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Die vorliegende Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf Signalsysteme
und insbesondere auf einen akustischen Greifkraftanzeiger, um einer Bedienungsperson
den Grad oder die Größe des Druckes anzuzeigen, der auf einen zwischen zwei zueinander
bewegharen Klemmgliedern gehaltenen Gegenstand aufgebracht wird.
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Die vorliegende Erfindung ist besonders für Einheizen zum ferngesteuerten
Hantieren mit Gegenständen nützlich. Bei Hantieren mit radioaktiven Materialien
muß man häufig von einem entfernten, sicheren Beobachtungspunkt aus mit zerbrechlichen
Artikeln umgehen, und ein solcher Arbeitsgang erfordert äußerste Sorgfalt, damit
die Gegenstände nicht versehentlich zerbrochen werden, was in vielen Fällen zu einem
beträchtlichen Verlust an Zeit und Geld führt.
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Die Feinfühligkeit der Steuerung reicht nicht aus, da die Bedienungsperson
auch dauernd auf die Kraft aufmerksam gemacht werden muß, die mechanisch auf zerbrechliche
Gegenstände aufgebracht wird, so daß sie immer das richtige Maß an Steuerung über
die Ausrüstung ausüben kann. Da die Bedienungsperson kein »Gefühl« in bezug auf
das Werkstück hat mit dem sie hantiert, und ein persönlicher Kontakt völlig fehlt,
hat man zu optischen Anzeigeeinrichtungen Zuflucht genommen. Diese optischen Anzeigeeinrichtungen
waren jedoch zur Hauptsache infolge der Tatsache sehr ungeeignet, daß die Bedienungsperson,
ohne den Blick auf ein Instrument zu richten, das nicht immer genau in der Sichtlinie
liegt, ihre Aufmerksamkeit auf die Überwachung der Tätigkeit der Ausrüstung richten
muß. Um diese bei optischen Anzeigeeinrichtungen. auftretende Schwierigkeit zu beseitigen,
ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen akustischen Greifkraftanzeiger
zu schaffen, der praktisch. verläßlich und zufriedenstellend arbeitet.
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Ein weiteres Ziei der Erfindung ist die Schaffung eines akustischen
Anzeigers der oben beschriebenen Art, der leicht unterscheidbare Geräusche für die
verschiedenen Grade an aufgebrachtem Druck liefert.
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Insbesondere zipht die vorliegende Erfindung die Verwendung eines
r)raktisch konstanten Tones in Betracht, der in verschiedenen aufeinanderfolgenden
Intervallen ausgeblendet oder unterbrochen wird, wobei die Dauer jeder Unterbrechung
von der Größe der auf den Gegenstand in diesem besonderen Augenblick aufgebrachten
Kraft abhängt. Auf diese W0Teise ist die Bedienungsperson ständig über den Arbeitsdruck
unterrichtet, und dieser Druck kann, wie dies die Umstände erfordern, augenblicklich
geändert werden.
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Die vorliegende Erfindung trägt auch der Tatsache Rechnung, daß das
mensdilidie Ohr einer Täuschung
Akustischer Greifkraftanzeiger ausgesetzt ist, wenn
es einem Dauerton derselben Tonhöhe über einen langen Zeitraum hindurch ausgesetzt
wird. Im Hinblick darauf ist eine Vorkehrung getroffen, um wahlweise die Tonhöhe
zu ändern, so daß eine Tonhöhe, wenn sie unangenehm sein sollte, auf eine Tonhöhe
anderer Frequenz geändert werden kann, wodurch der Bedienungsperson beim Hören eine
Erleichterung verschafft wird.
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Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten ergeben sich aus der
nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung im Zusammenhang
mit den Zeichnungen. Es zeigt Fig. 1 eine schematische Ansicht eines akustischen
Kraftanzeigers nach der vorliegenden Erfindung, Fig. 2 eine Kurve, welche während
der Anwendung einer verhältnismäßig niedrigen Kraft erzeugte Impulse darstelit,
und Fig. 3 eine Ansicht ähnlich Fig. 2, jedoch bei Anwendung einer verhältnismäßig
hohen Greifkraft.
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Um die Beschreibung der vorliegenden Erfindung so einfach wie möglich
zu halten, wurden die einzelnen Teile nur schematisch dargestellt. Wie in Fig. 1
veranschaulicht, wird ein mit 10 bezeichneter Antriebsmotor mit einem Anker 12 und
einer Feldwicklung 14 verwendet. Durch Umkehr der Feldwicklung 14 in bezug auf den
Anker 12 kann der Motor 10 in jeder Richtung betrieben werden. Mit dem Anker 12
ist eine Antriebswelle 16 verbunden, die an ihrem freien Ende ein Ritzel 18 aufweist.
Das größere Rad 20 steht in
Schraubverbindung mit einer Gewindewelle
22, die an einem Ende ein Klemmklauenglied 24 trägt. Wird der Motor 10 erregt, bo
wird die Gewindewelle 22 in bezug auf das Rad 20 axial bewegt, und dieser Weg stellt
das Klemmklauenglied 24 ein. Ein weiteres Klauenglied 26 ist zur Zusammenwirkung
mit dem Klauenglied 24 angeordnet. Dieses Klauenglied 26 ist nachgiebig gegen das
Glied 24 mittels einer Schraubenfeder 28 vorgespannt, deren eines Ende bei 30 fest
v erankert ist. Ein Werkstück 32 wird zwischen den Klauengliedern 24 und 26 ergriffen
und kann ein Gegenstand sein, mit dem hantiert werden soll. Da die Erfindung insbesondere
das Umgehen mit zerbrechlichem Material zum Ziel hat, kann das Werkstück 32 z. B.
ein Glasgegenstand od. dgl. sein.
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Das Klauenglied 26 trägt einen Abgreifer oder eine Bürste 34, die
auf diese Weise mit dem Klauenglied mitbewegt wird und über einen Widerstand 36
gleitet.
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Somit wird der Widerstand infolge der Wirkung des Abgreifers 34 geändert,
und die Bewegung des Abgreifers 34 hängt von dem von den Klauengliedern 24 und 26
ausgeübten Klemmdruck ab. Die Schraubenfedet 28 muß keine linearen Kennlinien besitzen,
sondern kann vielnlehr nichtlinear sein, so daß eine größere Auslenkung mit verhältnismäßig
kleinen Kräften bewerkstelligt werden kann. Außerdem kann für denselben Zweck der
Widerstand 36 nichtlineare Kennlinien besitzen.
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Der veränderliche Widerstand 36 ist mit dem frequenzbestimmenden
Kreis eines der Einfachheit halber in Blockschaltbild veranschaulichten Impulsgenerators
38 verhältnismäßig niedriger Frequenz verbunden. Die Ausgangsspannung dieses Impulsgenerators
38, die von der Stellung des Abgreifers 34 beeinflußt wird, wird einem Tonfrequenzoszillator
40 zugefiihrt, der normalerweise einen musikalischen Ton konstanter Tonhöhe liefert.
Der Zweck des Impulsgenerators, dessen Ausgangsspannung, wie erwähnt, von der Stellung
des Abgreifers 34 abhängt, ist es, die Ausgangsspannung des Tonfrequenzoszillators
in Intervallen zu unterbrechen, so daß der von dem Lautsprecher 42 abgegebene Ton
intermittierend ist.
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Um besser zu veranschaulichen, welche Rolle der Impulsgenerator und
der Tonfrequenzoszillator spielen, ist auf die Fig. 2 Bezug genommen, wo die Ausgangsgröße
des Lautsprechers 42 dargestellt ist, wobei diese spezielle Figur die Ansgangsgröße
für einen verhältnismäßig geringen, von den Klauengliedern 24, 26 auf das Werkstück
32 ausgeübten Greifdruck darstellt. Um die akustische Ausgangsgröße nach Fig. 2,
deren sich wiederholende Impulse die Bezugsziffer 44 tragen, zu erzeugen, sperrt
die Ausgangsspannung des Impulsgenerators 38, welcher dem Tonfrequenzoszillator
zugeführt wird, solche Impulse, die normalerweise zwischen den verschiedenen Impulsgruppen
44 nach Fig. 2 auftreten würden, aus. Somit nimmt das menschliche Ohr eine verhältnismäßig
lange Zeitperiode der Ruhe zwischen den verschiedenen Impulsgruppen 44 auf, und
dies liefert der Bedienungsperson eine Anzeige dafür, daß nur ein verhältnismäßig
kleiner Greifdruck auf das Werkstück 32 ausgeübt wird. Wird jedoch die Kraft auf
das Werkstück 32 erhöht, so sperrt der Impulsgenerator 38 nicht soviel den Ausgangston
des Lautsprecher842 erzeugende Impuls aus, und diese Impulsreihen wurden in Fig.
3 durch Verwendung des Bezugszeichens 46 von denjenigen nach Fig. 2 unterschieden.
Während irgendeine beliebige Frequenzfolge verwendet werden kann, um zwischen einem
verhältnismäßig großen Greifdruck und einer verhältnismäßig kleinen
Greifkraft zu
unterscheiden, geht aus Fig. 3 hervor, daß die akustischen Impulse dreimal so häufig
als diejenigen nach Fig. 2 auftreten. Für Zwischendrücke liegen die Unterbrechungszeiträume
natürlich zwischen denjenigen nach Fig. 2 und 3.
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Zur Steuerung der Größe der Ausgangsimpulse 44 und 46 ist eine Lautstärkeregelung
48 vorgesehen.
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Im praktischen Betrieb zeigte es sich, daß das menschliche Ohr, wenn
es eine längere Zeitperiode hindurch dieselbe Tonhöhe aufnimmt, leicht getäuscht
wird. naher ist erfindungsgemäß eine Mehrzahl von Kondensatoren 50, 52, 54 und 56
vorgesehen, von denen jeder mit einer Klemme verbunden ist, die ein Teil eines mit
58 bezeichneten Wählschalters ist. Somit wird, indem nur der Wählschalter 58 eingestellt
wird, so daß sein Schaltarm in Reihe mit einem besonderen Kondensator50, 52, 54
oder 56 liegt, der frequenzbestimmende Kreis des Tonoszillators 50 derart geändert,
daß der Lautsprecher 42 eine etwas verschiedene Tonhöhe wiedergibt. Auf diese Weise
kann die Bedienungsperson die für ihr Ohr angenehmsten Töne auswählen und diese
Tonhöhe, nachdem sie monoton wurde, leicht ändern, so daß über den Lautsprecher
42 eine andere Tonhöhe empfangen wird.
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Die Wirkungsweise des akustischen Kraftanzeigers ist kurz folgende:
Wenn die Bedienungsperson den Motor 10 erregt, um mittels der Gewindewelle22 und
der Zwischenräder 18 und 20 eine Kraft auf das Werkstück 32 auszuüben, wird die
Feder 28 ausgelängt und gestattet dem Abgreifer 34, sich über den Widerstand36 zu
bewegen da der Abgreifer 34 auf dem Klauenglied 26 angeordnet ist. Diese Wirkung
führt zu einer Frequenzänderung des Impulsgenerators 38, welche dem Tonfrequenzoszillator
40 zugeführt wird. Da der Tonfrequenzoszillator normalerweise eine verhältnismäßig
konstante Tonhöhe über den Lautsprecher 42 abgibt, ändert die Ausgangsspannung des
Impulsgenerators 38, welche dem Tonfrequenzoszillator 40 zugeführt wird, diese Ausgangsgröße
und erzeugt in dem Tonausgang des Lautsprechers 42 Zwischenräume oder Spalte. Diese
Zwischenräume ergeben sich klar aus einem Vergleich der Fig. 2 und 3. Wie schon
angegeben, liefern die Impulse nach Fig. 2 eine Anzeige für eine verhältnismäßig
niedere Klemmwirkung auf das Werkstück 32, während die Impulse nach Fig. 3 eine
verhältnismäßig hohe Klemmwirkung andeuten.
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Es versteht sich, daß zahlreiche Abwandlungen und Änderungen des
hier beschriebenen speziellen Ausführungsbeispiels der Erfindung für den Fachmann
ohne weiteres auf der Hand liegen und durchgeführt werden können, ohne vom Umfang
der Erfindung abzuweichen.
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PATENTANSPROCEIE: 1. Vorrichtung zur akustischen Anzeige der Greifkraft
eines Paares zueinander bewegbarer Klemmglieder, gekennzeichnet durch Mittel zur
Erzeugung eines Tones, ferner durch Mittel, um aus diesen Tonmitteln einen Ton gegebener
Tonhöhe zu erzeugen, sowie durch von einem der Klemmglieder betätigte Mittel, um
diesen Ton in Intervallen zu unterbrechen, die von der von den Kleninigliedern auf
einen zwischen ihnen gehaltenen Gegenstand ausgeübten Kraft abhängig sind.