DE1267856B - Verfahren zur Herstellung von traegheitsarmen Drehsystemen elektrischer Messinstrumente - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

GOId

GOIr

Deutsche KL: 42 d-1/01

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

1267 856
P 12 67 856.7-52
27. Juni 1961
9. Mai 1968

Bei der Herstellung beweglicher Systeme für empfindliche Meßwerke, insbesondere solcher, die durch Spannbänder gelagert sind, kommt es darauf an, die einzelnen Meßwerkteile des beweglichen Systems möglichst symmetrisch zur gemeinsamen Drehachse anzuordnen und diese Teile in ihrer einmal eingestellten Lage zu erhalten. Die Lösung der dabei auftretenden vielfältigen Aufgaben wird um so schwieriger, je kleiner die zu befestigenden Bauteile sind. Bisher hat man in der Regel die Spannbänder mit gegenüberliegenden Seiten eines Drehspulrahmens verbunden, der auch den Spiegel trag. Abgesehen davon, daß hierbei der Spulenrahmen mechanisch erheblich belastet wurde, gelang es mit dieser Bauart nicht, die erforderliche Symmetrie des beweglichen Systems zur gemeinsamen Drehachse zu erzielen. Bisher wurden deshalb meistens die beweglichen Systeme durch Aufbringen von Gewichten ausbalanciert, wodurch aber die Masse der beweglichen Systeme wieder vergrößert wurde. ao

Hierzu ist auch ein Spiegelgalvanometer zu rechnen, bei dem als Träger für die drehbare Spule und einen mit seinem Massenmittelpunkt in der Spulendrehachse liegenden Spiegel vier biegungssteife Fäden dienen, die einerseits über die Spulenflanschen as bzw. die Spiegelseitenkanten hinweggeführt und mit diesen verklebt sind und andererseits mit ihrem einen Ende mit dem einen Spannband und ihrem anderen Ende mit dem anderen Spannband wiederum durch Verkleben verbunden sind. Die einzelnen Bänder bilden hierbei einen an Spannbändern aufgehängten, in sich geschlossenen verwindungssteifen Träger für die Spule und den Spiegel des Galvanometers.

Ausgangspunkt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von aus einzelnen Meßwerkteilen zusammengesetzten unwuchtfreien, trägheitsarmen Drehsystemen elektrischer Meßinstrumente, bei dem der Träger des Drehsystems aus zwischen zwei Befestigungsstellen für die Lager sich erstreckenden Fäden besteht, die mit gegenüberliegenden Seiten der in Achsrichtung versetzten Teile des Drehsystems verklebt sind. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß zunächst der Träger aus biegsamen Fäden als geschlossener, nicht biegungssteifer Ring zusammengesetzt wird und die Fäden untereinander und mit den in den Ring eingesetzten Meßwerkteilen unter Einwirkung einer Zugkraft in Richtung der vorgesehenen Drehachse des Systems durch Kleben oder Zementieren zu einer verwindungssteifen Einheit verbunden werden. Der Unterschied gegenüber dem Stand der Technik beruht in folgendem:

Während bei dem bekannten Verfahren von vorn-Verfahren zur Herstellung von trägheitsarmen
Drehsystemen elektrischer Meßinstrumente

Anmelder:

Hartmann & Braun Aktiengesellschaft,

6000 Frankfurt, Gräfstr. 97

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Phys. Siegfried Götze, 6000 Frankfurt

herein vier biegungssteife Fäden verwendet werden, die in Verbindung mit dem Verkleben der Meßwerkteile die nötige Starrheit des beweglichen Systems garantieren, geht das Verfahren nach der Erfindung von der Verwendung biegsamer Trägerfäden aus, die unter der Einwirkung einer mechanischen Zugspannung eine symmetrische Ausrichtung des aufgehängten Systems bewirken, so daß damit die Lage der eingesetzten Meßwerkteile zu dem ausgerichteten System gewährleistet ist. Das Verfahren nach der Erfindung benötigt somit ein nachträgliches Balancieren mittels Zusatzgewichten nur in sehr geringem Umfang. Zugleich ermöglicht das Verfahren nach der Erfindung die bequeme Herstellung kleiner, leichter elektrischer Meßsysteme von großer Biegungs- und Verwindungssteifheit.

Einzelheiten des Gegenstandes der Erfindung sind nachfolgend näher erläutert.

Die Herstellung eines Meßwerkträgers geschieht gemäß Abb. 1 bis 5 aus einem biegsamen Glasoder Quarzfaden, gemäß A b b. 6 bis 10 jedoch aus einem biegsamen Glas- oder Quarzfadenbündel.

Gemäß A b b. 1 wird aus einem dünnen Faden 1, z. B. einem Quarzfaden, Glasfaden od. dgl., ein wickelkörperloser flacher Tragring 2 gewickelt. Der Faden wird während des Wickeins mit einem Gewicht 3 belastet, um einen möglichst torsionsspannungsfreien Tragring zu erhalten. Anschließend wird die Wicklung an einigen Stellen mit Klebetropfen leicht fixiert, damit sie beim Abnehmen von den Wickelstiften nicht auseinanderfällt.

An den Krümmungsstellen dieses Tragringes werden darauf gemäß A b b. 2 und 3 durchbohrte Röllchen 4 und 5 eingefügt. Das Röllchen 4 ist an einem nicht dargestellten Stift eines Hilfsgerätes fest gelagert, während am Röllchen 5 die Kraft eines Gewichtes oder einer Feder angreift, wie durch den dar-

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gestellten Pfeil verdeutlicht ist. Hierdurch wird der 16. Das Zentrieren und Verkleben dieses beweglichen Tragring straff gezogen, d. h. zentriert. Nach leichtem Meßwerks erfolgt in der vorbeschriebenen Weise. Spreizen der Seiten des gestrafften Tragringes lassen Man kann auch ein mit Röllchen versehenes

sich die Drehspule 6 und der Spiegel 7 einhängen, System der A b b. 2 und 3 vorzentrieren und nach die mit ihren Stirnflächen um 90° längs ihrer gemein- 5 Ersatz der Röllchen durch Spannbänder in der Art samen Drehachse, d. h. der Längsachse des Trag- der A b b. 4 und 5 in einem zweiten Arbeitsgang rings 2, versetzt sind. Die Stirnflächen 8 der Dreh- nachzentrieren.

spule6 und die seitlichen Kanten9 des Spiegels 7 Gemäß Abb. 6 wird ein Glasfadenbündel 20 um

werden daraufhin mit dem Tragring 2 verklebt. Eben- die Röllchen 4 und 5 herumgeschlungen und seine so wird der Teil des Tragrings 2 zwischen Drehspule 6 io Enden seitwärts zu den Einspannstellen 21 und 22 und Spiegel 7 mit Klebstoff bestrichen. Hingegen hingeführt. Die Aufhängung erfolgt an dem oberen bleibt derjenige Teil des Tragrings, der die Röllchen Röllchen 4, während an dem unteren Röllchen 5 eine berührt, vom Klebstoff frei und somit biegsam. Der mechanische Zugspannung angreift, unter deren Einübrige Teil des Drehsystems erhält dagegen die not- fluß der mit Drehspule 6 und Spiegel 7 versehene wendige Steifheit in der durch die mechanische Span- 15 Tragring sich selbst zentriert. Währenddessen werden nung erzeugten symmetrischen Lage. die Fäden des Glasbündels mit dem Umfang des

Die Bohrungen der Röllchen 4 und 5 nehmen nun- Röllchens 4 verklebt und ihre überflüssigen Enden mehr die Spannbandaufhängung auf. Hierzu kann an den Stellen 23 und 24 abgeschnitten, entweder ein Doppelspannband 10, wie Abb. 3 a Die Ausführung nach Abb. 7 unterscheidet sich

zeigt, oder ein Einfachspannband 11 nach Abb. 3b 20 von derjenigen nach Abb. 6 nur dadurch, daß die benutzt werden. Im zweiten Fall geschieht die Ver- beiden Schenkel des Glasfadenbündels, nachdem sie bindung des Endes von Spannband 11 mit einer durch vom Röllchen 5 aus den unteren Teil der Stirnflächen die Röllchenbohrung gesteckten Befestigungsschlaufe der Drehspule 6 erreicht haben, diagonal durch das 12 unter Vermittlung eines Ringes 13, der auf die Innere der Drehspule hindurchgesteckt werden und Schlaufenenden aufgesetzt und mit diesen sowie mit 25 auf diese Weise an den gegenüberliegenden oberen dem Ende des Einfachspannbandes verklebt wird. Teilen der Stirnfläche der Drehspule zur Anlage Die Spannbänder werden mit ihren äußeren Befesti- . kommen. Die Enden des Glasfadenbündels werden gungspunkten, z. B. an einer Feder, befestigt und so- dann ähnlich A b b. 6 über die seitlichen Kanten des mit das ganze System gespannt gehalten. Hierdurch Spiegels 7 und darauf um das obere Röllchen 4 herwird eine Selbstzentrierung in einem zweiten Arbeits- 30 umgelegt und schließlich zu den seitlichen Einspanngang durch die Einwirkung der Bandspannung auf stellen 21 und 22 hingeführt. Diese diagonale Durchdie Verbindungsstelle des Tragringes mit den Spann- führung der Enden des Glasfadenbündels durch die bändern erreicht. Erst jetzt werden diese Verbin- Drehspule hindurch hat eine Verminderung der dungsstellen mit Klebstoff fixiert, ebenso wie die noch Tragheitsradien r und damit auch des Trägheitsmoment mit Klebstoff behandelten Abschnitte des Trag- 35 mentes zur Folge.

ringes 2 in der Nähe des Röllchens. Damit erhält Ersetzt man die Röllchen der Ausführung nach

das ganze System die erforderliche Steifheit bei sym- A b b. 6 und 7 durch Spannbänder, so erhält man metrischer Lage sowie die erforderliche Konstanz. ein bewegliches Meßsystem der Abb. 8. Diese Ab-

Führt man an Stelle der Röllchen 4 und 5 bei der bildung zeigt zugleich eine Abwandlung der vorher Ausführungsform nach Abb. 2 und 3 je ein Spann- 40 beschriebenen diagonalen Durchführung der Bündelband direkt durch den Tragring 2 hindurch, so erhält enden bei einer Drehspule 6 mit eingefügten Distanzman die Ausführungsform nach Abb. 4. Die Spann- röllchenl8. Die Enden des Glasfadenbündels sind bänder sind je als Doppelspannband 14,15 ausgebil- hier von gegenüberliegenden Teilen der gleichen det. Diese Abbildung zeigt gegenüber den vorher ge- Stirnfläche der Drehspule kommend über die benachschilderten Ausführungsformen außerdem die Ver- 45 barten Stirnflächen je eines Distanzröllchens geführt, Wendung von in das Innere der Drehspule 6, und bevor sie das Innere der Drehspule diagonal durchzwar parallel zur Drehspulachse eingesetzten Di- dringen und über die dort liegenden Stirnflächen des Stanzröllchen 18. Nachdem die Zugkräfte auf das auf- jeweils anderen Distanzröllchens zu den benachbargehängte System eingewirkt und dieses zentriert ten Teilen der anderen Stirnfläche der Drehspule gehaben, wird der Tragring 2 an den Stirnseiten der so langen.

Distanzröllchen und der Drehspule sowie an den Gemäß Abb. 9 ist ein Glasfadenbündel20 um die

Berührungsstellen mit den Spannbändern durch Kleb- Spannrolle 34 eines Hilfsgerätes herum zu den obestoff fixiert. A b b. 4 zeigt darüber hinaus, daß die ren Einspannstellen 21 und 22 hingeführt. Die ge-Wicklungsenden 19 der Drehspule zu den einzelnen strafften Schenkel des Glasfadenbündels werden aus-Spannbändern hingeführt sind, um die Stromzufüh- 55 einandergespreizt, um die Drehspule 6 und den Spierung zur Drehspule sicherzustellen. gel 7 aufzunehmen. Sie sind darüber hinaus sowohl

A b b. 5 zeigt die Verwendung zweier Tragringe 2 in der Nähe der Spannrolle 34 und der Einspannbzw. 2', die zur Erhöhung der Torsionssteifigkeit des stellen 21 und 22 als auch im Innern der Drehspule 6 beweglichen Systems längs der Stirnflächen 8 der durch je einen Ring 25, 26 und 27 od. dgl. zusam-Drehspule 6 mit Abstand voneinander und längs der 60 mengefaßt, wobei durch die Ringe 25 und 26 auch seitlichen Spiegelkanten in gegenseitiger Berührung das Ende je eines oberen und unteren Spannbandes zueinander verlaufen. Ähnlich der Anordnung nach 28 und 29 hindurchgesteckt ist. Die Ringe 25 und 26 A b b. 4 sind auch bei derjenigen nach A b b. 5 Dop- bilden auf diese Weise die obere und untere Bepelspannbänder 14 und 15 durch die aneinanderlie- festigungssteile des beweglichen Systems mit den beigenden Teile der beiden Trägerwicklungen hindurch- 65 den Spannbändern, während der Ring 27 die beiden geführt. Abb. 5 a zeigt die Befestigung eines Ein- Bündelstränge im Inneren der Drehspule6 zusamfachspannbandes 17 an den Tragringen der A b b. 5 menfaßt und somit eine ähnliche Wirkung hervorruft mittels einer durch diese hindurchgesteckten Schlaufe wie die diagonale Durchführung des Glasfadenbün-

dels durch das Innere der Drehspule nach Abb.7 und 8.

Das an den Einspannstellen 21 und 22 aufgehängte System wird zentriert, indem auf die Spannrolle 34 eine mechanische Zugspannung zur Einwirkung gebracht wird. Dabei werden Teile des Glasfadenbündels an ihren Berührungsstellen mit der Drehspule 6 und dem Spiegel 7 sowie an den Ringen 25,26 und 27 verklebt. Nachdem die überflüssigen Bündelenden an den Stellen 30,31 und 32, 33 in der Nähe der Bügel 25 und 26 abgetrennt worden sind, wird das System erneut zentriert, indem das System an seinen Spannbändern 28 und 29 aufgehängt wird. Während dieses zweiten Zentriervorganges können die Verbindungsstellen der beiden Spannbänder mit dem übrigen System nochmals verklebt werden. Diese Ausführungsform hat vor der vorher erläuterten den Vorteil, daß wegen des Fehlens einer Kreuzung beider Bündelstränge im Drehspulinneren keine Verwindung der Drehspule eintreten kann. Auch läßt sich dabei die ao Drehspule in der gleichen Art wie der Spiegel durch Aufspreizen der Bundstränge in diese einlegen und die angestrebte Verkleinerung der Trägheitsradien einfach dadurch erreichen, daß die Bündelstränge von beiden Seiten der Drehspule her der Systemdrehachse genähert sind mit Hilfe eines Ringes od. dgl. oder durch Verknoten miteinander verbunden werden.

Abb. 10 zeigt eine Weiterentwicklung der Herstellungsart nach A b b. 9. Das Glasfadenbündel 20 wird zu einem endlosen Band zusammengeklebt, nachdem das Band an zwei Stellen durch Ringe 35, 36 oder sonstige Mittel zusammengefaßt ist. Die auf diese Weise entstandenen beiden Schlaufen 37,38 werden über zwei Spannrollen 39, 40 des Hilfsgerätes gelegt und somit das Band gespannt gehalten. Nach Aufspreizen gegenüberliegender Bandteile wird der Spiegel 7 eingelegt und unter Spannung mit dem Glasfadenbündel verklebt. In gleicher Weise wird die Drehspule 6 eingebracht und das Glasfadenbündel in deren Innern mittels zweier voneinander entfernter Ringe oder Knoten 41,42 verknüpft und somit auf nahezu der gesamten innerhalb der Drehspule verfügbaren Strecke parallel und in nächster Nähe der Systemdrehachse sowie symmetrisch zu dieser geführt. Je ein oberes und unteres Spannband 43, 44 wird in die Ringe 35, 36 eingelegt und mit diesen während des Spannvorganges verklebt. Nach Abnahme von den Spannrollen werden die beiderseitigen Schlaufen des Bandes an den Stellen 30,31, 32, 33 abgeschnitten und das System an seinen beiden Spannbändern nochmals aufgehängt. Die weitere Verklebung des Systems, insbesondere der Drehspule, kann während dieses zweiten Zentriervorganges erfolgen. Diese Ausführung bringt eine weitere Verbesserung der letzterwähnten, weil hierbei größere Teile des Tragringes drehachsennah gelagert sind und somit eine weitere beträchtliche Verkleinerung des Trägheitsmomentes des Meßwerkes ermöglichen.

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von aus einzelnen Meßwerkteilen zusammengesetzten unwuchtfreien, trägheitsarmen Drehsystemen elektrischer Meßinstrumente, bei dem er Träger des Drehsystems aus zwischen zwei Befestigungsstellen für die Lager sich erstreckenden Fäden besteht, die mit gegenüberliegenden Seiten der in Achsrichtung versetzten Teile des Drehsystems verklebt sind, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst der Träger aus biegsamen Fäden als geschlossener, nicht biegungssteifer Ring zusammengesetzt wird und die Fäden untereinander und mit den in den Ring eingesetzten Meßwerkteilen unter Einwirkung einer Zugkraft in Richtung der vorgesehenen Drehachse des Systems durch Kleben oder Zementieren zu einer verwindungssteifen Einheit verbunden werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Meßwerkteile an dem Träger während der Zugspannungseinwirkung angebracht werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der in sich geschlossene Träger durch Verkleben der Bündelenden eines Fadenbündels hergestellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den gewickelten Tragring an beiden Enden ein zylindrisches Röllchen eingebracht wird, an dem oberen der Tragring aufgehängt und an dem unteren die mechanische Zugkraft zur Einwirkung gebracht wird, daß der Tragring nach Einbringen der von ihm getragenen Meßwerkteile während der Einwirkung der Zugkraft mittels eines Klebers oder Zementes bis auf diejenigen Teile biegungs- und verwindungssteif gemacht wird, die in der Nähe der beiden zylindrischen Röllchen liegen, und daß der Tragring, gegebenenfalls nach Entfernung der beiden Röllchen, an je einem Spannband oben und unten aufgehängt wird, und in einem besonderen Arbeitsgang während der Einwirkung der Bandspannung auch die vorher biegsam gelassenen Teile des Tragringes biegungs- und verwindungssteif gemacht werden (A b b. 2).

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Fadenbündel in seiner Mitte um ein unteres, die Zugkraft aufnehmendes zylindrisches Röllchen herumgelegt und mit seinen beiden Enden über ein oberes zylindrisches Aufhängeröllchen hinweg zu zwei Einspannstellen hingeführt wird, und daß nach dem Einbringen der Meßwerkteile während der Einwirkung der mechanischen Zugkraft die Enden des Fadenbündels miteinander verbunden und darauf die zu den Einspannstellen hinführenden Enden abgeschnitten werden (A b b. 6 und 7).

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Fadenbündel in seiner Mitte um die zylindrische Spannrolle eines Hilfsgerätes, an welcher die mechanische Zugkraft angreift, und mit seinen beiden Enden nach oben zu Einspannstellen geführt wird, daß ferner mittels zweier Ringe in der Nähe der unteren Spannrolle und der oberen Einspannstellen die beiden Schenkel des Fadenbündels und je ein Spannbandende gefaßt werden, und daß nach Einsetzen der Meßwerkteile zwischen beiden Seiten des Fadenbündels und Auftragen eines Klebers oder Zementes an den beiden Ringen die überflüssigen Enden des Fadenbündels in der Nähe der Spannrolle und der oberen Einspannstellen abgeschnitten werden (A b b. 9).

7. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit Hilfe zweier übergeschobener Ringe, in welche auch je ein Spann-

bandende eingelegt wird, mit zwei Schlaufen versehenes Fadenbündel an diesen Schlaufen über Spannrollen eines Hilfsgerätes gelegt und somit mechanisch gespannt gehalten wird (Abb. 10).

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Verkleben der Tragring längs der Stirnseiten eines von ihm getragenen Meßwerkteiles in mehrere Stränge aufgespreizt und diese Stränge mit den Stirnseiten des Meßwerkteiles verbunden werden (Abb. 5).

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Teile des Tragringes im Innern eines von ihm getragenen hohlen Meßwerkteiles, nahe der Systemdrehachse, geführt werden (Ab b. 7 bis 10).

10. Verfahren nach Anspruch!?, dadurch gekennzeichnet, daß Teile des Tragringes durch die Drehspule von deren beiden Stirnseiten aus diagonal geführt werden (Abb. 7 und 8).

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Stränge des Tragringes mit Hilfe eines oder mehrerer Befestigungselemente nahe der Systemachse und symmetrisch zu ihr gehalten werden (A b b. 9 und 10).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1 093 477,
055 682,1 009 401;
britische Patentschrift Nr. 688 634;
USA.-Patentschriften Nr. 2 719 264,2 599 661.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809 548/1714.68 Q Bundesdruckerei Berlin