Spannbandaufhängung für Me#systeme.
Die vorliegende Erfindung befasst sich mit der sogenannten Spannbandaufhängung von Messsystemen, wie sie insbesondere bei elektrischen Messinstrumenten angewandt wird. Bei der Spannbandaufhängung wird das bewegliche Organ an beiden Seiten von Torsionsbändern gehalten, die durch Federn, mei- stens durch Blattfedern, gespannt sind. Die Ilauptvorteile dieser Anordnung sind, dass die Aufhängung vollkommen reibungsfrei arbeitet, lagenunabhängig ist und auch bis zu einem gewissen Grad gegenüber mechanischen Ersehütterungen unempfindlieh ist. Doch befriedigten die bisher üblichen Ausführungen von Spannbandaufhängungen dann nicht, wenn sie starken Stossen ausgesetzt waren.
Schon bei verhältnismässig nicht sehr hohen Stossbeanspruchungen wurden die Spannbänder zerstört und das Instrument unbrauch- bar. Ausserdem haben die bisherigen Ausfüh- rungsformen der Spannbandaufhängung den Nachteil, dass sie fertigungstechnisch nicht einfach sind. Alle diese Gründe haben dazu geführt, dass die Spannbandaufhängung bisher nur bei Sonderausführungen Anwendung gefunden hat.
Zweck vorliegender Erfindung ist, eine Spannbandaufhängung zu schaffen, die weitgehend stossfest ist, so dass ein Gerät entsteht, das als Gebrauchsinstrument hoher Empfind- lichkeit und sogar als einfaches Sehalttafelinstrument Bedeutung hat und in der Lage ist, in weitem Umfang das spitzengelagerte System zu ersetzen. Bei der Erfindung wurde zunächst von dem Gedanken ausgegangen, die Stossfestigkeit zu erhöhen. Es ist dies nicht einfach dadureh zu erreichen, dass die Spann- federn für das Band mögliehst weich gehalten werden, denn eine gewisse Vorspannung muss vorhanden sein, um das bewegliche Organ in allen Lagen richtig zu halten.
Ausserdem ergab sich bei einer näheren Untersuchung, dass es auf die Federungseigensehaften der Spannfedern allein gar nicht ankommt. Fällt das Instrument, wie dies praktisch bei der Stossbeanspruchung nur in Frage kommt, aus grosser Hoche auf eine harte Unterlage, so behält zunächst das bewegliche Organ, z. B. bei einem Drehspulgerät das Rähmehen, die im Augenbliek des Auftreffens bestehende Fallgeschwindigkeit gegenüber dem festen mit dem Gehäuse verbundenen Systemträger bei.
Das bewegliche Organ hat also in diesem Augenblick gegenüber dem Systemträger eine nicht unerhebliche Bewegungsenergie, die über die Aufhängung abgeführt werden muss.
Die hierbei auftretenden Kräfte sind desto kleiner, je grosser die Beruhigungszeit für das bewegliche Organ ist und dementspreehend von der Federung abhängig. Unter suchungen haben aber darüber hinaus gezeigt, dass es sich bei der ausserordentlich kurzen Ablaufzeit des Stossvorganges ungünstig auswirkt, wenn die vom beweglichen Organ aus- gehenden Kräfte, wie dies bei den bekannten Nusführungen der Fall ist, zunächst auf das Spannband und dann erst auf die Feder übertragen werden. Es kann dann schon eine unzulässige Dehnung und Belastung des Spannbandes erfolgt sein, ehe die auftre- tenden Kräfte überhaupt die Feder zur Auslenkung gebracht haben, da diese ja mit einer gewissen Zeitverzögerung erfolgt.
Besonders trifft dies zu, wenn, wie es bei den bisherigen Ausführungen meistens der Fall war, die auf das Band unmittelbar wirkenden Teile der Spannfedern eine erhebliche Masse aufweisen, z. B. dadurch, dass Vorrichtungen für die Befestigung des Bandes angebracht sind. Auch die bekannten Ausführungsformen, bei denen die Feder in das Band als Unterbrechung ein gesehaltet ist, verhalten sich nicht wesentlich anders, da auch hier das bewegliche Organ unmittelbar am Band angteift.
Die Erfindung schafft hier eine grundlegende Abhilfe, indem die Spannfedern nicht zwischen dem Spannband und dem mit dem Gehäuse verbundenen Systemträger, sondern zwischen dem bewegliehen Organ und den Spannbändern eingeschaltet sind. Wird jetzt das bewegliche Organ gegenüber dem Systemträger beschleunigt, so wird unter allen Umständen zunächst die Feder gestreekt und der unmittelbare Stoss des beweglichen Organes aufgefangen. Dadurch können im Spannband schon nicht die Kräfte auftreten, wie bei unmittelbarer Befestigung am bewegliehen System, weil die Energie, die zur Beruhigung des beweglichen Organes gebraucht wird, immer nur über eine grössere Zeit verteilt an das Spannband abgegeben wird.
Eine unzulässige Spannung der Feder kann ausserdem durch Anschläge, welche die Bewegung des beweg- lichen Organes begrenzen, vermieden werden.
Weiterhin können bei der erfindungs- gemässen Anordnung auch noch erhebliche konstruktive Vorteile erzielt werden. Will man nämlich bei einem Spannbandsystem eine Nullpunktverstellung anbringen, und das wird praktisch immer notwendig sein, so ist dies bei der üblichen Anbringung der Federn an dem Systemträger nur mit Schwierigkeiten möglieh. Es muss entweder das ganze Messwerk gedreht werden oder die Spannfeder oder an dieser die Befestigungsvorrichtung für das Band. Die letztgenannte Ausfiihrungsform ist deshalb besonders ungünstig, weil die Anbringung der Verstellvorrichtung die Masse der gefederten Bandhalterung erhöht.
Wird dagegen gemäss der Erfindung die Spannfeder am drehbaren Messorgan selbst befestigt, so werden diese Naehteile ohne weiteres vermieden, dem1 nunmehr kann am Systemträger ohne besondere Sehwierigkeiten eine gewöhnliche Nullpunkteinstellung angebracht werden.
Bei der erfindungsgemässen Anordnung sind die Spannbänder unmittelbar mit den beiden Federenden verbunden. Es wirken sich die Beschleunigungen dieser Federenden ebenfalls auf das Spannband aus. Hieraus folgt, dass die auf das Spannband durch ihre Beschleunigung unmittelbar wirkenden Teile der Federn besonders leicht gestaltet werden müssen, während man aus allgemein konstruktiven Gründen schon darauf bedacht sein wird, den Federn an sich eine geringe Masse zu geben.
Die nachfolgende Beschreibung eines in der beiliegenden Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels zeigt, wie diese Forderungen durch entsprechende Ausgestaltung in einfacher Weise erfüllt werden können und wie, trotzdem die Anbringung der Federn am beweglichen Organ auf den ersten Bliek ungünstig erscheinen mag, eine Anordnung entsteht, die bedeutende Vorteile aufweist.
Das Ausführungsbeispiel zeigt ein Dreh spulgerät mit Kernmagnet.
Abb. 1 ist eine Gesamtansieht und Abb. 2 eine vergrösserte Darstellung der Aufhängung.
Alle unwesentlichen Einzelheiten, wie Zeiger, Balancegewichte usw. sind weggelassen. Es ist 1 der Kernmagnet und 2 der Eisenrück- schluss. Beide werden vom Systemträger 3 gehalten, der mit dem nieht dargestellten Instrumentengehäuse in Verbindung stehen möge. Das Rähmehen 4 trägt die U-förmig gebogenen Blattfedern 5, an welche in der Drehachse des Rähmchens die Spannbänder 6 angreifen. Diese sind am andern Ende an Plättchen 7 befestigt. Das Plättehen 7 des obern Spannbandes ruht in einer abgesetzten Bohrung des Ringes 8, der mit einer Fahne versehen ist und im Systemträger drehbar gelagert ist. Durch Verdrehen dieses Ringes mittels der Fahne wird der Nullpunkt verstellt. Es wird zumeist genügen, wenn dies an einer Seite erfolgt.
Das untere Plättehen 7 ruht daher fest im Systemträger. Die Spannbänder dienen zugleich als Stromzuführungen und dementsprechend muss die Lagerung am Systemträger an einer Seite isoliert sein.
In Abb. 2 sind die Einzelheiten der Spannbandbefestigung näher dargestellt. Das s Spannband ist an beiden Enden an den Plättehen 7 und 10 vorzugsweise durch Loten befestigt. Hierzu sind aus den Plättehen zwei Lappen ausgestanzt, die etwas über die Senkrechte hinaus gegen die Plättchen abgebogen werden. Das Spannband wird so an den Plättehen befestigt, dass es frei über die von den abgebogenen Lappen gebildeten Rundungen abläuft. Diese Massnahme dient dazu, das Spannband bei einer Stauchung vor einem Knicken zu bewahren und ist an sich bekannt.
Das obere grössere und runde Plättehen 7 ruht bei der dargestellten Ausführung unmittelbar in der abgesetzten Bohrung. Es ist also keine Nullpunktseinstellung eingezeichnet ; der elektrische Anschluss erfolgt mittels der Lötfahne 9. Das Auge, das die Bohrung trägt, ist in : der Zeichnung aufgeschnitten dargestellt. Die Durchgangsbohrung ist so gross, dass das andere viereekige Plättehen 10 frei hindurchgeht. Dies wird unter das ge kröpfte Ende der Feder 5 geschoben, das für den Durchgang des Spannbandes einen Schlitz aufweist. Durch diesen Schlitz ragt au#erdem der nach oben gebogene Lappen des Plättehens 10.
Die Lage des Plättchens 10 wird dadurch fixiert, dass es am Federende gegen die durch die Abkropfung der Feder gebildete Nase stosst, während der abgebogene Lappen am Ende des Schlitzes anliegt. Im übrigen wird die gesamte Aufhän- gung nur durch die Spannung der Federn 5 gehalten. Die Ausbildung der Aufhängung an den beiden Seiten des Rähmchens ist abgesehen davon, dass an der einen Seite das runde Plättchen in der Nullstellvorrichtung ruht, genau gleich.
Um bei sehr starken Auslenkungen die Spannbänder vor einer zu grossen Beanspru- ehung zu schiitzen, ist das axiale Spiel zwi schen Rähmehen und Kernmagnet so bemes sen, dass sieh das Rähmehen bei zu grossem Ausschlag gegen die Stirnflächen des Magneten legt. Der Kernmagnet wird also zugleich als Anschlag zur Begrenzung des Rähmehenaussehlages benutzt.
Die beschriebene Anordnung zeiehnet sich durch einen äusserst einfaehen Aufbau aus, der fertigungstechnisch besonders günstig ist. Es werden nur wenige äusserst billige Stanzteile verwendet und die Montage ist ebenfalls denkbar einfach. Die Forderung naeh einer geringen Masse der auf die Spannbänder wirkenden ungefederten beweglichen Teile ist ebenfalls weitgehend erfüllt.
Das Gewicht der Feder braucht z. B. höeh- stens t/1o des Gewichtes des beweglichen Organes zu betragen und davon kommt wiederum nur ein Bruchteil, höchstens 1/4 zur Auswirkung auf die Spannbänder. Es ist möglieh, die Verhältnisse noch günstiger zu gestalten.
Durch die Anordnung der Feder am be weglichen Organ wird aueh eine einfache Möglichkeit geschaffen, die Rüekstellkraft des Spannbandes dureh Anderung seiner wirksamen Lange zu beeinflussen. Abb. 3 zeigt als Beispiel hierfür eine Einrichtung, die auf den Systemträger an Stelle des Plätt- chens 7 gesetzt wird. Das Spannband wird hierbei um einen kleinen runden Dorn gewiekelt und durch dessen Drehung mehr oder weniger verkürzt. Hierbei tritt zwar auch eine Anderung der Spannung der Spannfeder ein, die aber unwesentlich gehalten werden kann.
Es kann aber auch das Spannband unter Beibehaltung der üblichen Befestigung durch eine zusätzlieh axial versehiebbare Klemm- vorrichtung festgehalten werden und so in seiner wirksamen Länge verkürzt werden.
In besonderen Fällen kann es aueh vor teilhaft sein, an beiden Enden des Spannbandes, also auch zwischen Spannband und Systemträger eine Federung anzubringen.
Die Ausbildung der Spannbandaufhängung an den beiden Federn kann hierbei entspreehend dem bereits beschriebenen Beispiel für eine Feder gewählt werden.
Strap suspension for measuring systems.
The present invention is concerned with the so-called tension band suspension of measuring systems, such as is used in particular in electrical measuring instruments. With the tension band suspension, the movable organ is held on both sides by torsion bands that are tensioned by springs, mostly leaf springs. The main advantages of this arrangement are that the suspension works completely frictionless, is independent of position and is also insensitive to mechanical shocks to a certain extent. However, the previously common designs of tension band suspensions were unsatisfactory when they were exposed to strong impacts.
Even when the shock loads were comparatively low, the tensioning straps were destroyed and the instrument was unusable. In addition, the previous embodiments of the tension band suspension have the disadvantage that they are not easy to manufacture. All of these reasons have led to the tension band suspension only being used in special designs.
The purpose of the present invention is to create a strap suspension that is largely shock-resistant, so that a device is created that is important as a high-sensitivity utility instrument and even as a simple display board instrument and is able to largely replace the point-mounted system. The invention was initially based on the idea of increasing the shock resistance. It is not easy to achieve this by keeping the tension springs for the band as soft as possible, because a certain pre-tension must be present in order to hold the movable organ correctly in all positions.
In addition, a closer examination revealed that the suspension properties of the tension springs alone are not important. If the instrument falls from a great height onto a hard surface, as is practically only possible with shock loads, the movable organ, e.g. B. in a moving coil machine, the Rähmehen, the falling speed existing at the eye of the impact compared to the fixed system carrier connected to the housing.
At this moment, the movable organ has a not inconsiderable kinetic energy compared to the system carrier, which must be dissipated via the suspension.
The forces that occur here are the smaller, the greater the settling time for the movable organ and accordingly depend on the suspension. Investigations have also shown that the extremely short duration of the pushing process has an unfavorable effect if the forces emanating from the movable organ, as is the case with the known nut guides, first act on the tensioning band and only then on the Spring are transferred. Inadmissible stretching and loading of the tensioning strap can then have taken place before the forces that occur have even caused the spring to deflect, since this takes place with a certain time delay.
This is particularly true when, as was mostly the case with the previous versions, the parts of the tension springs that act directly on the belt have a considerable mass, e.g. B. in that devices for fastening the tape are attached. The known embodiments, in which the spring is held in the band as an interruption, do not behave significantly differently, since here too the movable member attacks directly on the band.
The invention provides a fundamental remedy here in that the tension springs are not connected between the tensioning strap and the system carrier connected to the housing, but between the movable member and the tensioning straps. If the movable organ is now accelerated in relation to the system carrier, then under all circumstances the spring is first stretched and the immediate impact of the movable organ is absorbed. As a result, the forces cannot occur in the tension band as they would with direct attachment to the moving system, because the energy that is needed to calm the moving organ is only given to the tension band over a longer period of time.
In addition, impermissible tension on the spring can be avoided by means of stops which limit the movement of the movable organ.
Furthermore, with the arrangement according to the invention, considerable structural advantages can also be achieved. If you want to attach a zero point adjustment to a tensioning strap system, and this will practically always be necessary, this is only possible with difficulty with the usual attachment of the springs to the system carrier. Either the entire measuring mechanism has to be turned or the tension spring or the fastening device for the tape on it. The last-mentioned embodiment is particularly unfavorable because the attachment of the adjusting device increases the mass of the spring-loaded strap holder.
If, on the other hand, according to the invention, the tension spring is attached to the rotatable measuring element itself, these sewing parts are easily avoided, and a normal zero point setting can now be attached to the system support without any particular problems.
In the arrangement according to the invention, the tensioning straps are directly connected to the two spring ends. The accelerations of these spring ends also affect the tension band. It follows from this that the parts of the springs that act directly on the tensioning strap due to their acceleration must be designed to be particularly light, while for general structural reasons one will be careful to give the springs themselves a low mass.
The following description of an embodiment shown in the accompanying drawing shows how these requirements can be met in a simple manner by appropriate design and how, despite the fact that the attachment of the springs to the movable member on the first sheet may appear unfavorable, an arrangement is created which has significant advantages having.
The embodiment shows a rotary coil device with a core magnet.
Fig. 1 is an overall view and Fig. 2 is an enlarged view of the suspension.
All insignificant details such as pointers, balance weights etc. have been omitted. 1 is the core magnet and 2 is the iron yoke. Both are held by the system carrier 3, which may be connected to the instrument housing not shown. The frame 4 carries the U-shaped bent leaf springs 5 on which the tightening straps 6 engage in the axis of rotation of the frame. These are attached to the plate 7 at the other end. The plate 7 of the upper tension band rests in a stepped hole in the ring 8, which is provided with a flag and is rotatably mounted in the system carrier. The zero point is adjusted by turning this ring by means of the flag. It will usually be sufficient if this is done on one side.
The lower plate 7 therefore rests firmly in the system carrier. The tension straps also serve as power supply lines and accordingly the mounting on the system carrier must be insulated on one side.
In Fig. 2 the details of the strap fastening are shown in more detail. The tension band is attached at both ends to the plates 7 and 10, preferably by soldering. For this purpose, two lobes are punched out of the plates, which are bent a little beyond the vertical against the plate. The tensioning strap is attached to the plate in such a way that it runs freely over the curves formed by the bent tabs. This measure serves to prevent the tensioning band from buckling when it is compressed and is known per se.
The upper, larger and round plate 7 rests directly in the offset hole in the embodiment shown. So no zero point adjustment is shown; the electrical connection is made by means of the soldering lug 9. The eye that bears the hole is shown cut open in the drawing. The through hole is so large that the other four-cornered plate 10 passes freely through it. This is pushed under the cranked end of the spring 5, which has a slot for the passage of the tensioning strap. The upwardly bent lobe of the plate 10 also protrudes through this slot.
The position of the plate 10 is fixed in that it pushes at the end of the spring against the nose formed by the cropping of the spring, while the bent tab rests against the end of the slot. Otherwise, the entire suspension is only held by the tension of the springs 5. The design of the suspension on both sides of the frame is exactly the same, apart from the fact that the round plate rests in the zero setting device on one side.
In order to protect the tensioning straps from excessive stress in the event of very strong deflections, the axial play between the frame and core magnet is dimensioned so that the frame rests against the face of the magnet if the deflection is too great. The core magnet is also used as a stop to limit the Rähmehenaussehlages.
The arrangement described is characterized by an extremely simple structure which is particularly favorable in terms of production technology. Only a few extremely cheap stamped parts are used and assembly is also very easy. The requirement for a low mass of the unsprung moving parts acting on the tensioning straps is also largely met.
The weight of the spring needs z. B. to be at most t / 1o of the weight of the movable organ and of this only a fraction, at most 1/4, has an effect on the tensioning straps. It is possible to make the situation even more favorable.
The arrangement of the spring on the movable organ also creates a simple way of influencing the restoring force of the tensioning strap by changing its effective length. As an example, Fig. 3 shows a device that is placed on the system carrier in place of the plate 7. The tensioning band is wrapped around a small round mandrel and more or less shortened by its rotation. There is also a change in the tension of the tension spring, but this can be kept insignificant.
However, the tensioning strap can also be held in place by an additional axially displaceable clamping device while maintaining the usual fastening, and its effective length can thus be shortened.
In special cases, it can also be advantageous to attach a suspension at both ends of the tensioning strap, i.e. also between the tensioning strap and the system carrier.
The design of the tension band suspension on the two springs can be selected in accordance with the example already described for a spring.