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Meßgerät, insbesondere Tachometer, mit zwei unmittelbar aneinander
anschließenden Meßbereichen Die Erfindung betrifft Meßgeräte, insbesondere Tachometer,
mit zwei unmittelbar aneinander anschließenden Meßbereichen, von denen der untere
eine größere und der obere eine kleinere Teilung aufweist, und mit einer Hauptzeigerwelle,
auf welche zwei gleichsinnig wirkende Rückdrehfedern derart einwirken, daß die Rückdrehkraft
im Bereich des oberen Meßbereiches größer ist als im Bereich des unteren Meßbereiches.
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In vielen Fällen sind die Anzeigewerte, welche durch einen einzigen
mit einer gleichmäßig unterteilten Kreisskala zusammenarbeitenden Zeiger angezeigt
werden, innerhalb kritischer Bereiche der Skala nicht ausreichend genau ablesbar,
oder sie liefern dem Beob achtet keinen klaren Eindruck der wichtigen Anzeigen.
Es ist in diesem Zusammenhang bereits bekannt, mehrere Zeiger mit konzentrischen
Skalen zu verwenden, wobei jedem Zeiger ein gesondertes Meßsystem zugeordnet wurde.
Derartige Meßgeräte sind aber außerordentlich teuer und empfindlich.
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Ferner sind Anordnungen mit einem einzigen Meßwerk bekantgeworden,
bei denen zwei Meßbereiche sich unmittelbar aneinander anschließen und mehrere Rückdrehfedern
benutzt werden. Dabei wirken jedoch in einem Bereich alle Rückdrehfedern gleichzeitig
auf die Hauptanzeigewelle ein, und zwar entweder gleichsinnig (Summenwirkung) oder
in einander entgegengesetztem Sinne (Differenzwirkung). Auch derartige Anordnungen
sind kompliziert und empfindlich, so daß sie nicht die für die Meßinstrumente erforderliche
Einfachheit und Zuverlässigkeit aufweisen.
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Diese Nachteile werden bei einem Meßgerät, insbesondere Tachometer,
mit zwei unmittelbar aneinander anschließenden Meßbereichen, von denen der untere
eine größere und der obere eine kleinere Teihing aufweist, und einer Hauptzeigerwelle,
auf welche zwei gleichsinnig wirkende Rückdrehfedern derart ein-\Yit-ken, daß die
Rtickdrehkraft im Bereich des oberen Meßbereiches größer ist als im Bereich des
unteren Meßbereiches, dadurch beseitigt, daß erfindungsgemäß das freie Ende der
vorgespannten zweiten Feder und die Hauptzeigerwelle mit Anschlägen versehen sind,
die beim Übergang vom unteren Meßbereich auf den oberen Meßbereich derart die erste
Feder überbrücken und die zweite Feder mit der Hauptzeigerwelle kuppeln, daß im
Bereich des unteren Meßbereiches nur die erste Feder und im Bereich des oberen Meßbereiches
nur die zweite Feder wirksam ist.
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Bei einer bevorzugten praktischen Ausbildung des Erfindungsgegenstandes
sind zwei konzentrische Zeigerwellen vorgesehen, welche die mit einer Skala zusammenwirkenden
Zeiger tragen. Beide Wellen werden durch eine einzige Antriebswelle gegen die Wirkung
von Spiralfedern angetrieben. Die innere
Zeigerwelle ist eine Verlängerung der Antriebswelle
und dreht sich zusammen mit ihr gegen das zurückhaltende Drehmoment einer Spiralfeder,
welche mit dieser Welle an ihrem inneren Ende und an ihrem äußeren Ende mit der
äußeren Zeigerwelle verbunden ist. Eine zweite Spiralfeder ist an ihrem inneren
Ende mit der äußeren Zeigerwelle und an ihrem äußeren Ende mit einem festen Rahmenteil
verbunden. Diese zweite Feder ist in ihrem Anfangsbereich so aufgewickelt, daß sie
ein vorbestimmtes Drehmoment ausübt, dessen Richtung dem der Antriebswellenbewegung
entgegengesetzt ist. Ein von der äußeren Zeigerwelle vorstehendes Glied schlägt
gegen eine in ihrer Winkelstellung einstellbare Anschlaglasche, welche an einem
festen Rahmenglied angebracht ist, um das unterdrückte Federdrehmoment herzustellen;
ein zusätzliches Anschlagglied steht von der Antriebswelle derart vor, daß es mit
einer Anschlaglasche an der äußeren Zeigerwelle zusammenwirkt, wenn ein vorbestimmter
Winkelweg der Antriebswelle zurückgelegt ist. Bei dieser Anordnung bewegt die Antriebswelle
den inneren Zeiger gegen das Drehmoment der ersten Feder über einen gegebenen Winkelbereich,
wobei das äußere Ende der ersten Feder wegen der entgegenwirkenden Kraft der zweiten
zurückhaltenden Feder festgelegt ist. Außerhalb dieses Bereiches ist die erste Feder
infolge der Berührung zwischen dem Haltearm auf der Antriebswelle
und
der Anschlaglasche an der äußeren Zeigerwelle völlig ausgeschaltet, so daß das verbleibende
Drehmoment durch die vorgespannte Feder allein aufgenommen wird. Zu den beiden Bereichen
der Zeigerbewegung gehören daher verschiledene rückführende Drehmomentcharakteristiken,
welche durch Einstellen des Anschlagarmes und der Anschlaglasche justiert werden
können.
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Die Erfindung ist an Hand der Zeichnungen an einem Tachometer als
Ausführungsbeispiel erläutert.
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In diesen stellt dar Fig. 1 eine Ansicht der Skalenscheiben- und Zeigeranordnung
für Anzeigegeräte nach der Erfindung, Fig. 2 die Seitenansicht eines Querschnittes
durch den Aufbau des Tachometers, Fig. 3 eine vergrößerte bildliche Darstellung
(teilweise gebrochen? mit den Federn, den Anschlägen und den Einstellgliedern des
Tachometeraufbaues nach Fig. 2.
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Gemäß Fig. 1 wirkt ein Skalenträger 1 mit zwei konzentrisch angeordneten
Zeigern 2 und 3 hinter der üblichen Instrumentenscheibe 4 innerhalb des üblichen
vorderen Rahmens 5 zusammen. Der kleinere Zeiger 2, der auf der inneren der beiden
konzentrischen Zeiger vellen angeordnet ist, ist den sechs ersten Skalenmarken zugeordnet,
die sich zwar über einen Kreisbogen von etwa 2250 erstrecken, aber so geeicht sind,
daß sie zahlenmäßig mehr als die Hälfte des Meßbereiches umfassen, wobei diese Werte
bei dem bevorzugtenAnwendungsbeispiel einer Maschinendrehzahlanzeige von 0 bis SOO/o
des ganzen Drehzahlbereiches gehen. Der größere Zeiger 3 bleibt bei seiner Ruhelage
an der die Grenze zwischen dem unteren und dem oberen Bereich bildenden Skalenmarke,
bis er vom Zeiger 2 erreicht wird, worauf die beiden Zeiger übereinanderliegend
wie ein einziger Zeiger über den Restbereich der Skala wandern, welcher einen Bogen
von etwa 1250 ausmacht, jedoch 50 bis 100 <>1<> der Maschinendirehzahlwerte
entspricht. Wenn die Drehzahl kleiner ist als 50ilo des Maximalwertes, sind also
zwei Zeiger im Gesichtsfeld des Beobachters sichtbar, und der untere Bereich der
Skala ergibt eine genauere Anzeige der Drehzahl. Bei Drehzahlwerten von 500/0 oder
mehr des Gesamtbereiches werden die Anzeigen durch die übereinanderliegenden Zeiger
geliefert, so daß man ein völlig anderes Skalenbild erhält, und die Werte werden
dementsprechend auf einem relativ gröberen Skalenteil angezeigt.
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Der mechanische Aufbau für ein solches Tachometer als Ausführungsbeispiel
ist aus dem Querschnitt gemäß Fig. 2 ersichtlich, wobei gleiche Teile in den Zeichnungen
mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Fig. 3 stellt eine Vorderansicht einzelner
Elemente des Gerätes im Schnitt nach Linie 3-3 der Fig. 2 dar. Die Anzeigen geben
beispielsweise die Drehzahlen der Ausgangswelle 6 eines Synchronmotors 7 an. Eine
Magnetanordnung 8 mit einander gegenüberstehenden Sätzen von Permanentmagneten 9
wird durch den Motor7 gedreht, und eine Wirbelstromschleppscheibe 10, die in dem
schmalen Luftspalt zwischen den Magnetsätzen angeordnet ist, wird in derselben Drehrichtung
wie die Magnete mitgenommen. Die Scheibe 10 sitzt auf der Hauptanzeigerwelle 11,
die am einen Ende durch ein Edelsteinlager 12 am Träger 13 des Instrumentenrahmens
und in der Nähe des anderen Endes durch Edelsteinlager 14 und 15, welche die Hauptwelle
mit der äußeren Zeigerwelle 16 kuppeln, sowie durch das Edelsteinlager 17, welches
die äußere Zeigerwelle mit dem Skalen-Rahmenträger 18 kuppelt, drehbar gelagert
ist.
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Das äußere Ende der Hauptanzeigerwelle 11 dient gleichzeitig als
innere Zeigerwelle, welche den kleineren Zeiger 2 bei seiner Drehbewegung vor der
Skalenscheibe 1 und vor dem größeren Zeiger 3 trägt. Der Zeiger 3 ist zwischen der
Skalenscheibe und dem kleineren Zeiger angeordnet und am einen Ende der äußeren
Zeigerwelle 16 befestigt, die, wie vorstehend beschrieben ist, konzentrisch zur
inneren Welle 11 ist.
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Edelsteinlager 14 und 15 zwischen den beiden kohzentrischen Wellen
erlauben eine reibungsarme Relativbewegung der Wellen, und das äußere Edelsteinlager
17 gewährleistet weiterhin eine reibungsarme Unterstützung beider Wellen.
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Elastische Riickführungen für die Zeigerwellen werden durch die Spiralfedern
19 und 20 dargestellt; dabei sind die Drehmomente beider Federn in ihrer Wirkrichtung
entgegengesetzt zu dem Drehmoment, mit dem die Scheibe 10 bestrebt ist, die Welle
11 auszulenken. Bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Instrument werden die
Zeiger bei der Betrachtung gemäß Fig. 1 durch die Schleppscheibe im Uhrzeigersinn
gedreht, die sich in gleicher Drehrichtung bewegt, so daß also die Federn 19 und
20 derart angeordnet sind, daß sie umgekehrte, entgegen dem Uhrzeigersinn wirkende
Drehmomente ausüben. Da der größere Zeiger 3 am unteren Ende des oberen, gröberen
Teiles der Kreisskala stehenbleiben soll, steht von seiner Zeigerwelle 16 ein Glied
21 vor, das gegen eine Anschlaglasche 22 an einen rahmenfesten Halter 23 schlägt,
um eine Bewegung des Zeigers 3 in Skalenrichtung nach unten über die angegebene
Stellnug hinaus zu verhindern. Der Halter 23 kann am Instrumentenrahmen in bekannter
Weise befestigt werden; gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist er am Rahmenträger
18 durch einen Befestigungsbolzen 24 angebracht und in seiner Winkelstellung gegenüber
den Zeigerwellen infolge der beschränkten Bewegungsfreiheit zwischen dem Halter
und dem Bolzen in einem länglichen Schlitz 25 des Halters verstellbar (v.gl. Fig.
3).
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Die Spiralfeder 19 ist an einer zweiten Lasche 26 am äußeren Ende
des einstellbaren Halters 23 befestigt, wobei das innere Ende dieser Feder an einem
Arm angebracht ist, der von der äußeren Zeigerwelle 16 ausgeht. Ein unterdrücktes
Drehmoment wird durch Verstellen des Gliedes 21 bis über dieAnschlaglasche 22 und
durch Aufwickeln der Feder 19 erzeugt; hierauf läßt man den Anschlagarm und die
Anschlaglasche sich berühren, und der größere Zeiger 3 wird mittels der Feder in
der normalen mittleren Stellung vorbelastet, die er einnimmt, wenn er nicht durch
andere Kräfte beeinflußt ist. Die Feineinstellung des unterdrückten, die Vorspannung
bildenden Federdrehmomentes wird durch die Winkelverstellung des Halters 23 und
die Feineinstellung des Anschlages durch Biegen der Anschlaglasche 22 vorgenommen.
Eine Bewegung des Zeigers 3 über die Skala erfolgt dann nur, nachdem die Hauptwelle
11 über einen Winkelbereich hinaus gedreht ist, bei dem ein an der Hauptwelle 11
befestigter Betätigungsarm 27 einen Arm 28 an der äußeren Zeigerwelle 16 berührt
und antreibt. Wenigstens einer dieser Arme ist durch Biegen einstellbar, um die
Winkelstellung festzulegen, bei der die Hauptwelle beginnt, den Zeiger 3 zu bewegen.
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Die Spiralfeder 20, welche an ihrem inneren Ende mit der Hauptwelle
11 und an ihrem äußeren Ende mit der äußeren Zeigerwelle 16 gekuppelt ist, übt auf
die Hauptwelle und den inneren Zeiger 2 zurückhaltende Drehmomente aus, bis die
Arme 27 und 28 sich berühren (die gestrichelten Linien 29 in Fig. 2
deuten
diese Stellung an). Der Arm 28 und das äußere Ende der Feder 20 sind infolge des
Einflusses des unterdrückten Drehmomentes in der Feder 19 in bezug auf die Welle
11 fest, bis diese Berührung eintritt. Nachdem die Arme 27 und 28 sich berührt haben,
überdecken sich die beiden Zeiger und werden nur noch durch die Feder 19 zurückgehalten,
während die Feder 20 ausgeschaltet ist.
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Die Anzeigemechanik gemäß der Erfindung ist nicht auf die Verwendung
bei Zweizeiger-Anzeigevorrichtungen beschränkt. Beispielsweise können übliche elektrische
Kontaktvorrichtungen durch die Relativbewegungen zwischen den Teilen der Mechanik
betätigt werden, um elektrische Signale zu erzeugen, welche diesen Bewegungen entsprechen.
Weiterhin kann der durch die äußere konzentrische Welle betätigte Zeiger bei Instrumenten
fortgelassen werden, die keine Doppelzeiger erfordern. Auch bei anderen Meßvorrichtungen
kann die Erfindung angewandt werden, z. B. bei Amperemetern und Voltmetern, bei
denen Skalen mit zwei verschiedenen Charakteristiken wünschenswert sind. Zahlreiche
mechanische Änderungen bei der Anordnung der Wellen und Zeiger, bei den Justiervorrichtungen
und bei den Drehmomentcharakteristiken und Skalenunterteilungen können nach Bedarf
vorgenommen werden. Die beiden beweglichen Wellen brauchen auch nicht konzentrisch
zu sein.
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PATENTANSPRACHE 1. Meßgerät, insbesondere Tachometer, mit zwei unmittelbar
aneinander anschließenden Meßbereichen, von denen der untere eine größere und der
obere eine kleinere Teilung aufweist, und einer Hauptzeigerwelle, auf welche zwei
gleichsin.nig wirkende Riickdrehftedern derart einwirken, daß die Rückdrehkraft
im Bereich des oberen Meßbereiches größer ist als im Bereich des unteren Meßbereiches,
dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende der vorgespannten zweiten Feder (19)
und die Hauptzeigerwelle (11) mit Anschlägen (28, 27) versehen sind, die beim Übergang
vom
unteren Meßbereich auf den oberen Meßbereich derart die erste Feder (20) überbrücken
und die zweite Feder (19) mit der Hauptzeigerwelle (11) kuppeln, daß im Bereich
des unteren Meßbereiches nur die erste Feder (20) und im Bereich des oberen Meßbereiches
nur die zweite Feder (19) wirksam ist.