Daumenzylinder 4 kompensiert werden, so dass die Differenz für die Zurückdrehung des gesteuerten Apparates vergrössert werden kann, sobald die Geschwindigkeit der Rotation der Spindel 1 kleiner zu sein beginnt als die der Welle 9.
Auf Grund des Vorhergehenden ist es klar, dass der kleine Dau- menzylinder 4 wie ein Speicher für Stellgrössenänderungen wirkt, die an das gesteuerte Glied zurücküber- tragen werden, sobald es die kinematischen Bedingungen erlauben.
Mit Apparaten, welche bewegliche Glieder mit translatorischer Bewegung (Fig. 2) haben, ist das Kupplungssystem gemäss der Erfindung nicht sehr verschieden von dem oben beschriebenen.
Der Finger 8 ist in diesem Fall mit einem Schlitten 1 des Steuerapparates 3 verbunden, wobei der
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Schlitten 1 mit einem vor der Front einer geradlinigen Skala liegenden Zeiger 2 ausgerüstet ist ; dieser Finger 8 spielt zwischen den Kontakten 13 und 14, die von einer Zahnstange 9'getragen werden, wel-
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sich der Zeiger 2 des Steuerapparates gemäss dem Pfeil 23 oder dem Pfeil 24 bewegt, auch der Zeiger 11 sich in demselben Sinne und um denselben Betrag bewegt.
Ferner zeigt Fig. 2 auch. die Möglichkeit der Anwendung eines Reduktors 18, der mit der Antriebs- welle 17 verbunden ist, um die Verstellung des Zeigers 2 des Steuerapparates 3, die in eine Winkelver- stellung des'Zeigers il'eines gesteuerten Apparates umgewandelt wurde, wiederzugeben.
Selbstverständlich gibt es noch andere praktische Ausführungsmöglichkeiten von Anordnungen gemäss der Erfindung, welche von den oben beschriebenen Anordnungen verschieden sind, ohne dass hiedurch das Wesen der Erfindung getroffen wird.
Beispielsweise kann die Verstellung des Zeigers 11 des gesteuerten Apparates mit Momentenpaaren gewünschter Grösse erhalten werden. Diese hängen von der Kraft der Motoren ab, die zur Betätigung des Apparates vorgesehen sind, so dass diese Verstellung nicht nur zur Wiedergabe von Messungen verwendet werden kann, sondern auch als automatisches Antriebsmittel für verschiedene Maschinen.
So kann z. B. neben der direkten Kupplung durch die Spezialverbindung der Eingriff auch durch die Anwendung einer Fernsteuerung erhalten werden, wobei ein Apparat direkt mit dem Steuerglied mittels der Spezialverbindung verbunden ist und gestattet, andere gleiche Apparate synchron damit durch die Fernsteuerung vom Steuerapparat zu betätigen. Die genannten Fernsteuerungsapparate, die damit verbunden sind und somit davon abhängen,'können grundsätzlich mit elektrischen Synchronmotoren vereinigt sein, welche mit einem Reduktor verbunden sind, welcher eine elektromagnetische Bremse, elektromagnetische Sperr- oder Hemmgetriebe aufweist, welche durch Impulse betätigt werden.
Ferner können die Fernsteuerungsglieder auch mit einem System von Wiedergebem mit Servomotoren gekuppelt sein. Der übliche Servomotor wird in der beschriebenen Weise an den Steuerapparat gekuppelt u. zw. z. B. durch Fernsteuerung mittels der Veränderung einer Kapazität, einer Induktanz, einer Resistanz oder einer andern elektrischen Grösse des Wiedergabeapparates, wobei jeder derselben mit einem Servomotor in der beschriebenen Weise zusammenwirken kann. In diesem Falle können die Motoren der Wiedergeber Asynchronmotoren sein, da ein synchroner Lauf nicht nötig ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Übertragung beliebiger Messgrössen mit Umwandlung kleiner einen Geber betätigender Verstellkräfte in solche einen Nehmer betätigende hohen Wertes, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Geber (3) ein zwischen zwei starren Kontaktstücken (13, 14) spielende starrer Kontaktfinger (8) gekuppelt ist, und die Kontaktstücke (13, 14) mit einer den Nehmer (11) betätigenden Verstellvorrichtung (15, 16) verbunden sind, die durch Kontaktgabe zwischen dem Kontaktfinger (8) und einem der beiden Kontaktstücke (13,14) in der einen oder andern Richtung verstellbar ist, indem die Verstellung in jener Richtung erfolgt, in der der die Verstellung herbeifilhrende Kontakt wieder getrennt wird, wodurch der Kontaktfinger (8) stets zwischen den Kontaktstücken (13, 14) spielt und der Nehmer (11)
mit der Verstellkraft der Verstellvorrichtung (15, 16) in Abhängigkeit von der Verstellung des Gebers (3) verstellbar ist, wobei eine Bremsvorrichtung (20) vorgesehen ist, mit der die jeweils erreichte Stellung der Verstellvorrichtung (15,16) bei Trennung der Kontakte blockierbar ist.
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Device for the transmission of any measurement parameters
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a giver actuating adjustment force into such a slave actuating high value.
The aim of the invention is primarily to convert manipulated variables of the smallest forces into manipulated and controlled variables with which devices can also be controlled when they require very large forces for the control. The aim here is to achieve the most slip-free transmission of the relevant variables, so that in practice the transmitter and the receiver of the device can be moved completely synchronously. It is essential here that the output element follows as quickly as possible with each adjustment of the input control element.
Devices are already known in which, for example, the display result of scales or similar measuring devices is registered. The displacement path of a coupling piece is used to display the load to be weighed. In order to prevent loads on the scales or similar measuring devices, a motor is provided to operate the recording device. Auxiliary device provided. With such an auxiliary device, it is possible to run a motor in one direction or the other by actuating two contacts and thus to adjust actuators depending on the actuation of these contacts, even if they require great forces for adjustment (cf.e.g. . Austrian Patent No. 160128).
The main disadvantage of the known devices is that the setting is delayed.
According to the invention, a rigid contact finger playing between two rigid contact pieces is coupled to the transmitter, and the contact pieces are connected to an adjusting device which actuates the slave and which can be adjusted in one direction or the other by making contact between the contact finger and one of the two contact pieces takes place in the direction in which the. the contact causing the adjustment is separated again, whereby the contact finger always plays between the contact pieces and the slave can be adjusted with the adjustment force of the adjustment device depending on the adjustment of the encoder, a braking device being provided with which the respective position of the adjustment device reached upon separation the contacts can be blocked.
With such a device there is the advantage that any delay is largely avoided, with each adjustment of the input actuator, the output element follows as quickly as possible and measures are taken that both an immediate start of the motors of the auxiliary device and an immediate shutdown thereof Ensure that the position of the receiver and the donor matches,
The contact finger is advantageously coupled elastically to the transmitter.
It is particularly expedient that a spindle is provided which is elastically connected to the contact finger by means of a spring, the spring being fixed on the one hand and on the other hand attached to a hub of a small cylinder carrying the contact finger and this cylinder having a recess on the front side in which a radial pin attached to the spindle engages.
Further details of the invention emerge from the drawings, which schematically show two different exemplary embodiments.
1: shows a perspective view of an embodiment of the device according to the invention for the case of an apparatus with movable members rotatable about an axis, FIG. La shows a detail
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the device shown in Fig. 1 and Fig. 2 shows a further embodiment for the case of an apparatus with movable members which perform a translational movement.
In the case of FIG. 1, a spindle 1 is connected to a movable pointer 2 of the control apparatus 3. A small cylinder 4 is rotatably arranged on the spindle 1, the end of which opposite the pointer 2 has a V-shaped thumb profile so that it receives a small pin 5, which is connected to the spindle 1, in cooperation with a cylinder spring 7 and can hold, which engages a hub 6 of the small cylinder 4. A contact finger 8 is arranged on the small cylinder 4. The shaft 9 is coaxial with the spindle 1.
On the shaft 9 collectors 12 and indirectly two conductive contact arms 13 and 14 are arranged, which form a fork and between which the finger 8 is arranged, which can come into contact with the one or the other arm and thereby the closure of one or the other Cycle of the electric motors 15 and 16, which have the task of reversing the rotation of the common control shaft 17 of the controlled apparatus, the shaft 17 carrying a drum 19 on which brake shoes 20 actuatable by the electromagnet solenoid) 21 are arranged. The control shaft 17 is coupled on one side to the shaft 9 by means of a reducer 10 and on the other side by means of a second reducer 18 to the pointer 11 of the controlled apparatus.
A group of relays 22 of known type can be connected to the electrical circuits of the apparatus for better control of their opening and closing and, if necessary, to control the two apparatus being controlled.
The operation of the device is as follows:
It is assumed that the pointer 2 of the apparatus and also the finger 8 are at a standstill, the two contacts 13 and -14 are interrupted, all electrical circuits are open and the brake shoe 20 presses against the surface of the drum 19 with its own weight.
If now the pointer 2 moves according to the arrow 23, will. also move the small pin 5 and the small thumb cylinder 4 in the same direction and take the finger 8 with them, whereby the latter closes the electrical circuit via the contact arm 14 and excites the electromagnet 21, which attracts the brake shoes 20 and releases the drum 19 so that thereby z. B. the electric motor 16 starts, which by the reductors 18 and 10 simultaneously the pointer. 11 and the shaft 9 adjusted until the contact 14 is separated from the finger 8 and thereby interrupted the circle; the electromagnet 21, which is now no longer excited, releases the brake shoes 20, which, by their own weight, brake the drum 19 and stop the motor 16 and thus the entire arrangement.
When the pointer 2 moves in the direction of the arrow 24, the finger 8 comes into contact with the arm 13, which again closes the circuit of the electromagnet 21 and this is excited, whereby the shoes 20 are lifted from the surface of the drum 19 and the. Motor 15 is excited so that the shaft 17 rotates against the direction in which it rotates when driven by the motor 16. The shaft 9 then rotates in the direction of arrow 24 until the arm 13 moves away from the finger 8 and thereby the circle is interrupted, whereby the whole arrangement is stopped. At the same time, the pointer 11 is also moved together with the pointer 2.
In the event that the force required for the motors 15 and 16 should be lacking in the controlled device, the control apparatus 3 can work unhindered because the small pin 5, overcoming the weak force of the spring 7, lifts itself off the small thumb cylinder 4 by being in with reference to the drawing along the spindle 1 slides to the right. As soon as the controlled arrangement is supplied with force, such a movement takes place that the small pin 5 automatically comes into engagement with the thumb cylinder 4 again and only stops when the finger 8 plays between the two contacts IS and 14 without touching them.
In addition to the function described above, the small thumb cylinder 4 also has the task of ensuring stable, practically permanent contact during the period in which an adjustment occurs in the control apparatus and in the controlled apparatus. In fact, a greater angular adjustment of the spindle 1 with respect to the shaft 9 can be compensated for by rotating the small pin 5 relative to the small thumb cylinder 4, so that the difference for the backward rotation of the controlled apparatus can be increased as soon as the speed of rotation of the Spindle 1 starts to be smaller than that of shaft 9.
On the basis of the foregoing, it is clear that the small thumb cylinder 4 acts like a memory for changes in the manipulated variable, which are transmitted back to the controlled member as soon as the kinematic conditions permit.
With apparatus having movable members with translational movement (Fig. 2), the coupling system according to the invention is not very different from that described above.
In this case, the finger 8 is connected to a slide 1 of the control apparatus 3, the
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Carriage 1 is equipped with a pointer 2 lying in front of the front of a straight scale; this finger 8 plays between the contacts 13 and 14, which are carried by a rack 9 ', wel-
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If the pointer 2 of the control apparatus moves according to the arrow 23 or the arrow 24, the pointer 11 also moves in the same direction and by the same amount.
Furthermore, Fig. 2 also shows. the possibility of using a reducer 18, which is connected to the drive shaft 17, in order to reproduce the adjustment of the pointer 2 of the control apparatus 3, which was converted into an angular adjustment of the pointer of a controlled apparatus.
It goes without saying that there are other practical implementation possibilities of arrangements according to the invention which differ from the arrangements described above, without thereby affecting the essence of the invention.
For example, the pointer 11 of the controlled apparatus can be adjusted with pairs of moments of the desired magnitude. These depend on the power of the motors that are provided to operate the apparatus, so that this adjustment can not only be used to display measurements, but also as an automatic drive means for various machines.
So z. B. in addition to the direct coupling through the special connection, the engagement can also be obtained by using a remote control, wherein an apparatus is directly connected to the control member by means of the special connection and allows other similar apparatus to be operated in synchronism with it by the remote control from the control apparatus. The mentioned remote control devices, which are connected to it and thus depend on it, can basically be combined with electrical synchronous motors which are connected to a reducer which has an electromagnetic brake, electromagnetic locking or inhibiting gears, which are actuated by pulses.
Furthermore, the remote control members can also be coupled to a system of reproducers with servomotors. The usual servo motor is coupled to the control apparatus in the manner described and. between z. B. by remote control by means of changing a capacitance, an inductance, a resistance or some other electrical variable of the playback apparatus, each of which can interact with a servomotor in the manner described. In this case, the motors of the reproducer can be asynchronous motors, since a synchronous run is not necessary.
PATENT CLAIMS:
1. A device for the transmission of any measured variables with conversion of small adjusting forces actuating a transmitter into such a high value actuating a slave, characterized in that a rigid contact finger (8) playing between two rigid contact pieces (13, 14) is coupled to the transmitter (3) , and the contact pieces (13, 14) are connected to an adjusting device (15, 16) which actuates the slave (11) and which, by making contact between the contact finger (8) and one of the two contact pieces (13, 14), in one or the other Direction is adjustable in that the adjustment takes place in the direction in which the contact causing the adjustment is separated again, whereby the contact finger (8) always plays between the contact pieces (13, 14) and the slave (11)
is adjustable with the adjusting force of the adjusting device (15, 16) depending on the adjustment of the encoder (3), a braking device (20) being provided with which the respective position reached by the adjusting device (15, 16) can be blocked when the contacts are separated is.