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Einrichtung zur Ablesung oder Abtastung von als Drehwinkelgrößen vorgegebenen
Meßwerten oder anderen Einstellwerten unter Zerlegung jedes Wertes in einen Grob-
und einen Feinwert mittels zweier durch ein Übersetzungsgetriebe gekuppelter Wellen
Es ist bekannt, Meßwerte, die als Drehwinkelgrößen einer Welle vorgegeben oder in
solche umgewandelt sind, dadurch in Grob- und Feinwerte zu zerlegen, daß die Welle,
deren Drehwinkel von dem Meßfühler oder Einstellorgan dem Meßwert entsprechend eingestellt
wird, durch ein Übersetzungsgetriebe (mit einem Übersetzungsverhältnis von beispielsweise
1 : 10) mit einer weiteren Welle (»Feinwelle«) gekuppelt wird, die damit geringe
Meßwertänderungen mit gegenüber der ersten Welle, der »Grobwelle«, zehnfacher Genauigkeit
wiedergibt.
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f e nach dem technischen Anwendungsgebiet tragen beide Wellen entweder
Zeiger, die über kreisförmigen Skalen spielen, oder Zahlentrommeln und feststehende
Anzeigemittel, so daß die jeweils eingestellten Meßwerte abgelesen werden können;
oder sie tragen Typenräder zum Abdruck der Meßwerte auf einem Registrierstreifen.
In anderen Fällen sitzen auf den Wellen kollektorähnliche Gebilde mit Kontaktsegmenten,
die unter feststehenden Kontaktbürsten gleiten, oder Kontaktwalzen, die mittels
Schaltnocken längs ihres Umfanges räumlich festliegende Kontakte betätigen. Durch
die zuletzt genannten Anordnungen werden verschiedenen Meßwerten verschiedene Kombinationen
offener und geschlossener elektrischer Stromkreise zugeordnet, wie es zur Nachbildung
von Meß- oder Zahlenwerten in elektrische Größen, auch beispielsweise zur Fernübertragung
nach einem dualen, mehrstelligen Code, erforderlich ist; die Aufteilung in Grob-
und Feinwerte dient hierbei nur noch dem Zweck, möglichst viele diskrete Werte übertragen
zu können, ohne übermäßig große Durchmesser der Kollektoren oder Schaltwalzen anwenden
zu müssen, weshalb .dann meistens an Stelle eines dekadischen ein höheres Übersetzungsverhältnis
der beiden Wellen .gewählt wird.
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Beide Wellen würden nun bei stetig arbeitendem l_fibersetzungsgetriebe
und bei sich stetig änderndem Meßwert von dem Meßfühler oder Einstellorgan stetig
und - bei sich langsam änderndem Meßwert - sogar kriechend verstellt und daher sehr
oft für die Abtastung durch Abdruck oder Kontaktabnahme ungeeignete Zwischenstellungen
einnehmen. Unter bewußter geringfügiger Beschränkung der Meßgenauigkeit mindestens
während der Zeit des Abdruckes oder der Kontaktabtastung werden daher die Einstellmöglichkeiten
beider Wellen auf eine Anzahl diskreter, zum Abdruck oder zur Kontaktabnahme geeigneter
Einstellungen (Stufen) beschränkt. Auch wenn die Meßwerte nur abgelesen werden sollen,
ist es oft erwünscht, Zwischenstellungen der Wellen - insbesondere solche .der Grobwelle
- zu vermeiden. Bei einer stufenweisen Einstellung der Grobwelle muß außerdem dafür
gesorgt werden, daß die Grobwelle nur dann einen Stufenschritt ausführt, wenn die
Feinwelle eine Umdrehung vollendet, d. h. wenn die Feinwelle von der letzten Stufe
einer eben vollendeten auf die erste Stufe der neu beginnenden Umdrehung übergeht.
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Um diese Forderungen zu erfüllen, ist es bekannt, an der Feinwelle
eine beispielsweise aus Rastrad und Rastklinke bestehende Rasteinrichtung anzuordnen,
welche bei ihrem Einfallen die Feinwelle entgegen der Einstellkraft des Meßfühlers
oder Einstellorgans, oder unter Ausnutzung eines vorhandenen Spieles in eine der
gerade eingenommenen Stellung nächstbenachharte, zum Abdruck oder zur Kontaktabnahme
geeignete (oder zur Ablesung bequemere) Stellung einholt und dort festhält. Um die
den Meßgrößen entsprechende freie Einstellung der Wellen im übrigen nicht zu behindern,
hat man diese Rasteinrichtung elektromagnetisch steuerbar ausgebildet und sie nur
im Augenblick der Abnahme des Meßwertes einfallen lassen. Aus demselben Grund werden
bei Ausführungsformen, bei denen die Meßwerte an den Wellen durch elektrische Kontakte
(Kollektoren mit Schleifbürsten oder nockenbetätigte Federkontakte) abgetastet werden,
auch die Schleifbürsen oder Federkontakte nur während der Kontaktabnahme mit den
Wellen in Berührung bzw. in ihre Arbeitsstellung gebracht und in der übrigen Zeit
abgehoben. Da ferner bei stetig arbeitendem Übersetzungsgetriebe zwischen beiden
W e1-len
die Stufeneinstellung der Grobwelle in der oben geforderten
Weise nicht möglich erschien, wurde zur Übersetzung der beiden Wellen an Stelle
eines stetigen ein unstetig arbeitendes, nach Art der Maltesergetriebe oder der
bei mechanischen Rechen- oder Zählwerken üblichen »Zehneriibertragung« ausgebildetes
Getriebe verwendet, bei dem die beiden `Fellen nur während des Überganges der Feinwelle
von der letzten Stufe einer Umdrehung auf die erste Stufe der nächsten Umdrehung
kraftschlüssig gekuppelt waren. Der Antrieb durch den 1leßfühler oder das Einstellorgan
mußte hierbei über die Feinwelle geschehen.
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Die Verwendung eines unstetig arbeitenden Übersetzungsgetriebes zwischen
Grob- und Feinwelle hat aber den Nachteil, daß das zur Verstellung beider Wellen
erforderliche Drehmoment während einer Umdrehung der Feinwelle unstetig verläuft,
indem es heim @Virl;samwerden des Übersetzungsgetriebes infolge Erhöhung der Reibungs-
und Beschleunigungskräfte vorübergehend beträchtlich ansteigt. Dieser Umstand ist
besonders dann störend, wenn der 1VIeßfühler oder das Umwandlungsglied kein großes
Drehmoment aufzubringen vermag, so daß - obwohl die Vorrichtung über die Feinwelle
angetrieben wird und etwaige Abnahmekontakte abgehoben sind - die Gefahr besteht,
daß in einer solchen Mergangsstellung die lleßwerte verfälscht werden oder gar die
Vorrichtung hängenbleibt.
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Diese Nachteile sind bereits vermieden bei bekannten Einrichtungen
ähnlicher Art, bei denen die Grobwelle und die Feinwelle durch ein stetig arbeitendes
t hersetzungsgetriebe - meist eine Zahnradübersetzung - gekuppelt sind und sowohl
die Grob- als auch die Feinwelle durch einfallende Rasteinrichtungen in diskrete
Winkelstellungen eingeholt werden. Dies ist dadurch ermöglicht, daß in das Übersetzungsgetriebe
ein elastisches Glied eingeschaltet ist, welches geringfügige Verdrehungen der Grobwelle
gegenüber der Feinwelle zuläßt. Die Rasteinrichtung an der Grobwelle ist verstellbar
ausgebildet und wird durch die Feinwelle so gesteuert, daß die Grobwelle immer dann
um einen Stufenschritt vorrückt. wenn die Feinwelle eine Umdrehung vollendet, die
Feinanzeige also durch den Wert \Tull geht (Nulldurchgang).
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Bei den bisher bekannten Konstruktionen wurde die wahlweise bei zwei
benachbarten Stellungen einfallende Rasteinrichtung an der Grobwelle durch die Feinwelle
auf rein mechanischem Wege mittels Nokken und Hebelübertragung gesteuert. Dieser
Steuermechanismus setzt hohe Präzisionsarbeit voraus und ist selbst dann nur vollkommen
betriebssicher auszuführen, wenn sich das Grob- und das Feinrastrad in unmittelbarer
Nachbarschaft befinden, so daß keine langen und verwickelten Hebelübertragungswege
erl# sind. Bei den bekannten Konstruktionen waren daher Grob- und Feinrastrad in
unmittelbarer Nachbarschaft konzentrisch gelaert.
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Die Efindung vermeidet auch' diese Nachteile. Erfindungsgemäß dienen
zur Rastung der Grobwelle zwei getrennte elektromagnetisch betätigte Rasteinrichtungen,
von denen durch Umschalten der Stromversorgung der Elektromagnete mittels eines
von der Feinwelle betätigten Steuerkontaktes jeweils nur eine zur Wirkung gebracht
wird und welche beide in solchen Einstellungen der Grobwelle, bei denen sich die
Feinwelle in der Nähe ihrer \ulldurchgangsstellung befindet, so gegeneinander versetzt
arbeiten, daß sie bei ihrem Wirksamwerden die Grobwelle in zwei verschiedene. sich
um genau einen Grobstufenschritt unterscheidende Winkeleinstellungen einholen. Zweckmäßig
ist die Anordnung dabei so getroffen, daß der von der Feinwelle betätigte Steuerkontakt
die Umschaltung der Stromzufuhr zu den Elektromagneten der Rasteinrichtungen an
der Grobwelle nach einer weiteren Verdrehung der Feinwelle um etwa 180° wieder rückgängig
macht.
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Die Erfindung ist an Hand der schematischen Zeichnungen erläutert.
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Von den beiden, durch ein stetig arbeitendes Übersetzungsgetriebe
gekuppelten Wellen - wobei in das L'bersetzungsgetriebe noch ein elastisches Kupplungsglied
eingeschaltet zu denken ist - sind in Abb. 1 nur die beiden Stirnseiten 1 und 2
sichtbar, und zwar soll 1 die Stirnseite der Grobwelle und 2 diejenige der Feinwelle
bezeichnen. Beide Wellen tragen zur Einrastung in ihre Stufen Rastzahnräder 3 und
4. An dem Rastrad 3 der Grobwelle 1 sind zwei Rastrollen 5 und 5' mit ihren Hebeln
6, 6', Lagern 7, 7' und Elektromagneten 8, 8' angeordnet.
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Wie dargestellt, arbeiten diese beiden Ra-teinrichtungen versetzt
gegeneinander, und zwar würde in der dargestellten Stellung des Rastrades 3 die
Rastrolle 5' bei ihrem Einfallen die Welle 1 etwa um eine halbe Stufenbreite in
der Richtung, die Rastrolle 5 dagegen um ungefähr denselben Betrag entgegen der
Richtung des eingezeichneten Pfeiles verstellen, wobei die Anordnung noch so bemessen
ist, daß die in beiden Fällen erreichten Raststellungen der Welle 1 sich genau um
eine Stufe unterscheiden, daß aber auch Zwischenstellungen der Welle 1 bzw. des
Rastrades 3 möglich sind, wo die Rastrollen 5 und 5' bei wahlweisem Einfallen die
Welle 1 in genau dieselbe Stellung einrasten. Von den beiden Rastrollen 5 und 5'
wird immer nur die eine zum Einfallen gebracht. Welche der beiden Rastrollen einfällt,
wird von der Stellung der Feinwelle bestimmt: In der dargestellten Stellung schaltet
die mit der Feinwelle umlaufende Kontaktbürste 20. die auf zwei aneinanderschließenden,
halbkreisförmigen und feststehenden Kontaktsegmenten 21 und 22 schleift, deren eine
Trennfuge sie gerade überschreitet. bei Bewegung in Pfeilrichtung die Stromzufuhr
von dem Elektromagneten 8 auf den Elektromagneten 8' um, während gleichzeitig die
Feinwelle 2 von der letzten Stellung einer eben vollendeten Umdrehung, wo sie mit
Zahnlücke 13 einzurasten hätte, übergeht auf die erste Stellung der neuentTmdrehung,
der die Zahnlücke 14 zugeordnet ist. Wird nun in der dargestellten Augenblicksstellung
der Wellen die Rasteinrichtung betätigt und fällt die Rastrolle 9 noch in die Zahnlücke
13 ein, so gelangt die Kontaktbürste 20 auf das Kontaktsegment 21, und nach Schließung
der Stromkreise spricht der Elektromagnet 8 an, bringt die Rastrolle 5 zum Einfallen
und holt dadurch die Grobwelle 1 mit Sicherheit noch zur Einrastung in die Zahnlücke
23 der vorhergehenden Stufe zurück. Rastet die Rastrolle 9 der Feinwelle dagegen
in die Zahnlücke 14 ein, so gelangt die Kontaktbürste 20 auf das Kontaktsegment
22, und bei Schließung der Stromkreise spricht statt des Elektromagneten 8 der Elektromagnet
8' an, und die Rastrolle 5' holt die Grobwelle 1 mit Sicherheit in die nächstfolgende
Stufe (Zahnlücke 24) ein. Entsprechende Überlegungen gelten, wenn sich beide Wellen
in der umgekehrten Richtung verdrehen.
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Wie aus der Zeichnung im einzelnen nicht ersichtlich ist, gelangt
die Kontaktbürste 20 bei weiterer Verdrehung der Feinwelle 2 dann, wenn die Rastrollen
5 und 5' beim Einfallen mit Sicherheit dieselbe Drehwinkelstellung der Grobwelle
1 hervorrufen, also etwa nach einer halben Umdrehung der Feinwelle, durch Überschreiten
einer Trennfuge wieder von dem
Kontaktsegment 22 auf das Kontaktsegment
21. Im übrigen ist durch Anordnung eines Kontaktes 18 und eines von dem Arm der
Rastrolle 9 der Feinwelle betätigten Nockens 19 dafür gesorgt, daß beim Einlegen
des Schalters 17 zuerst der Elektromagnet 12 für die Rastung der Feinwelle anspricht
und erst nach dem Einfallen dieser Rastung der Elektromagnet 8 oder der Elektromagnet
8' zur Rastung der Grobwelle erregt wird.
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Die Abb. 2 stellt die Gesamtansicht einer Einrichtung, wie sie der
Abb. 1 als Ausführungsbeispiel zugrunde liegt, in grobschematischer Darstellung
dar. Gleiche Teile in beiden Abbildungen sind mit denselben Bezugszeichen versehen.
Darüber hinaus läßt diese Abbildung noch das aus den Zahnrädern 25, 26, 27, 28 gebildete,
stetig arbeitende Übersetzungsgetriebe zwischen den Wellen 1 und 2 erkennen, in
welches eine für beide Drehrichtungen elastische Federkupplung 29 eingeschaltet
ist. Zur elektrischen Kontaktabtastung tragen Grob- und Feinwelle je eine Stachelwalze
30 bzw. 31, die je nach Einstellung die an ihren Umfängen angeordneten Kontakte
32 bzw. 33 in irgendeiner Kombination öffnen oder schließen. An Stelle der Kontaktbürste
20 in Abb. 1 ist hier ein Umschaltkontakt 34 angeordnet, der durch den Nockeilwulst
35 am Rastrad 4 der Feinwelle gesteuert wird und während einer halben Umdrehung
der Feinwelle den Elektroinagneten 8' und während der anderen halben Umdrehung den
Elektromagneten 8 zum Anschluß all die Spannungsquelle T' über die Kontakte 17 und
18 vorbereitet.
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Es verstellt sich, daß die bauliche Verwirklichung des Erfindungsgedankens
nicht an die in dem Beispiel dargestellte Form gebunden ist. So könnte die doppelte
Rastung der Grobwelle auch dadurch verwirklicht werden, daß die beiden Rastrollen
oder -klinken in zwei verschiedene auf der Grobwelle sitzende Rastzahnräder einfallen,
deren Zähne verschiedene Form aufweisen, oder dadurch, daß nur eine Rastrolle oder
-klinke wahlweise, d. h. elektromagnetisch gesteuert, in das eine oder andere der
beiden Rastzahnräder zum Einfallen gebracht wird; wenn nur erreicht wird, daß Stellungen
der Grobwelle möglich sind, bei denen die Wirkung der einen Rastung eine Einstellung
ergibt, die sich von derjenigen beim Einfallen der anderen Rastung genau um eine
Stufe unterscheidet (kritische Stellungen), und solche Stellungen (Zwischenstellungen),
bei denen beide Rastungen beim Einfallen zur Einstellung derselben Stufe führen
würden.
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Der Erfindungsgedanke ist auch anwendbar, wenn die Meßwerte anstatt
auf zwei, auf drei oder mehr Wellen aufgeteilt werden. wenn also an die Grob-oder
an die Feinwelle weitere Wellen unter nochmaliger Über- oder Untersetzung angeschlossen
sind, an denen die hIeßwerte in noch gröberen bzw. noch feineren Stufen abgelesen
oder abgetastet werden sollen. Wäre beispielsweise an die Grobwelle in dem Ausführungsbeispiel
noch eine weitere, langsamer laufende Welle über ein Untersetzungsgetriebe angekuppelt,
an der die :Vleßwerte in noch gröberen Stufen abgelesen oder abgetastet werden sollen,
so wäre im Sinne der Erfindung die bisherige Grobwelle als Feinwelle und die neu
hinzugefügte Welle als Grobwelle aufzufassen und die erfinderische Lehre in unveränderter
Form anzuwenden.
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Schließlich ist die Erfindung auch nicht darauf beschränkt, daß es
sich bei den abzulesenden oder abzutastenden Werten um Zahlenwerte handelt und die
Verstellung der Wellen durch einen -Ießfühler vorgenommen wird. Besonders dann,
wenn die Stellungen beider Wellen durch elektrische Kontakte abgetastet werden,
kann es sich beispielsweise darum handeln, durch ein Einstellorgan vorgegebene Drehwinkelgrößen
in möglichst feiner Abstufung in diskrete Kontaktkombinationen für die Zwecke der
Nachrichten-oder Kommandoiibermittlung zu verwandeln.