DE1202994B

DE1202994B - Measuring mechanism with a tape-supported rotating system

Info

Publication number: DE1202994B
Application number: DEL34801A
Authority: DE
Inventors: Bertold Krueger; Dipl-Ing Karl Heinz Zeitz
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1959-11-26
Filing date: 1959-11-26
Publication date: 1965-10-14

Description

Meßwerk mit bandgehaltertem drehbeweglichem System Meßwerke mit Bandaufhängung des beweglichen Systems haben neben ihren Vorteilen, wie hoher Empfindlichkeit, Robustheit und langer Lebensdauer der Lagerung, einen wesentlichen Nachteil, der in der Neigung zu Schwingungen des beweglichen Systems liegt. Abweichend zu den Meßwerken mit Spitzenlagerung können sich hierbei bedingt durch die federnde Halterung des Spannbandes drei verschiedene Arten von Schwingungen einstellen, einmal die axiale Schwingung, bei welcher das bewegliche System entlang der Meßwerkachse ausschlägt, zum anderen die radiale Schwingung, bei welcher das bewegliche System als Ganzes eine radiale Auslenkung erfährt, und schließlich noch die Nickschwingung, bei welcher die beiden am Spannband befestigten Enden des beweglichen Systems in entgegengesetzter radialer Richtung pendeln. Diese Schwingungsempfindlichkeit konnte zwar kein Hindernis für den Einbau solcher Meßwerke in Laboratoriumsmeßinstrumente bedeuten, jedoch ließ sie ein Vordringen derselben in den Bereich der Betriebsmeßinstrumente nur bedingt zu. Dieser Weg wurde erst frei, als die Meßwerke mit Abfängern ausgestattet wurden, die beispielsweise aus einer am Meßwerkgehäuse fest angeordneten Buchse und einem am beweglichen System vorgesehenen und von der Buchse umschlossenen Zapfen bestehen. Da B etriebsmeßinstrumente aber vorzugsweise mit waagerechter Achsanordnung gefordert sind, war infolge des Durchhangs des beweglichen Systems Buchse und Zapfen mit solchem Spiel zu versehen, daß insbesondere die Nickschwingungen nicht oder nur in geringem Maße ausgeschaltet wurden. Solche Nickschwingungen treten jedoch bei Messungen oder Registrierungen z. B. mittels des Punktschreibers störend in Erscheinung und können zu Verfälschungen der Anzeige bzw. zu Schwierigkeiten bei der Registrierung führen.Measuring mechanism with tape-supported rotating system. Measuring mechanisms with belt suspension of the moving system have advantages such as high sensitivity, Robustness and long life of the storage, a major disadvantage that lies in the tendency to vibrations of the moving system. Deviating from the Measuring units with tip bearings can be caused by the resilient holder set three different types of vibrations on the tensioning band, once the axial oscillation in which the moving system deflects along the axis of the measuring mechanism, on the other hand the radial oscillation, in which the moving system as a whole experiences a radial deflection, and finally the pitching oscillation at which the two ends of the movable system attached to the tension band in opposite directions commute in the radial direction. This sensitivity to vibrations could not be an obstacle mean for the installation of such measuring units in laboratory measuring instruments, however It only allowed them to penetrate into the realm of industrial measuring instruments conditionally to. This path was only cleared when the measuring units were equipped with interceptors were, for example, from a socket fixedly arranged on the measuring mechanism housing and a pin provided on the movable system and enclosed by the bushing exist. Since industrial measuring instruments, however, preferably with a horizontal axis arrangement are required, was due to the sagging of the moving system socket and pin to be provided with such a game that in particular the pitching vibrations do not or were only switched off to a small extent. However, such pitching vibrations occur for measurements or registrations z. B. by means of the point recorder disturbing in Appearance and can lead to falsification of the display or to difficulties lead to the registration.

Eine bekannte Maßnahme zur Dämpfung der Zeigerschwingungen wird bei elektrischen Meßinstrumenten mit starrer Meßwerkachse und elastischer Kupplung zwischen Meßorgan und beweglichem Anzeigeorgan angewendet. Elektrische Schwingungen werden von dem Anzeigeorgan dadurch ferngehalten, daß die Massen des Meßorgans und des Anzeigeorgans mit den dazugehörigen Torsionsfedern als miteinander gekoppelte mechanische Schwingungssysteme ausgebildet sind. Die Schwingungsdauer der Systeme ist so abgestimmt, daß das Anzeigeorgan gewisse periodische Schwingungen nur vermindert mitmacht. Diese bekannte Dämpfungsmaßnahme erfordert zwei getrennt drehbar gelagerte Organe und ist deshalb auf Meßinstrumente mit Spannbandlagerung nicht anwendbar. Außerdem ist nachteilig, daß Nickschwingungen, die besonders bei Registriergeräten stören, damit nicht zu vermindern sind. A known measure for damping the pointer vibrations is at electrical measuring instruments with rigid measuring mechanism axis and elastic coupling between Measuring organ and mobile display organ applied. Electric vibrations will be kept away from the display organ in that the masses of the measuring organ and the Display organ with the associated torsion springs as coupled mechanical Vibration systems are formed. The period of oscillation of the systems is coordinated in such a way that that the display organ participates in certain periodic oscillations only to a lesser extent. These known damping measure requires two separately rotatably mounted organs and is therefore not applicable to measuring instruments with strap bearings. Also is disadvantageous that pitching vibrations, which are particularly disturbing in recording devices, with it cannot be reduced.

Mit den gleichen Nachteilen ist eine ähnliche bekannte Anordnung behaftet, bei der ebenfalls die Wellen eines Anzeige- und eines Meßorgans getrennt gelagert und durch eine elastische Kupplung verbunden sind. Die letztere Anordnung weist noch eine zusätzliche lose Kupplung zwischen beiden Organen auf, mit der aber die oben angeführten Nachteile nicht beseitigt sind. A similar known arrangement has the same disadvantages afflicted, in which the shafts of a display and a measuring element are also separated are stored and connected by an elastic coupling. The latter arrangement has an additional loose coupling between the two organs, but with that the disadvantages listed above are not eliminated.

Zum Stand der Technik gehört ferner ein Meßgerät mit einem biegsamen Hebel zur elastischen Kopplung der Systemwelle mit dem selbständig gelagerten Zeiger. The prior art also includes a measuring device with a flexible Lever for the elastic coupling of the system shaft with the independently mounted pointer.

Es ist auch bekannt, in Meßgeräten ein bewegliches Organ, das die Meßgröße in eine Translationsbewegung umsetzt, mittels eines Federelementes mit dem drehbaren Zeiger zu kuppeln. It is also known in measuring devices a movable organ that the Measured variable converted into a translational movement, by means of a spring element with to couple the rotating pointer.

Als elastisches Verbindungsglied zwischen dem Zeiger und dem Drehsystem von Meßgeräten ist bereits eine kurze Blattfeder vorgeschlagen worden, die den Zeiger unmittelbar mit dem Drehsystem verbindet. Diese Blattfeder allein dämpft aber Schwingungen, insbesondere Nickschwingungen, zwischen dem Zeiger und dem bandgelagerten Drehsystem nicht im gewünschten Maße. As an elastic link between the pointer and the rotating system a short leaf spring has already been proposed by measuring devices, the pointer connects directly to the turning system. This leaf spring alone dampens vibrations, especially pitching vibrations between the pointer and the belt-mounted rotating system not to the desired extent.

Eine weitere bekannte Einrichtung bezweckt eine Dämpfung von Systemschwingungen quer zur Drehachse von Meßinstrumenten mit einem mittels Bänder oder Fäden drehbeweglich gelagertem Systemteil. Another known device aims at damping system vibrations transversely to the axis of rotation of measuring instruments with a rotatable by means of tapes or threads stored system part.

Zu diesem Zweck wird die Reibung zwischen Systemteilen und raumfesten Reibungsflächen ausgenutzt. Eine am drehbeweglichen Systemteil senkrecht zur Drehachse angeordnete Planfläche stützt sich bei dieser Einrichtung auf eine am gerätefesten Teil sitzende, nachgiebige Spitze ab. Auch diese Konstruktion wirkt Nickschwingungen nicht entgegen. Im Gegenteil werden diese Schwingungen eher gefördert, da ein bestimmter Drehpunkt zwischen den beiden Systemteilen vorliegt.For this purpose, the friction between system parts and spatially fixed Friction surfaces exploited. One on the rotatable system part perpendicular to the axis of rotation arranged plane surface supports with this facility on a flexible tip attached to the part that is fixed to the device. This construction also works Not opposing pitching vibrations. On the contrary, these vibrations are more likely to be promoted, because there is a certain pivot point between the two system parts.

Schließlich ist eine Anordnung bekanntgeworden, die unerwünschte Schwingungen eines an Spannbändem aufgehängten, drehbaren Meßsystems in jeder Richtung unterbinden soll, während die Drehbarkeit des Meßsystems unbeeinträchtigt bleiben soll. Dazu sind die Halteteile der Spannbänder so ausgebildet, daß sie mit ihren abgerundeten Kanten die Spannbänder in einem gewissen Abstand vom Befestigungspunkt leicht berühren. Die Energie der unerwünschten Schwingungen wird durch Reibung der Spannbänder an den angerundeten Kanten der Halteteile aufgezehrt. Bei dieser Anordnung ist es nachteilig, daß sich Rückwirkungen der Reibungsstelle auf die funktionsmäßige Drehbewegung des Meßorgans nicht ganz vermeiden lassen. Durch die Abrundung des Halteteiles liegt das Spannband über einen beträchtlichen Teil seiner Länge auf, so daß kein bestimmter gleichbleibender Auflagepunkt vorhanden ist. Da somit auch die wirksame Bandlänge unbestimmt ist, muß mit Einbußen an Meßgenauigkeit und Nullpunktsicherheit gerechnet werden. Finally, an arrangement has become known that is undesirable Vibrations of a rotating measuring system suspended from tensioning straps in every direction should prevent, while the rotatability of the measuring system remain unaffected target. For this purpose, the holding parts of the straps are designed so that they can with their rounded edges the straps at a certain distance from the attachment point lightly touch. The energy of the unwanted vibrations is caused by friction of the Tension straps on the rounded edges of the holding parts used up. With this arrangement it is disadvantageous that there are repercussions of the friction point on the functional Do not allow the measuring element to rotate completely. By rounding off the Holding part, the tensioning strap rests over a considerable part of its length, so that there is no specific constant support point. So there too the effective tape length is indeterminate, this must result in a loss of measurement accuracy and zero point reliability be expected.

Die Erfindung betrifft ein Meßwerk mit bandgelagertem drehbeweglichem System, das eine Einheit aus dem das Drehmoment erfahrenden Meßorgan mit dem dessen Auslenkung zum Zeiger hin übermittelnden Glied bildet und eine mechanische Dämpfungseinrichtung für System schwingungen aufweist, und bei welchem das drehbewegliche System aus zwei schwingungsfähigen Gebilden mit Kopplung über eine elastische Verbindung unter gegenseitiger Dämpfung besteht. Die Erfindung besteht darin, daß zur Dämpfung von Nickschwingungen in Kombination zwischen dem Meßsystem und Bestandteilen der Zeigereinrichtung ein elastisches Verbindungsglied und eine Reibungsdämpfungseinrichtung mit einem ersten Dämpfungsteil angeordnet sind, das an dem einen schwingungsfähigen Gebilde befestigt ist und an dem anderen schwingungsfähigen Gebilde anliegt, derart, daß letzteres Gebilde das zweite mit dem ersten Dämpfungsteil zusammenwirkende Dämpfungsteil enthält. The invention relates to a measuring mechanism with tape-mounted rotatable System that is a unit of the measuring organ that experiences the torque with that of its Deflection to the pointer transmitting member forms and a mechanical damping device for system has vibrations, and in which the rotatable system from two vibratory structures with coupling via an elastic connection below mutual damping exists. The invention consists in that for the attenuation of Nodding vibrations in combination between the measuring system and components of the pointer device an elastic link and a friction damping device having a first damping part are arranged on the one vibratable structure is attached and rests against the other vibratory structure in such a way that the latter structure is the second damping part cooperating with the first damping part contains.

Beim Gegenstand der Erfindung werden die mechanischen Schwingungen, insbesondere die Nickschwingungen und die axialen Schwingungen, am beweglichen System selber in solcher Weise gedämpft daß in manchen Fällen sogar auf die Abfänger verzichtet werden kann, was eine Verbilligung im Materialeinsatz und in der Montage bedeutet. Die Meßgenauigkeit wird durch die Dämpfungseinrichtung nicht beeinträchtigt. In the subject matter of the invention, the mechanical vibrations, especially the pitching vibrations and the axial vibrations on the moving system itself dampened in such a way that in some cases even the interceptor is dispensed with can be, which means a cheaper use of materials and assembly. The measuring accuracy is not impaired by the damping device.

In der Zeichnung sind in sieben Figuren Ausführungsmöglichkeiten der Erfindung nebst Einzelheiten an Hand eines bandgehalterten Drehspulsystems mit senkrechter Achsanordnung näher erläutert. Ein Ausführungsbeispiel ist in F i g. 1 mit einer in F i g. 2 in anderer Ansicht gezeichneten Einzelheit gezeigt. In Fig. 3 wird ein zweites Ausführungsbeispiel mit einer in Fig.4 in anderer Ansicht gezeichneten Einzelheit wiedergegeben. Die Fig. 5 und 7 zeigen weitere Beispiele, während F i g. 6 einen in anderer Ansicht dargestellten Ausschnitt des Beispieles nach Fig. 5 zeigt. In the drawing, there are seven possible figures the invention along with details on the basis of a tape-supported moving coil system vertical axis arrangement explained in more detail. An exemplary embodiment is shown in FIG. 1 with one shown in FIG. 2 shown in another view drawn detail. In Fig. 3 shows a second exemplary embodiment with one shown in a different view in FIG Detail reproduced. FIGS. 5 and 7 show further examples, while F i G. 6 shows a section of the example according to FIG. 5 shows.

In den Fig. 1, 3, 5 und 7 bedeutet 1 ein Drehspulrähmchen, an welchem auf der einen Seite ein Ansatzstück 2 befestigt ist. Das Rähmchen ist an Spannbändern 3 aufgehängt, welche am Systemträger 4 mittels nicht dargestellter Blattfedern gehaltert sind. Das Gewicht eines rohrförmig ausgebildeten Zeigers 5 wird hierbei durch ein Balancegewicht 6 ausgeglichen. In Figs. 1, 3, 5 and 7, 1 means a winding frame on which an extension piece 2 is attached on one side. The frame is on straps 3 suspended, which is held on the system carrier 4 by means of leaf springs, not shown are. The weight of a tubular pointer 5 is here by a Balance weight 6 balanced.

In Fig. 1 ist das Balancegewicht 6 auf einem Balancearm 7 befestigt, welcher seinerseits mit dem Rähmchen 1 fest verbunden ist. Der Zeiger 5 ist mit dem Balancearm 7 über ein elastisches Zwischenstück 8 gekoppelt. In Fig. 1 the balance weight 6 is attached to a balance arm 7, which in turn is firmly connected to the frame 1. The pointer 5 is with coupled to the balance arm 7 via an elastic intermediate piece 8.

Ist dieses elastische Zwischenstück 8 z. B. aus Gummi oder einem gummiähnlichen Werkstoff hergestellt, so ergibt sich eine gute Dämpfung der Schwingungen. Außerdem soll dieses Zwischenstück jedoch die Forderung nach Form- und Gewichtsbeständigkeit erfüllen. In diesem Punkt sind mit Federdraht bessere Ergebnisse zu erzielen, wobei ein Dämpfungseinfluß beispielsweise durch Überschieben eines Kunststoffschlauches erreicht werden kann. Is this elastic intermediate piece 8 z. B. made of rubber or a Made of rubber-like material, there is good damping of the vibrations. In addition, however, this intermediate piece should meet the requirement for dimensional stability and weight stability fulfill. At this point better results can be achieved with spring wire, whereby a damping effect, for example, by pushing a plastic tube over it can be reached.

An dem Ansatzstück 2 ist ein Ende eines Blechteiles 9 befestigt. Das rechtwinklig abgebogene freie Ende dieses Blechteiles ist gabelförmig ausgebildet und dient der Abstützung und seitlichen Führung des Zeigers 5 (vgl. F i g. 2). Außer der Abstützung und Führung des Zeigers verursacht dieses Blechteil bei Systemschwingungen durch die mechanische Reibung des Zeigers in der Auslassung des gabelförmigen Endes eine zusätzliche Dämpfung. One end of a sheet metal part 9 is attached to the extension piece 2. The free end of this sheet metal part bent at right angles is fork-shaped and serves to support and guide the pointer 5 to the side (see FIG. 2). Except the support and guidance of the pointer causes this sheet metal part in the event of system vibrations due to the mechanical friction of the pointer in the recess of the forked end an additional cushioning.

In Fig.3 ist ein schleppzeigerähnlicher ArmlO vorgesehen, der an - seinem einen Ende am Ansatzstück 2 befestigt ist und mit seinem anderen rechtwinklig abgebogenen Ende federnd am Zeiger 5 anliegt. Wie aus der Draufsicht in Fig.4 ersichtlich wird, ist der Zeiger 5 hierbei nur in einer Ebene geführt. Die verglichen mit dem Blechteil in Fig. 1 längere Ausführung des Armes 10 erbringt bei Schwingungen des Systems eine größere Relativbewegung zwischen dem Zeiger 5 und dem Arm 10, so daß der Dämpfungseinfluß hierbei vergrößert ist. In Figure 3, a drag pointer-like ArmlO is provided that on - Its one end is attached to the extension piece 2 and at right angles to its other bent end rests resiliently on pointer 5. As can be seen from the top view in Figure 4 is, the pointer 5 is guided here only in one plane. The compared to that Sheet metal part in Fig. 1 longer version of the arm 10 produces when the vibrations System a greater relative movement between the pointer 5 and the arm 10, so that the effect of damping is increased here.

In F i g. 5 ist der Zeiger 5 mit dem Ansatzstück 2 und damit mit dem Rähmchen 1 starr verbunden, während der Balancearm 7 über eine U-förmig gebogene Blattfeder 11 federnd angebracht ist. Auf der einen Seite dieser Blattfeder ist ein Stift 12 befestigt, der auf der gegenüberliegenden Seite durch eine Bohrung in der Blattfeder hindurchragt (vgl. auch Fig. 6). Die Form und Anordnung der Blattfeder 11 ergeben bei Systemschwingungen eine besonders große Relativbewegung des Stiftes 12 zur Bohrung, so daß sich auf Grund der entstehenden mechanischen Reibung eine gute Dämpfung ergibt In F i g. 7 sind der Zeiger 5 und der Balancearm 7 fest verbunden und stellen ein einziges schwingungsfähiges Gebilde dar. Eine Blattfederl3 dient hierbei als elastisches Zwischenstück zur Kopplung des einen aus dem Zeiger 5, Balancearm 7 und Balancegewicht 6 bestehenden schwingungsfähigen Gebildes mit dem anderen im wesentlichen aus dem Drehspulrähmchen 1 und dem Ansatzstück 2 bestehenden schwingungsfähigen Gebilde. Eine rechtwinklig gebogene Reibungsfeder 14 ist einerseits am Ansatzstück 2 befestigt und berührt andererseits den Zeiger 5 auf einer Seite. Die Reibungsfeder 14 ist dabei derartig beschaffen und angeordnet, daß der Berührungsdruck zwischen ihr und dem Zeiger 5 verändert werden kann, wodurch die optimale Dämpfung einstellbar ist. In Fig. 5 is the pointer 5 with the extension 2 and thus with the frame 1 rigidly connected, while the balance arm 7 is bent over a U-shape Leaf spring 11 is resiliently attached. On one side of this leaf spring is a pin 12 attached, which is on the opposite side through a hole protrudes in the leaf spring (see. Also Fig. 6). The shape and arrangement of the leaf spring 11 result in a particularly large relative movement of the pen with system vibrations 12 to the bore, so that due to the resulting mechanical friction good damping results in FIG. 7, the pointer 5 and the balance arm 7 are firmly connected and represent a single vibratory structure. A leaf spring 3 is used here as an elastic intermediate piece for coupling one of the pointer 5, balance arm 7 and balance weight 6 existing vibratory structure with the other in the essentially from the moving coil frame 1 and the attachment 2 existing vibratory Structure. A friction spring 14 bent at right angles is on the one hand on the extension piece 2 attaches and on the other hand touches the pointer 5 on one side. The friction spring 14 is designed and arranged such that the Touch pressure between her and the pointer 5 can be changed, whereby the optimal damping is adjustable.

Claims

Claims: 1. Measuring mechanism with a belt-mounted rotatable system, the one unit from the measuring element experiencing the torque with its deflection to the pointer transmitting member forms and a mechanical damping device for system vibrations, and in which the rotatable system consists of two vibratory structures with coupling via an elastic connection under mutual Damping exists, d u r c h g e - indicates that for damping pitching vibrations in combination between the measuring system (1) and components of the pointer device (5, 6, 7) an elastic link (8, 11, 13) and a friction damping device with a first damping part (9, 10, 12) are arranged, which is vibratable on the one Structure is attached and rests against the other vibratory structure, in such a way, that the latter structure is the second damping part cooperating with the first damping part contains.

2. Measuring mechanism according to claim 1, characterized in that the elastic Connecting link and the friction damping device between the measuring system (1) and the pointer (5), its counterweight (6, 7) or the pointer system (5, 7) are.

3. Measuring mechanism according to claim 1, characterized in that the vibratable Formations are coupled by means of a spring wire, over which to dampen vibrations a hose made of rubber or a rubber-like material is pushed.

4. Measuring mechanism according to claim 1, characterized in that the connecting part can be used to support and / or guide the pointer.

5. measuring mechanism according to claim 1, characterized in that the contact pressure between the vibratory structure and the connecting part for the purpose of achieving the optimal damping is adjustable.

Considered publications: German Patent Specifications No. 261867, 429 997, 513 224, 933 042; German utility model No. 1721426; U.S. Patents No. 2,425,408, 2702369.