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Messanordnung zum Messen und Anzeigen der Abweichungen eines veränderlichen Messwertes gegenüber einem variablen Bezugswert
Die Erfindung betrifft eine Messanordnung zum Messen und Anzeigen der Abweichungen eines veränderlichen Messwertes gegenüber einem variablen Bezugswert, z. B. der Arbeitsleistung gegenüber der
Leerlaufleistung einer Werkzeugmaschine, unter Verwendung einer Messeinrichtung mit einer
Speicherfeder.
Bei den bisher bekannten Anordnungen dieser Art ist die vorgegebene und den Bezugswert charakterisierende Messgrösse entweder schon im Zuge der Herstellung fest eingestellt oder kann im
Betrieb den jeweiligen Bedingungen entsprechend von Hand eingestellt werden.
Diese bekannten Anordnungen sind, wenn die Bezugswerte beliebig einstellbar sein und schon geringe Überschreitungen der Bezugswerte angezeigt werden sollen, nicht brauchbar. Häufig tritt auch die Notwendigkeit auf, die Bezugswerte in Abhängigkeit einer entsprechenden technischen Grösse automatisch einzustellen.
Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Messanordnung zu schaffen, die den Bezugswert in Abhängigkeit vom Wert einer technischen Grösse selbsttätig bildet und Änderungen dieser Grösse im Verhältnis zum Bezugswert anzeigt.
Erfindungsgemäss setzt die Messeinrichtung nach Erreichen des Bezugswertes mit Hilfe einer Verzögerungsschaltung unter Verwendung eines Verbindungsgliedes selbsttätig eine Anzeigeeinrichtung in Funktion.
Nach einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung weist die Messeinrichtung zwei über die Speicherfeder miteinander verbundene, gegenläufig wirksame Messwerke auf, wobei das eine Messwerk eine grössere Stellkraft aufweist als das andere Messwerk und mit einer Bremsvorrichtung zum Festhalten des Bezugswertes versehen ist, wohingegen die Anzeigevorrichtung mit dem andern, die kleinere Stellkraft aufweisenden Messwerk versehen ist.
Nach einer andern zweckmässigen Variante ist zwischen der Anzeigevorrichtung und der Messeinrichtung eine elektromagnetische, bei Erreichen des Bezugswertes erregte Wellenkupplung vorgesehen, mit der die Anzeigevorrichtung bis an die die Speicherfeder spannende Messeinrichtung kuppelbar ist.
Durch Bremsen bzw. Festhalten des Messwerkes mit der grösseren Stellkraft bzw. durch Einrücken der magnetischen Wellenkupplung bei Erreichen des Bezugswertes wird eine durch die hiebei erreichte Richtkraft der Feder gegebene mechanische Grösse geschaffen, auf die die Anzeige durch das Messwerk mit der kleineren Stellkraft bezogen ist. Diese Bezugsgrösse kann beispielsweise der Leerlaufstrom eines Elektromotors sein, so dass die Anzeige in bezug auf diesen Leerlaufstrom erfolgt.
Vorteilhafterweise weist die Anzeigevorrichtung einen zwischen Anschlägen bewegbaren Zeiger auf, durch den zumindest in der einen Stellung ein elektrischer Kontakt betätigbar ist.
Zweckmässigerweise weist die Anzeigevorrichtung einen zwischen Anschlägen bewegbaren, mit einer Blende versehenen und einer photoelektrischen Einrichtung zusammenwirkenden Zeiger auf.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich an Hand der Zeichnungen, in denen zwei Ausführungsbeispiele dargestellt sind. Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht des ersten Ausführungsbeispieles, Fig. 2 eine Draufsicht zur Fig. 1, Fig. 3 eine Seitenansicht des zweiten Ausführungsbeispieles und Fig. 4 zeigt eine Draufsicht zur Fig. 3.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist das Messwerk --10-- mit der grösseren Stellkraft über eine Spiralfeder --11-- mit dem Messwerk-12-mit der kleineren Stellkraft verbunden, wobei beide Messwerke als Drehspuleninstrumente ausgebildet sind. Die Verschiedenheit hinsichtlich der Stellkräfte ist derart gewählt, dass die Vorrichtung als Ganzes bei einem gegebenen Wert der Federkraft - 11-eine solche Stellkraft besitzt, dass schon geringste Abweichungen von einem gewählten Wert einer technischen Grösse angezeigt werden.
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gebogenen, zwischen Bremsbacken-15 und 16-beweglich angeordneten Fortsatz --14a-- trägt (Fig. 2).
Die Backe --15-- bildet den Polschuh und die Backenden Anker eines Elektromagneten der Bremsvorrichtung. Zur Erregung dient ein nicht dargestellter Verzögerungskreis, der dazu dient, bei der Bildung des Bezugswertes den störenden Einfluss von elektrischen Ein-und Ausschaltschwingungen zu unterdrücken. Ausschläge des Armes--14--im Uhrzeigersinn werden durch einen Anschlag-18-begrenzt.
Das Messwerk-12-weist einen Zeiger --19-- mit einer Blende --20-- auf, die zwischen einer Lichtquelle --21-- und einem lichtempfindlichen Element --22-- beweglich angeordnet ist.
Die Erregerwicklungen des Messwerkes --12-- sind zu den Erregerwicklungen des Messwerkes - gegensinnig gewickelt, so dass bei gleicher Stromrichtung und gleichem Magnetfeld die
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die Pfeile in Fig. 1 angedeutet ist. Die Ausschläge des Zeigers--19--werden, wie gleichfalls Fig. 2 zeigt, durch zwei Anschläge --23 und 24-nach beiden Richtungen begrenzt. In der Anfangslage wird der Zeiger--19--durch die Feder --11- und einen durch das Messwerk--10--fliessenden Strom gegen den Anschlag--23--gedrückt, wobei die Blende--20--den Lichtstrahl zwischen der Lichtquelle --21-- und der Photozelle--22--unterbricht.
Wird das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel beispielsweise in den Stromkreis eines Elektromotors einer elektrisch betriebenen Werkzeugmaschine geschaltet, so kann in einfacher Weise angezeigt werden, ob ein Werkstück bearbeitet wird oder nicht, d. h., solange der Elektromotor der Werkzeugmaschine lediglich die Leerlaufleistung aufnimmt, die Photozelle --22-- kein Ausgangssignal, bei Bearbeitung eines Werkstückes hingegen unverzüglich ein Ausgangssignal liefert.
Solange die beiden Messwerke--10, 12--nicht erregt werden, nehmen der Arm-14-und der Zeiger--19--die in Fig. 2 dargestellte Lage ein.
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--10-- und- die Richtkraft für die Drehspule des Messwerkes --10-- liefert, so dass die Grösse der Drehung des Armes --14-- von der Stromstärke abhängig ist. Nach Erreichen eines durch die Bemessung des nicht dargestellten Verzögerungskreises gegebenen Stromwertes wird die elektromagnetische Bremsvorrichtung --13-- erregt, so dass die Backen--15 und 16--geschlossen und der Fortsatz--14a--zwischen ihnen festgehalten wird.
Das Messwerk-10--wird nun in dieser Stellung festgehalten, wodurch die Feder--11--eine von dieser Stellung abhängige Richtkraft und damit eine mechanische Bezugsgrösse für das Messwerk-12-liefert.
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und der Vorspannung der Feder--11--eine Ablenkung des Zeigers--19--und damit der Blende --20-- im Uhrzeigersinn, so dass schliesslich die Blende--20--aus ihrer Lage zwischen der Lichtquelle --21-- und der Photozelle--22--herausgeschwenkt wird und die Photozelle--22ein Ausgangssignal liefert.
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Ist die Bremsvorrichtung --13-- auf die im Leerlauf auftretende Stromstärke des Elektromotors eingestellt, so liefert die Photozelle --22-- somit nur dann ein Signal, wenn die Leerlaufstromstärke überschritten wird, was der Fall ist, wenn ein Werkstück bearbeitet wird. Die Photozelle --22-- zeigt somit an, ob ein Werkstück bearbeitet wird oder nicht bzw. ob der Elektromotor eine Nutzleistung liefert oder leer läuft.
Wird der Elektromotor ausgeschaltet, so nimmt die Anordnung wieder ihre in Fig. 2 dargestellte Ausgangslage ein, da die elektromagnetische Bremsvorrichtung --13-- nicht mehr erregt wird. Der Fortsatz --14a-- wird losgelassen und der Arm-14-kann unter der Wirkung der Feder --11-- durch Verdrehung gegen den Uhrzeigersinn nach Fig. 2 in seine Lage zurückkehren, in welcher er am Anschlag --23-- aufliegt. Dadurch wird auch die Blende --20-- ihre Lage zwischen der Lichtquelle --21-- und dem lichtempfindlichen Element --22-- wieder einnehmen, so dass auch das Ausgangssignal unterbrochen wird.
Wird der Elektromotor der Werkzeugmaschine nicht ausgeschaltet und lediglich die Bearbeitung des Werkstückes unterbrochen, so kehrt der Zeiger --19-- unter der Wirkung der Feder-11-in seine Ausgangslage zurück, in der er gegen den Anschlag-23-gedrückt wird. Der Zeiger-14-
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Lage zu halten, wie dies dem Leerlauf des Elektromotors entspricht. Die Erregung ist aber nicht stark genug, um den Zeiger --19-- des Messwerkes --12-- aus seiner Ruhelage abzulenken und den
Lichtstrahl von der Lichtquelle --21-- zur Photozelle --22-- freizugeben. Die Photozelle--22-- liefert somit kein Ausgangssignal.
Wann immer die Bearbeitung des Werkstückes in der
Werkzeugmaschine wieder aufgenommen wird, schlägt der Zeiger --19-- in der beschriebenen Weise wieder aus, so dass die Photozelle --22-- wieder ein Ausgangssignal liefert, was auf eine Bearbeitung hinweist.
Das in den Fig. 3 und 4 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel vor allem dadurch, dass nur ein einziges Messwerk vorgesehen ist. Dieses Messwerk --10--, z. B. eine Ferravisscheibe, steht unter der Richtkraft einer Spiralfeder - und ist mit der Anzeigevorrichtung bzw. dem Zeiger --19-- derselben über eine elektromagnetische Wellenkupplung-25, 26-kuppelbar. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel weist die Anzeigevorrichtung eine am Zeiger --19-- angeordnete Blende --20-- auf, die zwischen einer Lichtquelle --21-- und einer Photozelle--22--bewegbar ist.
Im Ruhezustand zieht die Feder --27-- den Zeiger --19-- gegen den Anschlag-23-, wobei die Blende --20-- den Lichtstrahl der Lichtquelle-21-zur Photozelle-22unterbricht. Die elektromagnetische Wellenkupplung ist in diesem Zustand ausgerückt.
Wird nun das Messwerk-10--von der Messgrösse erregt, so wird das Messwerk --10-- gegen die Richtkraft der Feder verdreht. Bei Erreichen des Wertes, bei dem im Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 die Erregung der Bremsvorrichtung --13-- erfolgt, wird bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig.
3 und 4 die elektromagnetische Wellenkupplung-25, 26-erregt und dadurch die Anzeigevorrichtung mit dem Messwerk-10-verbunden, so dass bei überschreiten des Grenzwertes die Anzeigevorrichtung mitgenommen wird und die Blende --20-- den Lichtstrahl zwischen der Lichtquelle --21-- und der Photozelle --22-- freigibt. Da die Richtkraft der Feder - von der Verstellung des Messwerkes--10--abhängig ist, ergibt sich auch bei diesem Ausführungsbeispiel eine vom Bezugswert abhängige mechanische Grösse für die Richtkraft der Anzeigevorrichtung-19, 20--. Auch hier liefert die Photozelle --22-- nur dann ein Signal, wenn der Bezugswert überschritten ist.
Im Obigen ist die Erfindung an Hand einer elektrisch betriebenen Werkzeugmaschine beschrieben worden. Die erfindungsgemässe Messanordnung kann aber überall verwendet werden, wo ein veränderlicher Ausgangswert einer technischen Grösse überschritten werden kann und derartige Überschreitungen angezeigt werden sollen. Dies ist z. B. auch der Fall, wenn Änderungen eines Druckes oder der Temperatur im Verhältnis zu selbsttätig eingestellten Bezugswerten gefühlt und angezeigt werden sollen. Bei Druckänderungen kann ein aus Bourdon-Röhren aufgebautes System verwendet werden. Bei Temperaturänderungen werden zweckmässig Bimetalle oder thermische Ausdehnungsmesser herangezogen.