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Die Erfindung bezieht sich auf einen elektromechanischen rotatorischen
Impulsgeber für Zählverfahren mittels des Inkrementalverfahrens. Die Erfindung bezieht
sich auch auf eine spezielle Verwendung dieses Impulsgebers.
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In der modernen Automatisierungstechnik geht man immer mehr dazu über,
auf numerischem Wege zu steuern oder zu regeln. Das bedeutet, daß man die auftretenden
Meß- und Steuergrößen entsprechend der erforderlichen Genauigkeit digital zerlegt.
Beispielsweise kann man bei der Steuerung des Schlittens einer Werkzeugmaschine
bei einer erforderlichen Genauigkeit von 0,01 mm einen angenommenen erforderlichen
Weg des Schlittens von 134,17 mm in 13 417 Einzelschritte zerlegen. Wenn - dann
ein Impulsgeber bei jeder Verschiebung des Schlittens um 0,01 mm einen Impuls abgibt,
kann die Endstellung des Schlittens genau über einen Endzähler gesteuert werden,
der nach der vorgegebenen Impulszahl die Schlittenbewegung beendet. Auf diese Weise
kann man genaue Profile ohne Meßlehre, sondern allein nach einem Zahlenprogramm,
mit einer Werkzeugmaschine herstellen. Entsprechend kann man bei Regelschaltungen
Zahlengrößen digital in eine bestimmte Anzahl von Einzelimpulsen auflösen. Unter
dem sogenannten Inkrementalverfahren versteht man speziell solche Zählverfahren,
bei denen jede Position nur durch den Zuwachs der vorhergehenden bestimmt wird (Literatur
zum gesamten Themenkreis: A: Wilhelm S i m o n, »Die numerische Steuerung von Werkzeugmaschinen«,
Karl-Hanser-Verlag, München, 1963).
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Eine Hauptschwierigkeit bei dem Inkrementalverfahren, bei dem jede
Messung in einer Kettenbildung auf der vorhergehenden aufbaut, besteht darin, daß
nicht durch irgendwelche Störungsquellen vom Impulsgeber Fehlsignale, insbesondere
zusätzliche Falschsignale, an den Zähler übermittelt werden, die zu einem völlig
falschen Ergebnis der Steuerung oder Regelung führen würden (A, S. 38, Mitte).
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Bei der geschilderten Steuerung eines Werkzeugschlittens wäre es an
sich am naheliegendsten, einen ebenfalls translatorisch arbeitenden Impulsgeber
zu verwenden. Derartige Impulsgeber sind jedoch im allgemeinen sehr aufwendig und
teuer. Man hilft sich daher im allgemeinen damit, daß man mit einem rotatorischen
Impulsgeber arbeitet, dessen Meßimpulse von der Umdrehung der Vorschubspindel des
Arbeitsschlittens abgeleitet werden. Wenn dabei auch im Rahmen des Spiels der Vorschubmechanik
Fehler auftreten können, so ist doch ein rotatorischer Impulsgeber im allgemeinen
viel einfacher aufzubauen (A, S.40 oben). In vielen anderen Anwendungsfällen, wie
z. B. bei Drehzahlregelungen, ist ein rotatorischer Impulsgeber von vornherein angemessen
(vgl. auch ETZ-A, Bd. 83, H. 12, 4. Juni 1962, S. 381 bis 387).
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Wegen ihres bekannten einfachen Aufbaus verwendet man gelegentlich
als Impulsgeber auch elektromechanische Ausführungen mit Kollektorsystem, wie sie
bei Gleichstrommaschinen benutzt werden (A, S. 49). Diese elektromechanischen Ausführungen
haben jedoch bisher nur dann zu einem einigermaßen brauchbaren Ergebnis geführt,
wenn die Kollektorteilung und die Bürsten verhältnismäßig groß und kräftig gewählt
wurden. Bei allen bisher bekannten elektromechanischen Impulsgebern hat jedoch bisher
ein Prellen der Kontakte zu einer Impulsvervielfachung geführt, und die Falschimpulse
konnten bisher nur durch komplizierte Schaltungen unschädlich gemacht werden (A,
S. 48). Die allgemeine Tendenz geht daher jetzt zur Verwendung berührungslos arbeitender,
wie photoelektrischer, kapazitiver oder induktiver Impulsgeber (A, S. 49 bis 53),
die jedoch recht kompliziert aufgebaut und teuer sind. Unter den besonders anfälligen
Bedingungen des Inkrementalverfahrens und bei vergleichbaren empfindlichen numerischen
Steuerungen kommen nach dem zur Zeit vorliegenden Stand der Technik elektromagnetische
Impulsgeber, die nicht mit komplizierten Störimpulsunterdrückungsschaltungen versehen
sind, überhaupt nicht in Betracht (A, S.73, Kap. 3.1.5,
Ziff. 1 bis 5).
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen einfach aufgebauten
elektromechanischen Impulsgeber für Zählverfahren mittels des Inkrementalverfahrens
zu schaffen, der praktisch- ohne Impulsvervielfachung, z. B. durch Prellen an den
Kontakten, arbeitet, um so unter Inkaufnahme der bei einem mechanischen Impulsgeber
naturgemäß vorhandenen Abnutzungserscheinungen doch einen für viele praktische Anwendungsfälle
völlig ausreichenden Impulsgeber wesentlich geringeren Preises zur Verfügung haben
zu können.
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Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von einer bisher als
Wegegeber bekannten Gattung eines rotatorischen Impulsgebers aus, bei dem zwei ringförmige
harte und glatte Kontaktbahnen jeweils mit derselben Geberwelle koaxial und dieser
zugewandt sind und in Eingriff mit je einem federnd_andiückenden Schleifkontakt
stehen, der jeweils von einem mit der Geberwelle drehfest verbundenen Haltearm getragen
ist, wobei die Kontaktfläche der einen (ersten) Kontaktbahn aus in Bahnrichtung
abwechselnden Abschnitten elektrisch isolierenden und leitfähigen Materials besteht
und wobei ein Schleifring mit mit der Geberwelle koaxialer Kontaktfläche aus in
Bahnrichtung durchgehend leitfähigem Material vorgesehen ist, an der ein federnd
andrückender -Schleifkontakt angreift (vgl. Zeitschrift »Technische Rundschau«,
1958, Nr. 28, S. 11, Sp. 1 und 2 und Bild 19 sowie Zeitschrift »Die elektrische
Ausrüstung«, 1964, Nr. 2, S. 56 und 57, Ziff. 3.1 und Bild 3).
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Bei diesen bekannten rotatorischen Wegegebern müssen die Umfangslängen
beider Kontaktbahnen identisch sein, wodurch ihre Anordnung in einer Ebene unmöglich
und der bauliche Aufwand schon deshalb relativ groß ist. Außerdem arbeiten sie in
konventioneller Weise mit Bürste und Schleifring und zeigen daher von vornherein
die weiter oben erörterten Nachteile.
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Solche und andere elektromechanische rotatorische Impulsgeber mit
üblichem Kollektor- und Bürstenaufbau sind jedoch schon wegen der verwendeten, doch
noch relativ weichen Materialien, wie Kollektoren aus Kupfer und Bürsten aus Graphit,
nur unbefriedigend verwendbar, da in kürzester Zeit eine zu Falschimpulsen führende
Abnutzung auftritt. Als weitere, sehr hartnäckige Störimpulsquelle erweisen sich
Fremdschichten, wie Korrosionsschichten, an der Kontaktoberfläche, deren Durchschlagurig
jeweils zu Falschimpulsen führt.
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Die Erfindung macht sich demgegenüber die Erkenntnis zunutze, daß
an sich bekannte Bauprinzipien von auf den Anmelder zurückgehenden Drehschaltern
gemäß den deutschen Patentschriften 1229 617
und 1196 764
vorteilhaft zur Schaffung eines von Falschimpulsen praktisch freien elektromechanischen
Impulsgebers verwendet werden können. Hingewiesen wird auch noch auf das deutsche
Patent 1135 077 des Anmelders.
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Nach der Erfindung ist demgemäß zum Lösen der genannten Aufgabe ein
Impulsgeber der eingangs beschriebenen Gattung durch die an sich bekannten Merkmale
gekennzeichnet, - daß die zweite Kontaktbahn (Sammelkontaktbahn) die Kontaktfläche
des Schleifringes ist und gegenüber der ersten Kontaktbahn mit unterschiedlichem
Radius angeordnet ist, die an den beiden Kontaktbahnen angreifenden Schleifkontakte
harte Kontaktschuhe mit gegenüber dem elektrisch leitenden Material der zugehörigen
Kontaktbahn geringer Berührungsspannung sind, und beide Kontaktschuhe jeweils über
eine gegen die Kontaktbahn elastisch vorgespannte Blattfeder von demselben radialen
Haltearm getragen und längs dieses Haltearms elektrisch überbrückt sind.
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Die Erfindung sieht ferner die Verwendung dieses Impulsgebers speziell
für numerische Steuerungen und Regelungen vor.
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Die Erfindung ermöglicht durch ihre spezielle Kontaktpaarung- und
Geometrie eine für praktische Verhältnisse zuverlässige Unterdrückung von Mehrfachimpulsen.
Die harten Kontaktschuhe prellen nicht und gewährleisten in geeigneter Materialpaarung
große Langlebigkeit, wegen der Wahl einer Materialpaarung geringer Berührungsspannung
treten auch kaum materialbedingte Störimpulse auf, durch die Ineinanderschachtelungsmöglichkeit
der Bahnen läßt sich eine gedrungene preisgünstige Bauweise erreichen, und schließlich
werden die Kontaktschuhe noch im Betrieb des Impulsgebers durch die Zentrifugalkraft
an die Kontaktbahn angedrückt. Der letztgenannte, gegenüber der Vermeidung der üblichen
Kollektor-Bürstenkonstruktion jedoch relativ sekundäre Vorteil ist bei einem bekannten
rotatorischen digitalen Drehwinkelanzeigegerät mit üblicher Kollektor-Bürstenkonstruktion
auch nicht gegeben (vgl. Zeitschrift »Automatik«, 1964, S. 176, Ziff. 3.2.3.1 und
Bild 20). Außerdem benötigt das bekannte Gerät noch einen mit der Welle zusammenwirkenden
konventionellen Schleifkontakt.
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Eine baulich besonders einfache, zuverlässige und gedrungene Gestaltung
ergibt sich, wenn beide Kontaktbahnen in derselben Radialebene der Geberwelle angeordnet
sind.
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Meist wird man eine Mehrzahl oder Vielzahl der elektrisch leitenden
Kontaktabschnitte gleichmäßig über den Umfang der Kontaktbahn verteilen, wie es
an sich bereits bei den weiter oben besprochenen bekannten rotatorischen Wegegebern
oder dem bekannten Drehwinkelanzeigegerät vorgesehen ist. Eine andere bedeutungsvolle
Möglichkeit, beispielsweise zur Drehzahlregelung, besteht darin, daß die den elektrischen
Kontaktabschnitt aufweisende Kontaktbahn unabhängig von der Drehwelle kontinuierlich
drehbar ist. Eine praktische Anwendung besteht beispielsweise bei Gleichlaufsteuerungen,
etwa in der Papiertechnik zur Regelung der Papierbahnvorspannung auf einen festen
Wert durch Gleichlaufsteuerung verschiedener Antriebsmotoren. Bei Gleichlauf läßt
man den Kontaktarm und die den Einzelkontakt oder die Einzelkontakte enthaltende
Kontaktbahn mit vorgegebener Drehzahldifferenz, vorzugsweise 0, rotieren. Bei Gleichlaufabweichung
entsteht dadurch, daß der Kontaktarm den Kontakt der Kontaktbahn einholt oder verläßt
ein Regelsignal, das zur Rückregelung auf den Sollwert ausgenutzt werden kann. Es
kann sowohl ein Signalausfall oder erst ein bei Abweichung auftretendes Signal oder
eine Signalfrequenzänderung zur Regelung ausgenutzt werden.
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In erster Linie besprochen sei im folgenden jedoch die Ausführungsform
mit einer Vielzahl von über den Umfang der Kontaktbahn verteilten Kontaktabschnitten,
mit denen bereits bei einer kleinen Winkeldrehung der Geberwelle jeweils ein Einzelimpuls,
etwa für eine numerische Steuerung oder Regelung, erhalten werden kann. Die im folgenden
erwähnten Bauprinzipien können jedoch auch sinngemäß bei einem Impulsgeber für die
obengenannte Gleichlaufsteuerung verwendet werden. Die mit einer Mehrzahl von Kontaktabschnitten
versehenen Impulsgeber gemäß der Erfindung zeichnen sich dadurch aus, daß die verschiedenen
elektrischen Kontaktabschnitte alle untereinander unmittelbar elektrisch verbunden
sind.
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Weitere Besonderheiten der Impulsgeber gemäß der Erfindung werden
am besten an einer Besprechung der in den sonstigen Unteransprüchen beschriebenen
vorteilhaften Ausgestaltungen klar.
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Als Kontaktschuhmaterial wird generell ein Hartmetall verwendet. Besonders
bewährt hat sich Wolfram, gegebenenfalls mit einer Oberflächenschicht aus Gold.
Gegebenenfalls können auch reines Gold oder Platin zur Anwendung kommen, was jedoch
wegen des hohen Preises und der doch relativen Weichheit dieser Metalle weniger
bevorzugt wird.
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Die Köntaktbahn soll im Sinne der Lehre der deutschen Patentschrift
1196 764 möglichst nur eine geringe oder keine Berührungsspannung gegenüber
dem Kontaktschuh haben. Sonst kann allein die Berührungsspannung (bzw. Galvanispannung)
im Zähler Falschimpulse hervorrufen. Eine sehr gute Kontakthärte erhält man, wenn
auch das Material der Kontaktbahn ganz oder im wesentlichen aus Wolfram, vorzugsweise
mit einer Oberflächenschicht aus Gold, besteht. Diese Oberflächenschicht braucht
nur 2 bis 5 [, dick zu sein und kann auf das Grundmaterial der Kontaktbahn aufgedampft
oder aufgalvanisiert sein. Bei einem im wesentlichen aus Wolfram bestehenden Kontaktbahnmaterial
ist keine Deformation der Kontaktbahn zu erwarten, so daß sich die aufgebrachte
Goldschicht nicht lösen kann. Statt reinem Wolfram kommt als wesentlich preisgünstiger
in Frage auch eine Bauweise, bei der das leitende Material der Kontaktbahn zusammengesintert
ist, vorzugsweise als eine Wolfram-Silber-Legierung im Verhältnis von etwa
80: 20.
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Die Sammelkontaktbahn kann durch Drücken von Wolfram-Blech bei 800
bis 1000° C hergestellt werden.
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Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn die elektrisch
leitenden Kontaktabschnitte an einem Kollektorring ausgebildet sind und zum Bilden
der Kollektorbahn mit Abschnitten eines äußeren Bauteils aus elektrisch nicht leitendem
Material verzahnt sind, in dem der Kollektorring eingepaßt ist. Hierzu ist vorzugsweise
vorgesehen, daß der Kollektorring aus einer rechtwinklig zur Geberwelle verlaufenden
Scheibe mit einem ringsum verlaufenden Randflansch ausgebildet ist, der die elektrisch
leitenden Abschnitte der Kontaktbahn bildet und an den
Abschnitten
(Verzahnungsstellen mit dem äußeren Bauteil) auf eine geringere Höhe ausgespart
ist. Gerade hierfür kann das genannte Sinterverfahren einer W-Ag-Legierung in Frage
kommen.
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Als harter Kunststoff für das nicht leitende Material der Kollektorbahn
verwendet man zweckmäßig ein Epoxydharz, ein Acetalharz-Polyformaldehyd oder ein
Nylonpolyamid. Dieses Kunststoffmaterial kann gegebenenfalls um das leitende Kontaktmaterial
herumgegossen oder gespritzt sein. Falls es die Materialzusammenstellung ermöglicht
(W-Ag-Sinterlegierung mit mehr als 40 Teilen Ag), wird die Kontaktbahn anschließend
durch Nachdrehen eingeebnet. Bei im wesentlichen reinem Wolfram .muß man allerdings
von vornherein eine glatte Kontaktoberfläche herstellen und kann nur durch ein elektrochemisches
oder anderes Beizverfahren die Oberfläche oxydfrei machen. Die Einbautoleranz gegenüber
dem Isolationsteil ist dabei so klein zu bemessen, daß eine Nachbearbeitung nicht
mehr erforderlich ist.
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Es ist möglich, bereits bei der Herstellung eines Wolframringes eine
Rauhtiefe der Kontaktbahn von nur 3 bis 5 #t zu erhalten und das Ausmaß auf 1/1o
mm genau zu erhalten, so daß eine gute Einpassung eines mit den Kontaktabschnitten
versehenen Kollektorringes in das äußere Bauteil möglich ist.
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Ein Haupthindernis bei der Herstellung eines elektromechanischen Impulsgebers
besteht schließlich in der Fremdschicht, die sich auf jeder Kontaktfläche durch
Korrosion, Anlagerung durch Stromwanderung u. dgl. bildet. Eine solche Fremdschicht
entsteht auch bei Edelmetallen. Die Dicke dieser Molekel-Fremdschicht liegt im allgemeinen
zwischen 5 und 100 A (Oxydschicht über 2000 A); bei Wolfram kann die Fremdschicht
eine Dicke von nahezu 100 A haben. Eine solche Fremdschicht bei Wolfram wird bei
106 Volt/cm durchgeschlagen; jeder zufällige Durchschlag liefert einen Falschimpuls.
Bei niedrigen Spannungen, wie sie normalerweise für Eingangssignale elektronischer
Zähleinrichtungen verwendet werden, reicht die Spannung überhaupt nicht aus, um
überhaupt die Fremdschicht mit Sicherheit überwinden zu können, deren Widerstand
im MQ-Bereich liegen kann.
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Es gibt zwei verschiedene Wege, um die Schwierigkeiten der Oberflächenfremdschicht
zu überwinden, Der eine Weg besteht darin, mit einer Spannung zu arbeiten, die oberhalb
der sogenannten Frittgrenze liegt. Aus der Kontaktlehre ist bekannt, daß bei Betriebsspannungen
über dieser Frittgrenze der Übergangswiderstand am Kontakt vom MSZ-Bereich sprungartig
zurückgeht. Der Kontakt verhält sich nicht nach dem Ohmschen Gesetz über der Frittgrenze
(B: Albert Keil, »Werkstoff für elektronische Kontakte«, Springer-Verlag, Berlin/Göttingen/Heidelberg,
1960, insbesondere S. 29). Es ist zweckmäßig, nur so weit oberhalb der Frittgrenze
zu arbeiten, daß diese stets sicher überschritten ist. In günstigen Fällen liegt
die Frittgrenze z. B. bei Wolfram bei 1 bis 2 Volt. Unter günstigen sonstigen Verhältnissen
ist es also sogar möglich, normale elektronische Zähler (Eingangsspannung bis 6
Volt) über den neuen elektromechanischen Impulsgeber direkt zu speisen, Normalerweise
werden jedoch elektromagnetische Zähler angeschlossen, die üblicherweise eine Eingangsspannung
von 20 Volt an aufwärts haben. Diese entsprechen auch der mit dem neuen elektromechanischen
Impulsgeber etwa erreichbaren Impulsfrequent von etwa 200 Impulsen pro Sekunde.
Grundsätzlich erscheint es jedoch auch noch möglich, diese derzeit praktisch erreichte
Impulsfrequenz noch zu steigern. Dann muß man jedoch auf elektronische Zähler übergehen,
die noch 104 und mehr Impulse einwandfrei verarbeiten.
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Der zweite Weg, die störende Fremdschicht zu überwinden, besteht in
der Anwendung eines Quetschdrucks. Ein derartig hoher Druck kann jedoch zu irreversibler
Schädigung der Kontaktbahn und der Kontaktschuhe führen. Nach der Erfindung ist
man daher bestrebt, den Anlagedruck zwar unter der Quetschgrenze, aber so hoch wie
möglich zu halten und im übrigen über der Frittgrenze zu arbeiten.
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Dabei ist nach der Erfindung vorgesehen, daß der Kontaktschuh mit
einer relativ breiten, an die Kontaktbahn angepaßten Fläche an der Kontaktbahn anliegt.
Bei einer Anlagefläche von etwa 5 mm2 erscheint nach der Erfindung ein Kontaktdruck
von 70 bis 130 g zweckmäßig.
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Der Kontaktschuh ist dabei vorteilhafterweise an einem Ende einer
an ihrem anderen Ende justierbar eingespannten und von der Geberwelle nach-; geschleppten
Blattfeder angeordnet, die unter Abstützung an der zu der Geberwelle konkaven Kontaktbahn
um etwa 10 bis 15° gebogen ist und bei der Drehung der Geberwelle unter der Zentrifugalkraft
weiter angepreßt wird. Zur Zeit wird eine Blattfederstarke von 0,2 bis 0,25 mm verwendet.
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Es reicht aus, wenn der Impulsgeber gemäß der Erfindung nur im wesentlichen
abgedichtet ist, um eine befriedigende Schutzgasatmosphäre erzeugen zu können. Hierzu
sieht die Erfindung vor, daß ein kontinuierlich fließender Schutzgasstrom vorgesehen
ist, indem man beispielsweise einen Stickstoffstrom langsam durch den Geber hindurchbläst
und dabei das Eindringen von Fremdgasen verhindert bzw. eingedrungene Fremdgase
wieder abführt. Unter anderem läßt sich dabei das Kontaktsystem einwandfrei trocken
halten. übrigens verhält sich W in N2 wie ein Edelmetall (P. K i s 1 i n k, Bell
Techn. J.; Bd. 37 (1958), S. 925 und B, S. 25).
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Von großer Bedeutung ist schließlich, daß einerseits der oder die
Läufer des Impulsgebers ausgewuchtet ist, indem die Geberwelle eine die Unwucht
des Haltearms und der mit ihm verbundenen Teile ausgleichende Zusatzmasse trägt,
und andererseits die Geberwelle spielfrei gelagert ist. Wenn die eigentliche Kontaktbahn
und die Sammelkontaktbahn in derselben Ebene angeordnet sind, empfiehlt sich, daß
die Geberwelle spielfrei gelagert ist, wobei vorzugsweise ein doppeltes Kugellager
symmetrisch zur Kontaktarmebene und ein weiteres Stützlager mit beträchtlichem Abstand
zu dieser Ebene angeordnet ist, um die auftretenden radialen Belastungen aufnehmen
zu können. Schließlich ist ein schwingungsgedämpfter Aufbau des ganzen Schalters
mit Hilfe von entsprechenden Zwischenlagungen und schwingungsgedämpfter Aufhängung
zweckmäßig. Die Erfindung sieht daher ferner vor, daß der Impulsgeber unter Zwischenschaltung
schwingungsdämpfender Einlagen (Zwischenlagenscheiben) aufgebaut ist. Die Bedeutung
der Schwingungsdämpfung wurde bereits früher für numerische Impulsgeber erkannt
(A, S. 44, a).
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Wie die Versuche inzwischen klar ergeben haben, läßt sich unter Einhaltung
der obenerwähnten Bau-
Prinzipien ein elektromechanischer Impulsgeber
mit überlegener Rechteckform praktisch ohne Falschimpulse erreichen. Zwar hat der
neue Impulsgeber den grundsätzlichen Nachteil aller nicht berührungsfrei arbeitenden
Kontaktgeber, Verschleiß unterworfen zu sein und gegenüber etwa photoelektrischen
Strichgitter-Abtastsystemen nur eine relativ kleine Impulsfrequenz liefern zu können;
dem steht jedoch ein Herstellungspreis um das Zehn- bis Fünfzehnfache unter dem
Herstellungspreis berührungsfrei arbeitender Impulsgeber gegenüber, der in sehr
vielen Fällen die Anwendung des neuen Impulsgebers vorteilhaft erscheinen läßt.
Dabei ist zu beachten, daß beispielsweise Wolframkontaktbahnen nur sehr allmählich
Verschleißerscheinungen und damit dem schließlichen Auftreten von Falschimpulsen
ausgesetzt sind.
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Nach Wissen des Anmelders ist mit dem neuen Impulsgeber erstmalig
ein elektromechanischer Impulsgeber geschaffen, bei dem infolge der Kontaktgeometrie
und Materialwahl ein einwandfreies Gleiten und eine Vermeidung von Falschimpulsen
erreicht ist.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen
an Ausführungsbeispielen näher erläutert.
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F i g. 1 zeigt einen Querschnitt durch einen Impulsgeber gemäß der
Erfindung; F i g. 2 und 3 zeigen den Kollektorring in Draufsicht und im Querschnitt
(nach der Linie 111-III in F i g. 2); F i g. 4 und 4 a zeigen die federnde Anordnung
des Kontaktschuhs an der Kontaktbahn in Seitenansicht und den Kontaktschuh in Draufsicht,
und F i g. 5 zeigt eine andere Ausführungsform eines Impulsgebers gemäß der Erfindung.
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Die Geberwelle 3 des insgesamt mit 1 bezeichneten Impulsgebers ist
jeweils über ein Kugellager 5 und 7 in einem hinteren Gehäuseteil 9 und einem vorderen
Gehäuseteil 10 gelagert, die mittels eines Kragenabschnittes 12 aufeinandergepaßt
und mittels Schrauben 14 aneinander befestigt sind.
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In zylindrischen und zur Geberwelle parallelen Ausnehmungen des vorderen
Gehäuseteils 10 sind in derselben Radialebene die als Schleifring dienende Sammelkontaktbahn
20 und die abwechselnd mit elektrisch isolierenden und leitenden Abschnitten versehene
Kontaktbahn 22 koaxial mit der Geberwelle 3 und dieser zugewandt mit unterschiedlichem
Radius angeordnet. Der Kontaktring 24 der Sammelkontaktbahn 20 ist über eine auf
den Ring 24 wirkende Schraube 26 an eine Anschlußleitung 28 angeschlossen. Die andere
Anschlußleitung 30 ist über eine ebenfalls ni vorderen Gehäuseteil eingesetzte Anschlußklemme
32 und Schrauben 34 mit dem die elektrischen Kontaktabschnitte der Kontaktbahn 22
aufweisenden Kollektorring 36 verbunden, der zum Bilden der Kontaktbahn 22 in ein
äußeres Bauteil 38 aus isolierendem Material eingepaßt ist.
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Dieser Aufbau ist mehr im einzelnen aus den F i g. 2 und 3 zu erkennen.
Der Kollektorring besteht aus einer über die Schrauben 34 am vorderen Gehäuseteil
10 anschraubbaren und über diese Schrauben zugleich mit der Anschlußklemme 32 elektrisch
verbindbaren Scheibe 40 mit ringsum verlaufendem Randflansch 42. Dieser Randflansch
ist bei 44 mit Preßsitz in den äußeren ringförmigen Bauteil 38 eingepaßt und über
diesen in das vordere Gehäuseteil 10 eingesetzt (F i g. 1). Der Randflansch
42 ist rinnenförmig so ausgenommen, daß er Abschnitte 46 größerer Höhe und
Abschnitte 48 kleinerer Höhe aufweist. Die Abschnitte 46 größerer Höhe bilden
die elektrisch leitenden Kontaktabschnitte 50 der Kontaktbahn 22, während die elektrisch
nicht leitenden Abschnitte 52 der Kontaktbahn 22 von Teilen 54 des
äußeren Bauteils 38 gebildet sind, welche die Abschnitte 48 mit geringerer Höhe
des Randflansches 42 übergreifen. Man sieht, daß sich die Teile 54 des äußeren Bauteils
38 und die Abschnitte 46 größerer Höhe des Kollektorrings 40 miteinander verzahnen.
Man kann dabei in einfacher Weise eine glatte und verschleißfeste Kontaktbahn 22
erhalten. Der Kollektorring 40 ist vorzugsweise aus einer Wolfram-Silber-Legierung
im Verhältnis 80. 20 durch Sintern hergestellt.
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Auf den Kontaktbahnen 22 und 20 gleiten Kontaktschuhe 60, die
mit einer relativ breiten und an die Gestalt der Kontaktbahn angepaßten Kontaktfläche
62 an der zugehörigen Kontaktbahn 20 oder 22 anliegen (F i g. 4 und
4 a). Die Kontaktfläche ist im Falle von Wolfram-Material des Kontaktschuhs durch
Abschleifen hergestellt; in anderen Fällen mag auch Abfräsen in Frage kommen.
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Der Kontaktschuh ist in seiner Mitte bei 64 am einen Ende einer Blattfeder
66 angeschraubt, deren anderes Ende an einem Stift 68 befestigt ist. Dieser Stift
68 greift in einen Haltearm 70 ein und kann an diesem mittels einer Justierschraube
72 in der Winkelstellung festgelegt werden.
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In F i g. 1 erkennt man, daß zum Halten der Blattfedern der Kontaktschuhe
beider Kontaktbahnen ein einziger Haltearm 70 vorgesehen ist, der über das Muffenteil
73 mit der Geberwelle 3 drehfest verbunden ist, wobei das aus elektrisch isolierendem
Material bestehende Muffenteil den als elektrische Brücke der beiden Kontaktschuhe
60 dienenden Haltearm gegenüber der Geberwelle isoliert. Auf der dem Haltearm 70
gegenüberliegenden Seite ist eine Ausgleichsmasse 74 vorgesehen, um eine Unwucht
zu vermeiden.
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Bei F i g. 4 erkennt man, daß die Blattfeder 66 aus der gestrichelt
gezeichneten geradlinigen Lage 66a
um den Winkel a in die ausgezogen gezeichnete
Betriebsstellung 66 gebogen ist. Bei einem Biegewinkel von 1Q bis 15° wird ein ausreichender
Anlagedruck erhalten. Durch die konkave Form der Kontaktbahn 20 bzw. 22 wird dieser
Anpreßwinkel in einfacher Weise aufrechterhalten. Der in F i g. 4 gezeigte Pfeil,
der die Drehrichtung der Welle 3 bezeichnet, zeigt, daß die Feder 66 im Betrieb
nachgeschleppt wird. Dies hat sich zum Vermeiden von Springen des Kontaktschuhs
60 auf der Kontaktbahn 20 bzw. 22 und dem damit verbundenen Auftreten von Falschimpulsen.
sehr bewährt.
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Aus F i g. 1 erkennt man ferner, daß die Geberwelle 3 bei 80 zum dritten
Mal gelagert ist, da der geringe Axialabstand der Wälzlager 5 und 7 nicht zur völligen
Stabilisierung der Axiallage der Geberwelle 3 ausreicht. Das Stützlagerteil 82 ist
über Schrauben 84 am vorderen Gehäuseteil 10 befestigt. Mit 86 ist
ein Teil einer Armaturenwand od. dgl. bezeichnet, an dem der Impulsgeber 1 über
die Flanschschrauben 87 befestigt ist. Sowohl zwischen dem Stützlager 82 und dem
vorderen Gehäuseteil als auch zwischen dem Armaturenteil 86 und dem vorderen Gehäuseteil
10 sind Zwischenlagscheiben 88
und 89 aus schwingungsdämpfendem
Material vorgesehen.
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Schließlich sind mit 90 und 91 Filzringe bezeichnet, die ein Austreten
von Lagerfett und damit eine Kontaktverschmutzung verhindern. 92 und 93 sind Lagerabdeckscheiben.
Die aus der Zeichnung klar erkennbare axiale Sicherung der Welle 3 durch stufenförmigen
Aufbau und Sprengringe braucht nicht näher erläutert zu werden.
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Die Ausführungsform der F i g. 5 eines Impulsgebers gemäß der Erfindung
entspricht im wesentlichen der Ausführungsform der F i g. 1 und braucht in den übereinstimmenden
Teilen nicht näher erläutert zu werden. Wesentlich ist die Abdichtung des Gehäuses
durch an das Gehäuse angesetzte Dichtflansche 100 und 101 mit am Gehäuse anliegenden
Dichtungsringen 103 und 104 sowie Dichtmanschetten 106 und 107 zum Abdichten der
Geberwelle. Außerdem ist zwischen dem vorderen Gehäuseteil 10
und dem hinteren
Gehäuseteil 12 ebenfalls ein Dichtring 109 eingeschaltet.
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Bei dieser Anordnung ist es möglich, über Ein-und Ausgangskanäle 110
und 112 in den Dichtflanschen und nicht näher eingezeichnete Gasführungskanäle in
der Geberwelle Stickstoff oder ein anderes Schutzgas in den Innenraum des Gehäuses
zum Schützen der Kontaktflächen einzublasen und im Durchflußbetrieb zu arbeiten.
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Es sei noch bemerkt, daß an die Stelle der Kugeiv Lager 5 und 7 Präzisions-Radiallager
115 und 117 getreten sind.