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Potentiometer Die Erfindung betrifft ein Potentiometer mit einem zylindrischen
Gehäuse, einem schraubenlinienförmigen Widerstandselement und einer zentralen Betätigungsachse
mit einem Rotorblock, der einen Kontaktträger mit dem Schleifkontakt und einer Führungseinrichtung
enthält, die an dem Widerstandselement anliegt.
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Mit der Erfindung soll ein Potentiometer geschaffen werden, bei dem
jeglicher toter Gang, auch bei Abnutzung und unter wechselnden Temperaturen, vermieden
ist. Ferner soll eine leichte Einstellbarkeit bzw. Drehbarkeit der Gehäusedeckel
mit den Anschlägen und ihre Arretierbarkeit mit Hilfe eines Spannringes und von
Spannschrauben erreicht werden.
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Zur Erreichtung dieses Zieles ist das erfindungsgemäße Potentiometer
so ausgebildet, daß der Kontaktträger zwei Flächen hat, die parallel zur Betätigungsachse
liegen und in gleicher Weise geneigt sind in bezug auf eine durch ihre Schnittlinie
gelegte Radialebene und die an entsprechenden Flächen des Rotorblockes unter der
Einwirkung eines Druckes anliegen, der von dem am Kontaktträger befestigten und
am Widerstandselement federnd anliegenden Schleifkontakt ausgeübt wird.
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In den Zeichnungen ist eine bevorzugte Ausführung dargestellt, die
in der Beschreibung beschrieben ist, die jedoch nur als Erläuterungsbeispiel zu
werten ist. In den Zeichnungen ist Fig. 1 ein Längsschnitt einer bevorzugten Ausführung
des Potentiometers, Fig. 2 ein Schnitt nach Linie 2-2 der Fig. 1, Fig. 3 ein Schnitt
nach Linie 3-3 der Fig. 1, Fig. 4 ein Schnitt nach Linie 4-4 der Fig. 1, Fig. 5
ein Schnitt nach Linie 5-5 der Fig. 1, Fig. 6 ein Teilschnitt nach Linie 6-6 der
Fig. 5, Fig. 7 ein Teilschnitt nach Linie 7-7 der Fig. 4, Fig. 8 ein Teilschnitt
nach Linie 8-8 der Fig. 4, Fig. 9 ein Teilschnitt nach Linie 9-9 der Fig. 3, Fig.
10 eine vergrößerte Draufsicht auf den bei der Ausführung nach Fig. 1 verwendeten
Kontaktträger, und Fig. 11 ist ein Schnitt nach Linie 11-11 der Fig. 10. Das dargestellte
Potentiometer hat ein Gehäuse 20 aus einem Gehäusemantel 21 und einem Deckel 22,
wobei der Gehäusemante121 vorzugsweise aus einem elektrischen Isoliermaterial hergestellt
ist. Eine Schraubenlinienwicklung 23 ist in einer Schraubenliniennut 24 in der Innenfläche
des Gehäusemantels 21 befestigt. Die Wicklung 23 besteht vorzugsweise aus einem
die Trägerwicklung bildenden Kern 25 und einem auf diesen gewickelten Widerstandsdraht
26. In dem Gehäusemantel 21 befestigte Klemmen 27 und 28 bilden die Außenverbindungen
zu der innerhalb des Gehäusemantels 21 angebrachten Wicklung. Jede Klemme besteht
aus einem Einsatz 30, der in eine Bohrung 31 des Gehäusemantels 21 eingepreßt ist,
ferner aus einem U-förmigen Bügel 32 und aus einer hohlen Schraube 33, die den Bügel
32 an den Einsatz 30 klemmt. Eine Leitung wird von der innerhalb des Gehäusemantels
befindlichen Wicklung durch die hohle Schraube hindurchgeführt und wird mit einer
der Ösen des Klemmenansatzes verlötet.
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Eine an dem offenen Ende des Gehäusemantels 21 befindliche, nach innen
weisende Schulter 36 begrenzt eine Ringnut 37, in der ein Ring 38 (Fig. 1 und 5)
drehbar gelagert ist. Eine bevorzugte Ausführung des Ringes 38 ist in Fig. 5 dargestellt.
Der Ring 38 ist ein üblicher Innensprengring mit einer an jedem Ende gelegenen Bohrung
40 zum Einsetzen eines Druckwerkzeuges, daß den Ring zusammendrückt, so daß er in
die Innennut 37 eingesetzt werden kann. Im Ring 38 sind außerdem drei im gleichen
Abstand voneinander angebrachte Gewindebohrungen 41 vorhanden.
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Der Deckel 22 ist so ausgeführt, daß er in das offene Ende des Gehäusemantels
21 drehbar eingreift. Deckel 22 hat vorzugsweise einen Vorsprung 44, der in die
von der Schulter 36 des Gehäusemantels 21 umschlossene Zone ragt. Einrichtungen
sind vorhanden, die den Ring 38 am Deckel 22 so. befestigen, daß die Schulter 36
zwischen Ring und Deckel liegt. Schrauben 45 durchsetzen im Deckel 22 befindliche
Bohrungen 46 und sind in Gewindebohrungen 41 des Ringes 38 eingeschraubt. Beim Einschrauben
der Schrauben 45 werden Ring 38 und Deckel 22 gegeneinandergezogen, wobei die Schulter
36 zwischen beiden Teilen liegt. Nach dem
Zusammensetzen des Gehäuses
können also die Relativstellungen des Gehäusemantels 21 und des Deckels
22 dadurch eingestellt werden, daß ein geringes Lockern der Schrauben 45
erfolgt, daß dann der eine Bauteil relativ zum anderen Bauteil gedreht wird und
daß dann die Schrauben wieder festgezogen werden. Es wird auf diese Weise eine schnelle
und sichere Übereinstimmung des Gehäusemantels und des Deckels erhalten, ohne daß
ein Auseinandernehmen des Gehäuses erforderlich ist oder ohne daß Gewindebohrungen
im Gehäusemantel vorhanden sein müssen. Ein derartiger Deckelaufbau kann gewünschtenfalls
an nur einem Ende oder aber an beiden Enden des Gehäuses verwendet werden.
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Das Gehäuse 20 kann auf einer Platte 49 befestigt werden, indem ein
Vorsprung 50 des Deckels 22 in eine in der Platte 49 befindliche Bohrung 51 eingesetzt
und der Deckel an der Platte 49 mit Haltern 52 festgeklemmt wird, die sich an eine
Schulter 53 des Deckels anlegen. Bei dieser Lagerungsart kann die Winkelstellung
des Gehäusemantels 21 relativ zum Deckel 22 und zur Platte 49 ohne Störung der Lagerung
des Gehäuses 20 auf der Platte 49 eingestellt werden.
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Das Gehäuse 20 kann aber auch auf einer Platte 56 dadurch gelagert
werden, daß der Vorsprung 50 des Deckels 22 in eine Vertiefung 57 der Platte 56
eingesetzt wird und die Bohrungen 59 der Platte sowie die Bohrungen 46 des Deckels
durchsetzende Schrauben 58 in den Ring 38 eingeschraubt werden.
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Auf der Achse der schraubenlinienförmigen Wicklung 23 ist im Gehäuse
20 eine Welle 62 mittels eines in dem einen Ende 64 des Gehäuses 20 vorhandenen
Lagers 63 und mittels eines in dem Deckel 22 vorhandenen Lagers 65 gelagert. Lager
65, Welle 62 und Deckel 22 werden mittels eines innenliegenden Sprengringes 66 und
eines außenliegenden Sprengringes 67 zusammengehalten.
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Auf Welle 62 ist ein Rotorblock 70 befestigt, der sich mit der Welle
62 dreht. Ein Kontaktträger 71 verschiebt sich auf dem Rotorblock 70 parallel zur
Drehachse der Welle 62. Der Kontaktträger 71 weist eine Vorrichtung auf, die in
die Windungen der Wicklung 23 eingreift, um den Kontaktträger 71 bei der Drehung
der Welle 62 längs des Rotorblockes 70 zu verschieben. Rotorblock 70 ist vorzugsweise
als ein offener rechteckiger Rahmen (Fig.1) mit von der Welle 62 auf Abstand stehenden
parallelen Stegen 72 und 73 und mit parallelen Stegen 74 und 75 ausgeführt, die
fluchtende Bohrungen zur Aufnahme der Welle 62 haben. Rotorblock 70 ist auf der
Welle 62 mittels eines Splintes 76 befestigt, der in ausgerichtete Bohrungen der
Welle 62 und des Steges 75 eingesetzt ist.
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Steg 72 des Rotorblockes 70 hat glatte Wände 79, 80, die in Ebenen
angeordnet sind, welche sich auf einer parallel zur Achse der Welle 62 verlaufenden
Linie schneiden. Kontaktträger 71 hat entsprechend angeordnete glatte Wände 81,
82 (Fig. 11), die an den Wänden 79, 80 des Steges anliegen. Die Wände 79 und 80
des Steges 72 dienen als Führungsnut für den Kontaktträger 71 und konvergieren vorzugsweise
zu der den Rotor tragenden Welle 62.
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Ein biegsamer Kontakt 85, der sich elektrisch leitend an die Windungen
der Wicklung 23 anlegt, wird auf dem Kontaktträger 71 in zweckdienlicher Weise getragen,
beispielsweise dadurch, daß der Kontakt durch eine Punktschweißung mit einem Kontaktstreifen
86 verbunden ist, der mittels eines Nietes 87 (Fig. 10 und 11) am Kontaktträger
71 befestigt wurde. Eine bevorzugte Ausführung für den Führungseingriff zwischen
Kontaktträger 71 und den Windungen der Wicklung 23 besteht in parallelen
Rippen 88, 89 aus Isoliermaterial, die sich vom Kontaktträger 71 nach außen erstrecken
und sich an die Seiten derjenigen Windung anlegen, an die der Kontakt 85 anliegt.
Die Rippen 88, 89 sind entsprechend dem Steigungswinkel der Hauptwicklung schräg
gestellt, damit eine bessere Ausrichtung mit den Windungen der Wicklung (Fig. 10)
erfolgt.
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Befindet sich der Kontaktträger 71 in der Führungsnut des Rotorblockes
70 und liegt der biegsame Kontakt 85 an einer Windung der Wicklung 23 in der in
Fig. 1 dargestellten Weise an, dann drückt der biegsame Kontakt 85 die Wände 81,
82 des Kontaktträger 71 an die Wände 79, 80 der Führungsnut. Da die Ebenen dieser
Wände unter den gleichen Winkeln konvergieren, legt sich der Kontaktträger 71 ständig
an den Rotorblock 70 an, und zwar ohne einen mechanischen toten Gang oder ein seitliches
Spiel längs der Achse der eigentlichen Widerstandswicklung 26. Dieses erwünschte
Anlegen wird ohne jedes Verklemmen auch dann aufrechterhalten, wenn die Teile einem
hohen Verschleiß unterworfen und hohen Temperaturen ausgesetzt sind.
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In Potentiometern mit schraubenlinienförmigetn Widerstandselement
sind für gewöhnlich Anschläge vorhanden, die die Bewegung des Kontaktes auf den
Windungen der Wicklung begrenzen. Bei der dargestellten Ausführung ist im Deckel
22 ein nach innen ragender Zapfen 92 befestigt, der als der eine Anschlag dient,
während in der Stirnwand 64 des Gehäuses 20 ein Anguß 93 vorhanden ist, der als
zweiter Anschlag dient. Auf den entgegengesetzten Seiten des Kontaktträgers 71 sind
Anschlagflächen 94 und 95 vorhanden, von denen die Anschlagflächen 94 parallel zur
Wand 81 und die Anschlagfläche 95 parallel zur Wand 82 gerichtet ist. An dem einen
Ende der Bewegungsbahn legt sich die Anschlagfläche 95 an den Anguß 93. Am anderen
Ende der Bewegungsbahn legt sich die Anschlagfläche 94 an den Zapfen 92. Infolge
der Parallellage der Oberflächen des Kontaktträgers 71 wirken die Anschläge so,
daß keine Bewegung des Kontaktträgers relativ zum Rotorblock oder zur Wicklung 23
beim Anlegen an einen Anschlag stattfinden kann, so daß infolgedessen eine zweite
Ursache eines mechanischen toten Ganges ausgeschaltet ist. Bei dieser Ausführung
entsteht ein widerstandsfähigerer Aufbau, da die beim Anschlagen auftretenden Kräfte
nicht Scherkräfte, sondern Druckkräfte sind.
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Die beschriebene Winkelverstellung des Deckels und des Gehäusemantels
ermöglicht eine genaue Aufstellung der Anschläge 92, 93 nach dem Zusammensetzen
des Instrumentes, da der Anschlag 92 im Deckel 22 untergebracht ist.
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Der äußere elektrische Anschluß zum Schleifkontakt 85 erfolgt über
einen Schleifring 98, einen Schleifringarm 99 und eine biegsame Leitung 100. Schleifring
98 hat eine lange Zunge 101, einen Ringabschnitt 102 und vier Ansätze 103, die sich
vom Umfang des Ringabschnittes 102 nach außen erstrecken. Der Schleifring besteht
vorzugsweise aus einem einzigen flachen Zuschnitt aus elektrisch leitendem Metall
und ist in das Gehäuse dadurch eingesetzt, daß die Zunge 101 nach außen durch einen
radialen Schlitz 104 des Gehäusemantels 21 hindurchgeschoben und dann der Ringabschnitt
102 in den Raum eingepreßt wird, der von einer im Stirnende 64 des Gehäuses 20 vorhandenen
Ringschulter 105 umgeben wird. Die Ansätze 103 ragen nach außen (Fig. 1 und 7),
legen sich
an die Innenfläche der Schulter 105 und befestigen den
Schleifring in seiner Stellung. Zwischen den Enden der Zunge 101 ist vorzugsweise
eine Rinne 106 gebildet, die einen Schiebesitz im Schlitz 104 herstellt. Rinne 106
der Zunge 101 schließt den Schlitz 104 wirksam ab und hebt auch die Eigenfrequenz
des Aufbaus, so daß die Empfindlichkeit des Schleifringaufbaus gegen Vibrationen
verringert wird.
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Schleifringarm 99 weist einen Block 108 aus Isoliermaterial, der nahe
dem Steg 73 mit einer Schraube 109 auf dem Rotorblock 70 gelagert ist, ferner einen
in den Block 108 eingegossenen Leitstreifen 110 und einen Federkontakt 111 auf,
der an dem Leitstreifen 110 angelötet ist. Der Kontakt 111 hat zwei Finger 112 mit
Kontaktstellen 113, die sich an eine auf dem konzentrisch mit der Welle 62 verlaufenden
Schleifring 98 befindliche Bahn anlegen. Das erste Ende des biegsamen Leiters 100
ist an den Kontaktstreifen 110 des Schleifringarmes angelötet, während das andere
Ende an den Kontaktstreifen 86 des Kontaktträgers 71 angelötet ist. Der biegsame
Leiter 100 verläuft von der einen Klemme des Rotorblockes 70 am Schleifringarm über
den offenen Rotorblock und um die Welle zur anderen Klemme des Rotorblockes am Kontaktträger,
wie in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellt. Bei der Bewegung des Kontaktträgers von
dem einen Ende zum anderen Ende des Rotorblockes wird also der biegsame Leiter 100
innerhalb der Umgrenzungen des Rotorblockes gehalten und kann daher nicht in unbeabsichtigte
Berührung mit der Wicklung oder dem Gehäuse kommen.
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Bei Verwendung der hier beschriebenen Ausführung ist es möglich, lange'
Kriechstromstrecken zwischen den verschiedene Spannungen aufweisenden Elementen
des Instrumentes zu erhalten, so daß die Kriechstrecken einen hohen Widerstand und
eine hohe Durchschlagsspannung haben. Beispielsweise kann der Schleifringblock 108,
der an einer Ecke des Rotorblockes mittels einer einzigen Schraube befestigt ist,
mit langen Leisten 116 aus Isoliermaterial versehen sein, die um den Rotorblock
fassen und eine lange Kriechstrecke zwischen dem Leiterstreifen 110 und dem Rotorblock
70 bilden. In gleicher Weise kann der Kontaktträger 71 Flansche 117 haben, die sich
über die Kanten der in dem Rotorblock 70 vorhandenen Führungsnut erstrecken und
eine lange elektrische Kriechstrecke zwischen dem Leitstreifen 86 auf dem Kontaktträger
71 und dem Rotorblock 70 bilden. Aus dem gleichen Grund kann der Schleifring 98
in einer ringförmigen Ausnehmung im Stirnende 64 des Gehäuses mit einer langen Schulter
118 aufgestellt werden, die den Schleifring von dem Lager 63 (Fig. 1) trennt.