DE102013224705A1

DE102013224705A1 - Elektronischer Messschieber, konfiguriert zum Erzeugen von Strom für Messvorgänge

Info

Publication number: DE102013224705A1
Application number: DE102013224705.2A
Authority: DE
Inventors: Casey Emtman; Michael Nahum
Original assignee: Mitutoyo Corp
Current assignee: Mitutoyo Corp
Priority date: 2012-12-04
Filing date: 2013-12-03
Publication date: 2014-06-05
Also published as: US8931185B2; CN103851973A; US20140150274A1; CN103851973B

Abstract

Ein elektronischer Messschieber erzeugt Strom für Messvorgänge. Der Messschieber enthält ein Skalenelement, einen Schieber, einen Signalverarbeitungsteil, welcher so konfiguriert ist, dass er einen Verschiebungsweg zwischen dem Skalenelement und dem Schieber misst, eine am Schieber befestigte Stromerzeugungsvorrichtung, welche ein Räderwerk aufweist, welches so konfiguriert ist, dass es sich in Reaktion auf eine durch einen den Messschieber öffnenden oder schließenden Benutzer über das Skalenelement auf das Räderwerk ausgeübte Kraft dreht, und einen Generator, welcher mit dem Räderwerk gekoppelt und so konfiguriert ist, dass er sich in Reaktion auf eine durch das sich drehende Räderwerk ausgeübte Kraft dreht und Strom für den Signalverarbeitungsteil liefert. Die Stromerzeugungsvorrichtung erzeugt Strom, während der Benutzer den Messschieber öffnet oder schließt, und ist so konfiguriert, dass sie eine Bewegungswiderstandskraftkomponente von höchstens 20 N beiträgt, während der Benutzer den Messschieber mit einer maximalen Handbeschleunigung und/oder -geschwindigkeit öffnet oder schließt.

Description

Gebiet
Die vorliegende Anmeldung betrifft allgemein Messsysteme und insbesondere einen elektronischen Messschieber, welcher fähig ist, aus für seinen Gebrauch erforderlichen Standardbewegungen Strom zu erzeugen.
Hintergrund
Verschiedene elektronische Messschieber, welche elektronische Positionsgeber verwenden, sind bekannt. Diese Geber beruhen gewöhnlich auf induktiver, kapazitiver oder magnetischer Kleinsignal-Positionserfassungstechnik. Im Allgemeinen kann ein Geber einen Lesekopf und eine Skala enthalten. Der Lesekopf kann gewöhnlich einen Lesekopfsensor und eine Lesekopfelektronik enthalten. Der Lesekopf gibt Signale aus, welche sich als eine Funktion der Position des Lesekopfsensors bezüglich der Skala entlang einer Messachse verändern. In einem elektronischen Messschieber ist die Skala gewöhnlich an einem langen, dünnen Skalenelement befestigt, welches einen ersten Messschenkel aufweist, und ist der Lesekopf an einem Schieber befestigt, welcher entlang des Skalenelements beweglich ist und welcher einen zweiten Messschenkel aufweist. Somit können Messungen des Abstands zwischen den beiden Messschenkeln auf der Grundlage der Signale vom Lesekopf ermittelt werden.
Beispielhafte elektronische Messschieber sind in den gemeinsam übertragenen US-Patenten Nr. RE37490 , 5 574 381 und 5 973 494 offenbart, von welchen jedes hiermit in seiner Gesamtheit durch Verweis einbezogen wird. Die Messschiebertechnologie verlangt nachdrücklich nach einem niedrigeren Stromverbrauch, zum Beispiel offenbart US-Patent Nr. 5 973 494 Konfigurationen, welche den Stromverbrauch in einem Messschieber senken. Nichtsdestotrotz müssen Batterien selbst in Konfigurationen mit geringer Leistungsaufnahme regelmäßig ersetzt werden. Dies sehen manche Benutzer als eine unerwünschte Unannehmlichkeit und/oder Ausgabe. Ein Messschieber, welcher den Batteriewechsel erübrigt oder merklich hinausschiebt, ist wünschenswert.
KURZBESCHREIBUNG
Diese Kurzbeschreibung dient dazu, eine Auswahl von Konzepten in einer vereinfachten Form einzuführen, welche unten in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben werden. Diese Kurzbeschreibung ist nicht dazu gedacht, Hauptmerkmale des beanspruchten Gegenstands zu identifizieren, und sie ist auch nicht dazu gedacht, als eine Unterstützung beim Ermitteln des Schutzumfangs des beanspruchten Gegenstands verwendet zu werden.
Beim Erzeugen von Strom, um die Notwendigkeit eines Batteriewechsels in einem Messschieber zu erübrigen oder hinauszuschieben, möchten Benutzer bestehende wünschenswerte Aspekte der Messschieberbedienung möglicherweise nicht aufs Spiel setzen. Deshalb wäre es in verschiedenen Ausführungsformen wünschenswert und am praktischsten, wenn eine Stromerzeugung im Messschieber aus für den Gebrauch des Messschiebers erforderlichen Standardbewegungen resultiert. Ferner wäre es wünschenswert, dass das Gefühl der Standardbewegungen im Vergleich zu bestehenden Messschiebern relativ unverändert ist. Zum Beispiel kann es wünschenswert sein, dass die zum Öffnen und Schließen der Messschenkel erforderliche Kraft relativ niedrig bleibt, damit der Benutzer den Messschieber mit dem Gefühl eines Präzisionsinstruments erlebt und außerdem eine Feinregulierung der Werkstückkontaktkräfte vornehmen kann, um einer Verformung des Werkstücks vorzubeugen und besser wiederholbare Messungen zu erhalten.
Ein elektrisch betriebener Messschieber wird offenbart, welcher so konfiguriert ist, dass er Strom für Messsignal-Verarbeitungsvorgänge erzeugt, und aufweist: ein Skalenelement; einen Schieber; einen Signalverarbeitungsteil, welcher so konfiguriert ist, dass er einen Verschiebungsweg zwischen dem Skalenelement und dem Schieber misst; eine am Schieber befestigte Stromerzeugungsvorrichtung, welche ein Räderwerk aufweist, welches so konfiguriert ist, dass es sich in Reaktion auf eine durch einen den Messschieber öffnenden oder schließenden Benutzer über das Skalenelement auf das Räderwerk ausgeübte Kraft dreht; und einen Generator, welcher mit dem Räderwerk gekoppelt und so konfiguriert ist, dass er sich in Reaktion auf eine durch das sich drehende Räderwerk ausgeübte Kraft dreht und Strom für den Signalverarbeitungsteil liefert.
Die Stromerzeugungsvorrichtung erzeugt Strom, wenn der Benutzer den Messschieber öffnet oder schließt. In verschiedenen Ausführungsformen ist die Stromerzeugungsvorrichtung so konfiguriert, dass sie eine Bewegungswiderstandskraftkomponente von höchstens 20 N oder in anderen Ausführungsformen 10 N oder weniger beiträgt, während dessen der Benutzer den Messschieber mit einer maximalen Handbeschleunigung oder weniger öffnet oder schließt. In verschiedenen Ausführungsformen ist die Stromerzeugungsvorrichtung so konfiguriert, dass sie eine Bewegungswiderstandskraftkomponente von höchstens 20 N oder in anderen Ausführungsformen 10 N oder weniger beiträgt, währenddessen der Benutzer den Messschieber mit einer maximalen Handgeschwindigkeit oder weniger öffnet oder schließt. Die Bewegungswiderstandskraftkomponente kann eine Trägheitskomponente und eine Generatorarbeitskomponente enthalten. Die durch die Stromerzeugungsvorrichtung beigetragene Bewegungswiderstandskraftkomponente kann gemessen werden, indem man eine Differenz zwischen der Bewegungswiderstandskraft der Schiebereinheit bei eingerückter Stromerzeugungsvorrichtung, wobei sie durch Bewegen des Schiebers angetrieben wird, und der Bewegungswiderstandskraft der Schiebereinheit bei ausgerückter Stromerzeugungsvorrichtung, wobei die Schieberbewegung keine Elemente der Stromerzeugungsvorrichtung antreibt, ermittelt. Maximale Handbeschleunigung und maximale Handgeschwindigkeit beziehen sich auf die maximalen Beschleunigungen und Geschwindigkeiten, welche von typischen Messschieber-Benutzern beim Öffnen und Schließen des Messschiebers als erreichbar zu erwarten sind.
In einigen Ausführungsformen weist das Räderwerk ein Antriebselement von einem kleineren Durchmesser auf, welches mit einem äußeren Zahnrad von einem größeren Durchmesser gekoppelt ist, welches ein inneres Zahnrad von einem kleineren Durchmesser antreibt, welches mit einem weiteren äußeren Zahnrad von einem größeren Durchmesser gekoppelt ist, welches den Generator über ein oder mehrere zusätzliche Zahnräder antreibt. In einigen Ausführungsformen ist das Antriebselement ein kleineres oder inneres Zahnrad, welches durch eine am Skalenelement befestigte Zahnstange angetrieben wird. In einigen Ausführungsformen ist das Antriebselement eine kleinere Reibrolle, welche durch eine Kante des Skalenelements angetrieben wird. In einigen Ausführungsformen weist die Reibrolle einen keilförmigen Einschnitt auf, welcher mit der Kante des Skalenelements in Eingriff steht. In einigen Ausführungsformen weist der Messschieber ein Federelement auf, welches die Reibrolle gegen das Skalenelement drückt. In einigen Ausführungsformen ist das Federelement durch einen Benutzer verstellbar und ist es so konfiguriert, dass es die Reibrolle in einer einem aktiven Zustand der Stromerzeugung entsprechenden ersten Position gegen die Kante des Skalenelements drückt und die Reibrolle in einer einem inaktiven Zustand, in welchem keine Stromerzeugung beabsichtigt ist, entsprechenden zweiten Position nicht gegen die Kante des Skalenelements drückt.
In einigen Ausführungsformen weist das Räderwerk eine kraftbegrenzende Kupplung auf, welche so konfiguriert ist, dass sie die Bewegungswiderstandskraftkomponente begrenzt. In einigen Ausführungsformen ist die kraftbegrenzende Kupplung zwischen einem Antriebselement des Räderwerks und einem durch die kraftbegrenzende Kupplung mit dem Antriebselement gekoppelten Zahnrad angeordnet.
In einigen Ausführungsformen weist der Signalverarbeitungsteil ein Energiespeicherelement auf, welches eine Batterie oder einen Kondensator oder beides enthält, um durch die Stromerzeugungsvorrichtung erzeugte Energie zu speichern.
In einigen Ausführungsformen enthält das Räderwerk Zahnräder mit einer Zähnezahl je Zoll Teilkreisdurchmesser von mindestens 120.
In einigen Ausführungsformen sind mindestens einige Zahnräder der Stromerzeugungsvorrichtung in einem Rauminhalt zwischen der Oberseite des Skalenelements und der Innenseite einer Abdeckung, welche den Signalverarbeitungsteil umgibt, angeordnet.
In einigen Ausführungsformen sind mindestens einige Zahnräder der Stromerzeugungsvorrichtung in einem Rauminhalt zwischen der Unterseite des Skalenelements und einer Innenseite eines Teils des Schiebers, welcher die Unterseite des Skalenelements umschließt, angeordnet.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Die vorerwähnten Aspekte und viele der begleitenden Vorteile dieser Erfindung wird man leichter erkennen, wenn dieselben durch die nachfolgende ausführliche Beschreibung in Verbindung mit den folgenden beigefügten Zeichnungen besser verständlich werden:
1 ist eine auseinandergezogene Darstellung eines handbedienten Messschiebers, welcher an die hierin offenbarten Prinzipien angepasst werden kann;
2 ist eine Zeichnung einer ersten Ausführungsform einer in einen Messschieber integrierten Stromerzeugungsvorrichtung;
Die 3A und 3B sind Zeichnungen einer zweiten Ausführungsform einer in einen Messschieber integrierten Stromerzeugungsvorrichtung;
Die 4A und 4B sind Zeichnungen, welche einen Teil einer dritten Ausführungsform einer in einen Messschieber integrierten Stromerzeugungsvorrichtung veranschaulichen; und
5 ist eine Zeichnung, welche einen Teil einer vierten Ausführungsform einer in einen Messschieber integrierten Stromerzeugungsvorrichtung veranschaulicht.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
1 ist eine auseinandergezogene Darstellung einer Ausführungsform eines handbedienten Messschiebers 100, welche an die hierin offenbarten Prinzipien zur Stromerzeugung angepasst werden kann. In diesem Beispiel enthält der Messschieber 100 eine magnetische oder induktive Sensoreinheit 158 und ein eine Skalenschiene 126 enthaltender Skalenträger 125 (von welchen jeweils ein aufgeschnittenes Segment dargestellt ist), welcher in einer Nut 127 entlang eines langen, dünnen Skalenelements 102 angeordnet ist. Eine Schiebereinheit 170 enthält eine an einem Schieber 130 befestigte Elektronikeinheit 160. Die magnetische oder induktive Sensoreinheit 158 ist in der Elektronikeinheit 160 enthalten.
Der allgemeine mechanische Aufbau und die physische Bedienung des Messschiebers 100 ähneln dem- bzw. derjenigen bestimmter älterer elektronischer Messschieber wie dem- bzw. derjenigen des gemeinsam übertragenen US-Patents Nr. 5 901 458 , welches hiermit in seiner Gesamtheit durch Verweis einbezogen wird. Das Skalenelement 102 ist ein starrer oder halbstarrer Stab, welcher verschiedene Nuten und/oder weitere in einen gewöhnlich rechteckigen Querschnitt eingearbeitete Merkmale enthalten kann. Der Skalenträger 125 kann starr in die Nut 127 geklebt sein, und die Skalenschiene 126 kann Skalenelemente enthalten, welche mit entsprechenden Elementen (nicht gezeigt) der in der Elektronikeinheit 160 enthaltenen Sensoreinheit 158 auf eine der in bekannten elektronischen Messschiebern verwendeten Weise ähnliche Weise und wie in zuvor einbezogenen US-Patenten Nr. RE37490 und 5 901 458 und im gemeinsam übertragenen US-Patent Nr. 6 400 138 , welches in seiner Gesamtheit durch Verweis hierin einbezogen wird, beschrieben zusammenwirken.
Ein Paar Messschenkel 108 und 110 ist nahe einem ersten Ende des Skalenelements 102 in einem Stück mit diesem gebildet. Ein entsprechendes Paar Messschenkel 116 und 118 ist am Schieber 130 gebildet. Die Außenmaße eines Werkstücks werden durch Einlegen des Werkstücks zwischen ein Paar Kontaktflächen 114 der Messschenkel 108 und 116 gemessen. Entsprechend werden die Innenmaße eines Werkstücks durch Anlegen eines Paars Kontaktflächen 122 der Messschenkel 110 und 118 an gegenüberliegende Innenflächen des Werkstücks gemessen. In einer Position, die bisweilen als die Nullposition referenziert wird, stoßen die Kontaktflächen 114 aneinander, fluchten die Kontaktflächen 122 und können sowohl das Außen- als auch das Innenmaß, welche durch den Messschieber 100 gemessen werden, als null angezeigt werden.
Das gemessene Maß kann an einer Digitalanzeige 144, welche innerhalb einer Abdeckung 140 der Elektronikeinheit 160 des Messschiebers 100 angebracht ist, angezeigt werden. Die Elektronikeinheit 160 kann auch eine Gruppe von Drucktastern 143, 141, und 142 (z. B. einen Ein/Aus-Schalter, einen Betriebsartenschalter und einen Nulleinstellungsschalter) und eine Signalverarbeitungs- und Anzeige-Leiterplatte 150, welche eine Lesekopf-Signalverarbeitungs- und -Steuerschaltung 159 enthält, aufweisen. In einer in 1 gezeigten Ausführungsform ist die Unterseite der Signalverarbeitungs- und Anzeige-Leiterplatte 150 so angebracht, dass sie an den Oberseiten des Schiebers 130 auf beiden Seiten des Skalenelements 102 anliegt.
Manche dem in 1 gezeigten Typen ähnlichen Messschieber werden durch eine oder mehrere Batterien, welche mit der Elektronikeinheit 160 verbunden sind, mit Strom versorgt. Es ist auch bekannt, ähnliche Messschieber mit Strom aus Solarzellen zu versorgen, wie zum Beispiel in US-Patent Nr. 4 963 811 (im Folgenden das '811-Patent) erläutert, welches hiermit in seiner Gesamtheit durch Verweis einbezogen wird. Das '811-Patent erläutert ein Energiemanagement-System, welches einen Sonnenkollektor, eine Speichereinrichtung (z. B. einen Speicherkondensator) und eine Stromsteuerschaltung aufweist. Wenn der Sonnenkollektor mehr Strom als zum Betreiben des Messschiebers erforderlich liefert, kann die Stromsteuerschaltung den Sonnenkollektor mit der Speichereinrichtung verbinden, um überschüssige Energie zu speichern. Der Messschieber kann gelegentlich ausschließlich mit der gespeicherten Energie betrieben werden.
Für die Zwecke dieser Offenbarung kann die Elektronikeinheit 160 einen Energiemanagement-Teil 156 analog zu dem des '811-Patents enthalten. Der Energiemanagement-Teil 156 enthält eine Energiespeichereinrichtung 156es und eine Stromaufbereitungs- und -steuerschaltung 156pc. Die Energiespeichereinrichtung 156es kann zum Beispiel eine Batterie oder ein Kondensator sein, welche bzw. welcher Energie zum Betreiben des Messschiebers 100 speichert. Die Stromaufbereitungs- und -steuerschaltung 156pc kann Spannungs- und Energiemanagement-Funktionen analog zu den oben und/oder im '811-Patent in groben Zügen dargestellten bereitstellen, um wie hierin offenbart erzeugte Energie, welche in Form eines Wechselstroms oder einer Wechselspannung bereitgestellt sein kann, zu speichern und zu verbrauchen. Deshalb kann die Stromaufbereitungs- und -steuerschaltung 156pc außerdem eine Anhebungs- und Gleichrichtschaltung enthalten, welche die Wechselspannung aus dem in späteren Figuren gezeigten Generator anhebt und gleichrichtet, so dass sie durch die Energiespeichereinrichtung 156es gespeichert und zum Betreiben des Messschiebers 100 verwendet werden kann. Zum Beispiel ist eine passende Anhebungs- und Gleichrichtschaltung im Artikel "Highly efficient integrated rectifier and voltage boosting circuits for energy harvesting applications", Adv. Radio Sci., 6: 219–225, 2008, beschrieben, welcher durch Verweis hierin einbezogen wird. In einigen Ausführungsformen kann die Stromaufbereitungs- und -steuerschaltung 156pc ganz oder teilweise mit der Signalverarbeitungs- und Steuerschaltung 159 vereinigt und/oder von dieser nicht zu unterscheiden sein.
Man sollte erkennen, dass, obwohl oben ein magnetischer oder induktiver Messschieber beschrieben ist, ein eine beliebige Sensorart einsetzender elektronischer Messschieber an die unter Bezugnahme auf die 2 bis 5 beschriebenen Prinzipien angepasst werden kann. Zum Beispiel kann ein kapazitive Erfassungstechnik einsetzender Messschieber in den 2 bis 5 beschriebene Merkmale nutzen.
2 ist eine Zeichnung einer ersten Ausführungsform einer in einen Messschieber 200 integrierten Stromerzeugungsvorrichtung 205. Der Messschieber 200 kann dem Messschieber 100 gleichen, und deshalb werden anhand der 2 lediglich die bedeutsamen Unterschiede beschrieben. Bestimmte Teile des Skalenelements 202 sind in 2 weggelassen, damit verschiedene Komponenten der Stromerzeugungsvorrichtung 205 deutlicher veranschaulicht werden können. Eine eine Verzahnung aufweisende Zahnstange 220 ist am Skalenelement 202 befestigt oder als ein Teil desselben gefertigt. In der in 2 gezeigten Ausführungsform ist die Zahnstange 220 in einer Nut 202rg in der Unterseite einer Skala 202 angeordnet und ist die Nut 202rg groß genug, um Spielraum für ein (unten beschriebenes) Zahnrad 201Ai bereitzustellen, welches durch die Zahnstange angetrieben wird.
Wie in 2 gezeigt, ist die Stromerzeugungsvorrichtung 205 in den Schieber 230 (welcher in der in 1 gezeigten Schiebereinheit 170 verwendet werden kann) integriert und bewegt sie sich mit diesem. Die Stromerzeugungsvorrichtung 205 enthält ein Räderwerk 232 und einen Generator 231. Das Räderwerk 232 enthält ein Antriebselement, das vom Skalenelement angetrieben wird, welches in dieser Ausführungsform das innere Zahnrad 232Ai ist, welches durch die Zahnstange 220 angetrieben wird und welches mit einem Zahnrad 232A von einem größeren Durchmesser zusammengefügt oder aus einem Stück gefertigt ist. Ferner enthält es ein inneres Zahnrad 232Bi, welches durch das Zahnrad 232A angetrieben wird, welches mit einem Zahnrad 232B von einem größeren Durchmesser zusammengefügt oder aus einem Stück gefertigt ist. Man wird erkennen, dass die Zahngeschwindigkeit des Zahnrads 232B durch diese Konfiguration viel höher wird als die Geschwindigkeit der Zahnstange 220, so dass sie sich zum Antreiben des Generators 231 mit einer hohen Drehzahl eignet, wenn ein Benutzer während einer normalen Bewegung, wie sie zum Öffnen und/oder Schließen des Messschiebers, um eine Messung vorzunehmen, erforderlich ist, das Skalenelement 202 und die Zahnstange 220 des Messschiebers 200 bewegt.
Das Räderwerk 232 enthält ferner ein Zahnrad 231gg, welches mit einer Achse des Generators 231 zusammengefügt ist und welches durch das Zahnrad 232B (entweder direkt oder über ein Zwischenrad oder dergleichen) angetrieben wird. Die verschiedenen Zahnräder des Räderwerks 232 können sich auf Achsen drehen, welche im Schieber 230 angeordnet sind. In einigen Ausführungsformen kann eine Achse des Generators 231 alternativ durch einen geeigneten Teil der Elektronikeinheit 160 einseitig gehalten werden. Der Schieber 230 kann nach Bedarf weitere Merkmale (z. B. die Aussparung 230r) aufweisen, um die Stromerzeugungsvorrichtung 205 aufzunehmen, wie einem Durchschnittsfachmann auf Grundlage dieser Offenbarung einleuchten wird.
Kurz zusammengefasst, wenn ein Benutzer im Betrieb die Schiebereinheit 170 verschiebt, um die Messschenkel 108 und 110 bezüglich der Messschenkel 116 und 118 zu verschieben und eine Messung vorzunehmen, bewegt sich der Schieber 230 bezüglich der Zahnstange 220, wodurch das Räderwerk 232 angetrieben wird, welches den sich drehenden Teil des Generators 231 (z. B. einen magnetischen Läufer) antreibt, um aus einer normalen Betätigungsbewegung des Messschiebers 200 Strom zu erzeugen.
Der Generator 231 kann den in handelsüblichen Armbanduhren verwendeten Generatoren gleichen. Zum Beispiel können von Kinetron lieferbare Mikrogeneratoren und/oder in den US-Patenten Nr. 5 923 619 und/oder 6 124 649 , welche hiermit in ihrer Gesamtheit durch Verweis hierin einbezogen werden, offenbarte Mikrogeneratoren an die hierin offenbarten Prinzipien angepasst werden. Der Generator 231 kann elektrische Leitungen 231w, die als gestrichelte Linien schematisch dargestellt sind, aufweisen, welche an den zuvor in groben Zügen dargestellten Energiemanagement-Teil 156 angeschlossen sein können.
In der oben in groben Zügen dargestellten Ausführungsform ist das Räderwerk 232 so konfiguriert, dass es ein solches Gesamt-Übersetzungsverhältnis aufweist, dass der Generator 231 bei einer erwarteten Geschwindigkeit, mit welcher ein Benutzer den Schieber 231 im Gebrauch verschieben kann, mit einer Drehzahl gedreht wird, welche eine relativ leistungsstarke Stromerzeugung bereitstellt (z. B. 1000 bis 10000 U/min). Dies kann ein relativ hohes Übersetzungsverhältnis sein. Jedoch ist es in verschiedenen Ausführungsformen außerdem wünschenswert, dass die Stromerzeugungsvorrichtung 205, wenn sie Strom erzeugt, während der Benutzer den Messschieber öffnet oder schließt, eine Bewegungswiderstandskraftkomponente von höchstens etwa 20 N beiträgt, während der Benutzer den Messschieber öffnet oder schließt. Der Erfinder hat festgestellt, dass, wenn diese Kraftkomponente etwa 20 N übersteigt, die Kombination von normalen Betätigungskräften (z. B. Gleitreibung) und dieser Kraft es schwieriger und/oder beschwerlich macht, den Messschieber wiederholt zu betätigen, und/oder dem Benutzer beim Messen ein ungenaues oder weniger empfindlicheres Gefühl vermittelt. Benutzer bevorzugen Messschieber, bei welchen diese Widerstandskraftkomponente höchstens etwa 20 N beträgt, wobei sie höhere Widerstandskraftkomponenten als lästig empfinden. Benutzer bevorzugen ferner Messschieber, bei welchen diese Widerstandskraftkomponente statt 20 N höchstens etwa 10 N beträgt.
Man wird erkennen, dass diese Bewegungswiderstandskraftkomponente zwischen dem Skalenelement und dem Antriebselement des Räderwerks, was in diesem Fall zwischen der Zahnstange 220 und dem Antriebsritzel 232Ai bedeutet, ausgeübt wird. Die Bewegungswiderstandskraftkomponente kann in erster Linie der Trägheit des Räderwerks 232 und des Generators 231, den im Generator 231 entstehenden magnetischen Kräften (Generatorarbeit) und der Reibung in der Stromerzeugungsvorrichtung 205 entspringen und wird außerdem durch die Beziehungen zwischen den Radien der verschiedenen Zahnräder beeinflusst. Somit ist in verschiedenen Ausführungsformen eine geeignete Kombination von Zahnräderträgheit, Zahnradradien usw. auf Grundlage dieser Offenbarung so zu bestimmen (z. B. durch Analyse und/oder Versuch), dass, wenn ein Benutzer die Schiebereinheit 170 mit einer maximalen erwarteten Beschleunigung und/oder Geschwindigkeit relativ zum Skalenelement 202 bewegt, die durch die Stromerzeugungsvorrichtung 205 beigetragene Bewegungswiderstandskraftkomponente höchstens etwa 20 N oder in anderen Ausführungsformen 10 N oder weniger beträgt. Man wird erkennen, dass die in 2 veranschaulichte und oben in groben Zügen beschriebene besondere Zahnräderkonfiguration lediglich beispielhaft und nicht beschränkend ist. Zum Beispiel kann in anderen Ausführungsformen eine Planetengetriebe-Vorrichtung verwendet werden. Aufgrund der Erläuterungen dieser Offenbarung werden diese und weitere Alternativen einem Durchschnittsfachmann einleuchten.
Die 3A und 3B sind Zeichnungen einer zweiten Ausführungsform einer in einen Messschieber 300 integrierten Stromerzeugungsvorrichtung 305. Der Messschieber 300 kann dem Messschieber 200 gleichen, und die Stromerzeugungsvorrichtung 305 kann der Stromerzeugungsvorrichtung 205 gleichen, und mit 3XX numerierte Elemente können Elementen 2XX des Messschiebers 200 gleichen oder analog zu diesen sein. Deshalb werden anhand der 3A und 3B lediglich die bedeutsamen Unterschiede ausführlich beschrieben. Insbesondere unterscheidet sich das Räderwerk 332 darin vom Räderwerk 232, dass es eine kraftbegrenzende Kupplung 332C aufweist, welche in 3A und weiter vergrößert in 3B, welche weiter unten beschrieben werden, gezeigt ist.
Wie zuvor erwähnt, ist es wünschenswert, dass die Stromerzeugungsvorrichtung 305, wenn sie Strom erzeugt, während der Benutzer den Messschieber öffnet oder schließt, eine Bewegungswiderstandskraftkomponente von höchstens etwa 20 N beiträgt, während der Benutzer den Messschieber öffnet oder schließt. Der Erfinder hat festgestellt, dass, wenn diese Kraftkomponente etwa 20 N übersteigt, die Kombination von normalen Betätigungskräften (z. B. Gleitreibung) und dieser Kraft es schwieriger und/oder beschwerlich macht, den Messschieber wiederholt zu betätigen, und/oder dem Benutzer beim Messen ein ungenaues oder weniger empfindlicheres Gefühl vermittelt. Benutzer bevorzugen Messschieber, bei welchen diese Widerstandskraftkomponente höchstens etwa 20 N beträgt, wobei sie höhere Widerstandskraftkomponenten als lästig empfinden. Benutzer bevorzugen ferner Messschieber, bei welchen diese Widerstandskraftkomponente statt 20 N höchstens etwa 10 N beträgt. Somit ist in verschiedenen Ausführungsformen die kraftbegrenzende Kupplung 332C auf Grundlage dieser Offenbarung so konfiguriert (z. B. durch Analyse und/oder Versuch), dass, wenn ein Benutzer die Schiebereinheit von Hand mit einer maximalen Beschleunigung und/oder Geschwindigkeit oder weniger relativ zum Skalenelement bewegt, die durch die Stromerzeugungsvorrichtung 305 beigetragene Bewegungswiderstandskraftkomponente höchstens etwa 20 N oder in anderen Ausführungsformen 10 N oder weniger beträgt. Anders ausgedrückt, wenn die Schiebereinheit so bewegt wird, dass die Stromerzeugungsvorrichtung 305 eine Bewegungswiderstandskraftkomponente entlang der Zahnstange 320 beitragen würde, welche etwa 20 N (oder in einigen Ausführungsformen 10 N oder weniger) übersteigt, ist die kraftbegrenzende Kupplung 332C so eingestellt, dass sie rutscht und/oder mindestens einen Teil des Räderwerks 332 (und des Generators 331) wirksam von der Zahnstange 320 trennt oder entkoppelt, um die Bewegungswiderstandskraftkomponente auf den gewünschten Wert zu begrenzen, um Beschädigungen oder übermäßigen Verschleiß der Elemente des Räderwerks 332 und des Generators 331 zu vermeiden.
Man wird erkennen, dass dies den Antrieb wirksam vom Generator 331 entkoppeln kann, wobei die Stromerzeugung abgebrochen wird, um die Bewegungswiderstandskraftkomponente absolut zu begrenzen. Jedoch wird man erkennen, dass jedesmal, wenn die Bewegungswiderstandskraftkomponente unter die durch die Kupplung 332C festgelegte Grenze fällt, diese das Räderwerk 332 (und den Generator 331) erneut wirksam mit der Zahnstange 320 in Eingriff bringt oder koppelt und erneut Strom erzeugt.
Ferner gestattet das Vorhandensein der Kupplung wünschenswerte Kompromisse bei der Konstruktion. Zum Beispiel ist es im Gegensatz zur Stromerzeugungsvorrichtung 205, welche keine Kupplung aufwies, in einigen solchen Ausführungsformen nicht nötig, das Gesamt-Übersetzungsverhältnis der Stromerzeugungsvorrichtung 305 so zu konfigurieren, dass es deren Bewegungswiderstandskraftkomponente begrenzt, da die Kupplung diese Begrenzung bereitstellt. Vielmehr kann sie ein größeres wünschenswertes Übersetzungsverhältnis aufweisen, so dass niedrigere Schiebergeschwindigkeiten höhere Generator-Drehzahlen bewirken, um vorteilhafterweise zum Beispiel mehr Strom bei niedrigeren Schiebergeschwindigkeiten zu erzeugen. Da das Übersetzungsverhältnis nicht zurückhaltend begrenzt zu sein braucht, kann diese, gegenüber der Stromerzeugungsvorrichtung 205, bei den gebräuchlichsten Messschieberbetätigungsbewegungen tatsächlich einen Nettozuwachs der erzeugten Energie erzielen.
Eine vereinfachte Ausführungsform einer kraftbegrenzenden Kupplung 332C ist in 3B vergrößert dargestellt. Die Kupplung 332C weist ein oberes Kupplungselement 332Ct, welches mit dem inneren Zahnrad 332Ai zusammengefügt ist, und ein unteres Kupplungselement 332Cb, welches mit dem äußeren Zahnrad 332B zusammengefügt ist, auf. Zusammenpassende gerippte Oberflächen dieser Elemente treffen an der Kupplungsübergangsstelle 332Cint aufeinander. Die Elemente sind mit einer Trennung an der Übergangsstelle dargestellt, aber dies dient nur Veranschaulichungszwecken. Im Betrieb sind die Elemente vorgespannt, so dass sie unter der Kraft der Kupplungsvorspannfeder 332Cps, welche durch die Befestigungsschraube 332Cf gegen das innere Zahnrad 332Ai, ineinander eingreifen. Die Befestigungsschraube 332Cf ist in eine Achse (durch gestrichelte Linien dargestellt) geschraubt, welche mit dem unteren Kupplungselement 332Cb und/oder dem äußeren Zahnrad 332A zusammengefügt ist.
Im normalen Betrieb zwingt die Kupplungsvorspannfeder 332Cps das obere Kupplungselement 332Ct, entlang der Achse nach unten zu gleiten, so dass die zusammenpassenden Rippen der Kupplungselemente an der Kupplungsübergangsstelle 332Cint ineinandergreifen, so dass das Drehmoment an der Übergangsstelle übertragen wird und das innere Zahnrad 332Ai das äußere Zahnrad 332A antreibt. Die Kupplungsvorspannfeder ist so ausgelegt und/oder eingestellt (z. B. durch Einstellen der Befestigungsschraube 332Cf), dass, wenn die Kraft der Zahnstange auf das innere Zahnrad 332Ai die gewünschte Bewegungswiderstandskraftkomponente übersteigt, die Kraft/das Drehmoment auf die zusammenpassenden Rippen an der Kupplungsübergangsstelle 332Cint das obere Kupplungselement 332Ct dazu bringt, hoch und über die Rippen des unteren Kupplungselements 332Cb zu rutschen, was das innere Zahnrad 332Ai wirksam vom äußeren Zahnrad 332A trennt, was dem inneren Zahnrad 332Ai gestattet, sich freier zu drehen und seine Reaktionskraftkomponente auf die Zahnstange 320 auf den gewünschten Wert zu verringern.
Man wird erkennen, dass die in den 3A und 3B veranschaulichte und oben in groben Zügen beschriebene besondere vereinfachte Kupplungskonfiguration lediglich beispielhaft und nicht beschränkend ist. Zum Beispiel können ebene Reibplatten anstelle von gerippten Elementen verwendet werden und/oder können konische oder zylindrische Elemente die Kupplungsübergangsstelle bilden und/oder können Lager oder andere zusätzliche Elemente hinzugefügt werden, um den Verschleiß an verschiedenen Lagerstellen zu verringern, und/oder kann der Durchmesser von Kupplungselementen und verschiedenen anderen Elementen verändert werden oder kann die Kupplung unter Verwendung geeignet angepasster Zahnräder in einer anderen Ebene orientiert werden und so weiter. Aufgrund der Erläuterungen dieser Offenbarung werden diese und weitere Alternativen einem Durchschnittsfachmann einleuchten.
3A zeigt außerdem zusätzliche Einzelheiten einer Ausführungsform eines Generators 331. Der Generator 331 kann eine Spule 331c, einen Ständer 331s, einen durch ein Zahnrad 331gg (in dieser Ausführungsform einschließlich eines Zwischenrads) angetriebenen magnetischen Läufer 331mr aufweisen. Der magnetische Läufer 333 ist an einer Achse (nicht gezeigt) befestigt, welche am Zahnrad 331gg befestigt ist. In einigen Ausführungsformen kann der magnetische Läufer 333 ein Multipolmagnet aus einer SmCo-Legierung wie der in US-Patent Nr. 5 229 738 beschriebene sein. Das äußere Zahnrad 332B dreht das Zahnrad/die Zahnräder 331gg, wodurch der magnetische Läufer 333 veranlasst wird, sich bezüglich der Spule 331c zu drehen, welche dadurch Energie erzeugt, welche als Wechselstrom über eine Drahtverbindung 331w, welche an die angrenzende Signalverarbeitungs- und Anzeige-Leiterplatte 150 (z. B. die Leiterplatte 150) angeschlossen sein kann, an den Energiemanagement-Teil 156 übertragen werden kann.
Man sollte erkennen, dass, obwohl die Elemente der Stromerzeugungsvorrichtung 305 des Messschiebers 300 in einer Konfiguration, welche derjenigen des Messschiebers 200 gleicht, dargestellt sind, Ausführungsformen solcher Elemente an jede geeignete Messschieberkonfiguration angepasst werden können, was einem Durchschnittsfachmann aufgrund der Erläuterungen dieser Offenbarung einleuchten wird.
Die 4A und 4B sind Zeichnungen, welche einen Teil einer dritten Ausführungsform einer in einen Messschieber 400 integrierten Stromerzeugungsvorrichtung 405 veranschaulichen. Der Messschieber 400 kann dem Messschieber 200 oder 300 gleichen, und die Stromerzeugungsvorrichtung 405 kann der Stromerzeugungsvorrichtung 205 oder 305 gleichen, und mit 4XX numerierte Elemente können Elementen 2XX des Messschiebers 200 oder 3XX des Messschiebers 300 gleichen oder analog zu diesen sein. Deshalb werden anhand der 4A und 4B lediglich die bedeutsamen Unterschiede beschrieben. Insbesondere unterscheidet sich das Räderwerk 432 darin von den Räderwerken 232 und 332, dass das Antriebselement, welches die Funktion des zuvor beschriebenen Antriebsritzels (z. B. des Zahnrads 232Ai oder 332Ai) bereitstellt, eine Reibrolle 432Ai ist, welche mit einem äußeren Zahnrad 432A zusammengefügt sein kann. Die Reibrolle 432Ai steht durch Reibung mit einer Kante des Skalenelements 402 in Eingriff und wird dadurch gedreht, um das äußere Zahnrad 432A anzutreiben. Somit können, gegenüber den Messschiebern 200 und 300, die Zahnstange (z. B. die Zahnstange 220 oder 320) und die zugehörige Nut im Skalenelement weggelassen werden.
Es versteht sich von selbst, dass das Räderwerk 432 im übrigen dem Räderwerk 232 oder 332 gleichen oder analog zu diesem sein kann und dass der Schieber 430 dem Schieber 230 oder 330 gleichen kann, abgesehen davon, dass die Lagen verschiedener Zahnräder, Achsen, Löcher und Aussparungen angepasst sein können, um die Konfiguration der Reibrolle unterzubringen. In einer Ausführungsform können die Reibrolle 432Ai und das äußere Zahnrad 432 so angebracht sein, dass sie sich auf einer im Schieber 430 gehaltenen Achse 432Aa (in 4B gezeigt) drehen.
In der veranschaulichten Ausführungsform kann die Achse 432Aa in einen Achsenhalter 432Aas eingebaut sein, welcher in einer dazu passenden Nut im Schieber 430 eine kurze Strecke gleiten kann, was der Position der Reibrolle 432Ai einen Freiheitsgrad verschafft, so dass ihr Reibungsdruck gegen das Skalenelement 402 durch Ein- oder Ausrücken einer Druckfeder 432Aips gegen ein sich drehendes Lager 432Aib an der Reibrolle 432Ai angelegt oder weggenommen werden kann, wie man durch Inaugenscheinnahme der 4A und 4B erkennen wird.
In der in 4B gezeigten Ausführungsform weist die Reibrolle 432Ai einen keilförmigen Einschnitt 432Aiw auf, welcher bei einer gegebenen Kraft von der Druckfeder 432Aips einen erhöhten Reibungsdruck gegen das Skalenelement 402 bewirkt. Eine ähnliche Rolle mit keilförmigem Einschnitt lässt sich im gemeinsam übertragenen US-Patent Nr. 7 533 474 finden, welches hiermit in seiner Gesamtheit durch Verweis einbezogen wird.
In einer Ausführungsform kann die Druckfeder 432Aips durch einen Benutzer (z. B. wie durch den Zweirichtungspfeil in 4A angegeben) mittels eines Knopfs oder Gleitstücks, welcher bzw. welches sich von der Druckfeder 432Aips bis zur oder durch die Abdeckung (z. B. Abdeckung 140) erstreckt, verschoben werden. Wenn die Druckfeder 432Aips in der Richtung zur Reibrolle 432Ai hin betätigt wird, ist sie so ausgerichtet, dass sie durch die Reibrolle 432Ai durchgebogen wird und eine Kraft auf diese ausübt, so dass die Reibrolle 432Ai unter einem hohen Reibungsdruck mit dem Skalenelement 402 in Eingriff steht. Wenn die Druckfeder 432Aips in der Richtung von der Reibrolle 432Ai weg zurückgezogen wird, übt sie keine Kraft auf diese aus, so dass die Reibrolle 432Ai unter im Wesentlichen keinem Reibungsdruck auf das Skalenelement 402 außer Eingriff steht. Dies gestattet einem Benutzer, zwischen einem ”aktiven” und einem ”inaktiven” Stromerzeugungs-Zustand hin- und herzuschalten.
4A und 4B zeigen einen ”aktiven” Zustand. Der ”inaktive” Zustand kann bisweilen insoweit vorteilhaft sein, als er die Höhe des Widerstands gegen die Bewegung der Schiebereinheit verringert. Der Messschieber 400 kann aus einem ”aktiven” in einen ”inaktiven” Zustand umgeschaltet werden, wenn ein Benutzer nicht mehr Energie benötigt, die zu speichern wäre, um den Messschieber 400 zu versorgen. Der Zustand kann durch eine Benutzereingabe umgeschaltet werden, oder in einigen Ausführungsformen kann der Zustand automatisch umgeschaltet werden, wenn der Messschieber 400 über eine genügende Menge an gespeicherter Energie verfügt.
Man sollte erkennen, dass die oben in groben Zügen dargestellte Umschaltfähigkeit optional ist. In einigen Ausführungsformen ist die Druckfeder 432Aips in ihrer Lage fest angebracht, so dass die Reibrolle 432Ai immer in Eingriff steht. In einigen Ausführungsformen, in welchen ausreichend enge Montagetoleranzen aufrechterhalten werden können, können die Druckfeder 432Aips und der gleitende Achsenhalter 432Aas weggelassen sein und kann die Achse 432Aa an einer Stelle, welche eine wünschenswerte Reibungskraft zwischen der Reibrolle 432Ai und dem Skalenelement 402 erzeugt, direkt in den Schieber 430 eingebaut sein. Man wird erkennen, dass die in den 4A und 4B veranschaulichte und oben in groben Zügen beschriebene besondere vereinfachte Druckfederkonfiguration lediglich beispielhaft und nicht beschränkend ist. Außerdem kann, wenn gewünscht, eine kraftbegrenzende Kupplung im Räderwerk 432 zur Anwendung kommen (in einer Ausführungsform z. B. zwischen dem Zahnrad 432Bi und dem äußeren Zahnrad 432B). Aufgrund der Erläuterungen dieser Offenbarung werden diese und weitere Alternativen einem Durchschnittsfachmann einleuchten.
5 ist eine Zeichnung, welche einen Teil einer vierten Ausführungsform einer in einen Messschieber 500 integrierten Stromerzeugungsvorrichtung 505 veranschaulicht. Der Messschieber 500 kann dem Messschieber 200 oder 300 gleichen, die Stromerzeugungsvorrichtung 505 kann der Stromerzeugungsvorrichtung 205 oder 305 gleichen, und mit 5XX numerierte Elemente können Elementen 2XX des Messschiebers 200 oder 3XX des Messschiebers 300 gleichen oder analog zu diesen sein. Deshalb werden anhand der 5 lediglich die bedeutsamen Unterschiede beschrieben.
Insbesondere unterscheidet sich das Räderwerk 505 darin von den Räderwerken 232 und 332, dass mindestens einige Zahnräder des Räderwerks 505 in einem Rauminhalt zwischen der Oberseite des Skalenelements 502 und der Innenseite einer Abdeckung, welche den Signalverarbeitungsteil umgibt, (z. B. der in 1 gezeigten Abdeckung 140) angeordnet sind. Darüber hinaus ist das Antriebselement, welches die Funktion des zuvor beschriebenen Antriebsritzels (z. B. des Zahnrads 232Ai oder 332Ai) bereitstellt, eine Reibrolle 532Ai, welche mit einem äußeren Zahnrad 532A zusammengefügt sein kann. Die Reibrolle 532Ai kann der zuvor in groben Zügen beschriebenen Reibrolle 432Ai gleichen oder analog zu dieser sein und steht durch Reibung mit einer Kante des Skalenelements 502 in Eingriff und wird dadurch gedreht, um das äußere Zahnrad 532A anzutreiben. Zusätzlich kann die Reibrolle 532Ai auch, auf eine zur Kupplung 332C analoge Weise, eine Kraftbegrenzungsfunktion vorsehen.
In der veranschaulichten Ausführungsform kann die Achse 532Aa Lager aufweisen, welche in einem Achsenhalter-Langloch 532Aslot so gefangen sind, dass sie einen Freiheitsgrad zum Skalenelement 502 hin besitzt, und kann sie durch eine Druckfeder (nicht gezeigt) gegen die Kante des Skalenelements 502 vorgespannt sein, um einen gewünschten Reibungsdruck bereitzustellen, wie man durch Inaugenscheinnahme von 5 erkennen wird. Die Reibrolle 532Ai kann eine Polymerhülse oder -beschichtung aufweisen, welche einen hohen Reibungskoeffizienten besitzt und gegen das Skalenelement 502 drückt.
Wie oben erwähnt, sind mindestens einige Zahnräder des Räderwerks 505 in einem Rauminhalt zwischen der Oberseite des Skalenelements 502 und der Innenseite einer Abdeckung, welche den Signalverarbeitungsteil umgibt, angeordnet. In der veranschaulichten Ausführungsform ist zu sehen, dass die Zahnräder 532A, 532Bi und 532B sowie der Generator 531 in diesem Rauminhalt angeordnet sind, was Vorteile haben kann wie zum Beispiel eine wirtschaftliche Montage. In dieser besonderen Ausführungsform befinden sich die Zahnräder und der Generator zwischen der Leiterplatte 550 (durch gestrichelte Linien dargestellt) und der Abdeckung. Die Achsen für das Zahnrad 532B und den Generator 531 können in oder auf der Leiterplatte 550 montiert sein (z. B. in Einsetzbuchsen oder auf einem Montagegestell, welches an der Leiterplatte 550 befestigt ist). Die Achsen und/oder das Montagegestell können so konfiguriert sein, dass sie für die verschiedenen elektronischen Bauteile einen Spielraum bezüglich der Zahnräder und des Generators vorsehen.
Es versteht sich von selbst, dass das Räderwerk 532 im übrigen dem Räderwerk 232 oder 332 gleichen oder analog zu diesem sein kann und dass der Messschieber 500 dem Messschieber 200 oder 300 gleichen kann, abgesehen davon, dass die Lagen verschiedener Schaltungselemente, Zahnräder, Achsen, Löcher und Aussparungen angepasst sein können wie oben in groben Zügen beschrieben. Eine kraftbegrenzende Kupplung kann, wenn gewünscht, im Räderwerk 532 zur Anwendung kommen (in einer Ausführungsform z. B. zwischen der Reibrolle 432Ai und dem äußeren Zahnrad 432A). Aufgrund der Erläuterungen dieser Offenbarung werden diese und weitere Alternativen einem Durchschnittsfachmann einleuchten.
Während verschiedene Ausführungsformen der Erfindung dargestellt und beschrieben wurden, werden dem Fachmann auf Grundlage dieser Offenbarung zahlreiche Veränderungen an den dargestellten und beschriebenen Anordnungen von Merkmalen und Folgen von Betätigungen einfallen. Mithin wird man erkennen, dass verschiedene Änderungen daran vorgenommen werden können, ohne von Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 37490 [0003, 0021]
US 5574381 [0003]
US 5973494 [0003, 0003]
US 5901458 [0021, 0021]
US 6400138 [0021]
US 4963811 [0024, 0025]
US 5923619 [0031]
US 6124649 [0031]
US 5229738 [0041]
US 7533474 [0046]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

”Highly efficient integrated rectifier and voltage boosting circuits for energy harvesting applications”, Adv. Radio Sci., 6: 219–225, 2008 [0025]

Claims

Elektrisch betriebener Messschieber, welcher so konfiguriert ist, dass er Strom für Messvorgänge erzeugt, wobei der Messschieber aufweist: ein Skalenelement; einen Schieber; einen Signalverarbeitungsteil, welcher so konfiguriert ist, dass er einen Verschiebungsweg zwischen dem Skalenelement und dem Schieber misst; und eine bezüglich des Schiebers feststehende Stromerzeugungsvorrichtung, welche aufweist: ein Räderwerk, welches so konfiguriert ist, dass es sich in Reaktion auf eine durch einen den Messschieber öffnenden oder schließenden Benutzer über das Skalenelement auf das Räderwerk ausgeübte Kraft dreht; und einen Generator, welcher mit dem Räderwerk gekoppelt und so konfiguriert ist, dass er sich in Reaktion auf eine durch das sich drehende Räderwerk ausgeübte Kraft dreht und Strom für den Signalverarbeitungsteil liefert, wobei: die Stromerzeugungsvorrichtung Strom erzeugt, während der Benutzer den Messschieber öffnet oder schließt; und die Stromerzeugungsvorrichtung so konfiguriert ist, dass sie eine Bewegungswiderstandskraftkomponente von höchstens 20 N beiträgt, während der Benutzer den Messschieber mit einer maximalen Handbeschleunigung öffnet oder schließt.
Messschieber nach Anspruch 1, wobei die Stromerzeugungsvorrichtung so konfiguriert ist, dass sie eine Bewegungswiderstandskraftkomponente von höchstens 20 N beiträgt, während der Benutzer den Messschieber mit einer maximalen Handgeschwindigkeit öffnet oder schließt.
Messschieber nach Anspruch 2, wobei die Stromerzeugungsvorrichtung so konfiguriert ist, dass sie eine Bewegungswiderstandskraftkomponente von höchstens 10 N beiträgt.
Messschieber nach Anspruch 2, wobei das Räderwerk eine kraftbegrenzende Kupplung aufweist, welche so konfiguriert ist, dass sie die Bewegungswiderstandskraftkomponente begrenzt.
Messschieber nach Anspruch 4, wobei das Räderwerk ein Antriebselement aufweist, welches durch die über das Skalenelement ausgeübte Kraft angetrieben wird, und die kraftbegrenzende Kupplung zwischen dem Antriebselement und einem über die kraftbegrenzende Kupplung mit dem Antriebselement gekoppelten Zahnrad angeordnet ist.
Messschieber nach Anspruch 4, wobei die kraftbegrenzende Kupplung so konfiguriert ist, dass sie die Bewegungswiderstandskraftkomponente auf höchstens 10 N begrenzt.
Messschieber nach Anspruch 1, wobei der Signalverarbeitungsteil ein Energiespeicherelement aufweist, welches eine Batterie oder einen Kondensator oder beides enthält, welche so konfiguriert sind, dass sie durch die Stromerzeugungsvorrichtung erzeugte Energie speichern.
Messschieber nach Anspruch 1, wobei das Räderwerk ein Antriebselement aufweist, welches durch die über das Skalenelement ausgeübte Kraft angetrieben wird, und das Antriebselement entweder ein Zahnrad oder eine Reibrolle aufweist.
Messschieber nach Anspruch 8, wobei das Antriebselement ein Zahnrad aufweist, welches durch eine am Skalenelement befestigte Zahnstange angetrieben wird.
Messschieber nach Anspruch 8, wobei das Antriebselement eine Reibrolle aufweist, welche durch eine Kante des Skalenelements angetrieben wird.
Messschieber nach Anspruch 10, wobei der Messschieber ein Federelement aufweist, welches die Reibrolle gegen das Skalenelement drückt.
Messschieber nach Anspruch 11, wobei das Federelement durch einen Benutzer verstellbar und so konfiguriert ist, dass es die Reibrolle in einer einem aktiven Zustand der Stromerzeugung entsprechenden ersten Position gegen die Kante des Skalenelements drückt und die Reibrolle in einer einem inaktiven Zustand, in welchem keine Stromerzeugung beabsichtigt ist, entsprechenden zweiten Position nicht gegen die Kante des Skalenelements drückt.
Messschieber nach Anspruch 1, wobei das Räderwerk ein Antriebselement von einem kleineren Durchmesser enthält, welches mit einem äußeren Zahnrad von einem größeren Durchmesser gekoppelt ist, welches ein inneres Zahnrad von einem kleineren Durchmesser antreibt, welches mit einem weiteren äußeren Zahnrad von einem größeren Durchmesser gekoppelt ist, welches den Generator über mindestens ein zusätzliches Zahnrad antreibt.
Messschieber nach Anspruch 1, wobei mindestens einige Zahnräder der Stromerzeugungsvorrichtung in einem Rauminhalt zwischen der Oberseite des Skalenelements und der Innenseite einer Abdeckung, welche den Signalverarbeitungsteil umgibt, angeordnet sind.
Messschieber nach Anspruch 1, wobei mindestens einige Zahnräder der Stromerzeugungsvorrichtung in einem Rauminhalt zwischen der Unterseite des Skalenelements und einer Innenseite eines Teils des Schiebers, welcher die Unterseite des Skalenelements umschließt, angeordnet sind.