DE1673397C - Servo-Beschleunigungsmesser - Google Patents

Description

21. Beschleunigungsmesser nach einem der Ansprüche IO bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die träge Masse (80) an drei auf gleiche Abstände voneinander verteilten, in fester Lage an der Ringspule (82) befestigten, mit dieser milbewegbaren starren Bolzen (116) aufgehängt ist.

22. Beschleunigungsmesser nach einem der Ansprüche 10 bis 20, dadurch gekennzeichnet, »5 daß die träge Masse (80) an mindestens fünf Drähten (118, 120) aufgehängt ist, die an der trägen Masse befestigt sind, sich relativ zur Ringspule (82) in praktisch tangenljaler Richtung von der Träger-Masse weg erstrecken und in quer zur Bewegungsachsc (26) der Spule verlaufenden Ebenen liegen, daß mindestens drei Drähte an verschiedenen Winkelstellungen gegenüber der Achse mit den beweglichen Bolzen verbunden sind, daß sich alle Drähte in der einen Richtung längs der Achse gesehen in Richtung des Uhrzeigersinns von der trägen Masse weg erstrecken und daß mindestens vier Drähte zwischen ihren Anschlußpunkten an den gehäusefesten und den beweglichen Bolzen (108, 116) praktisch gleiche Länge besitzen.

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Die Erfindung betrifft einen Servo-Beschleunigungsmesser mit einer unter Verwendung von Drähten beweglich aufgehängten trägen Masse.

Es sind bereits mehrere Beschleunigungsmesser bekannt, die im allgemeinen eine träge Masse zur Beschleunigungsmessung aufweisen. Bei einem derartigen Beschleunigungsmesser (USA.-Patentschrift 3 020 767) sind zur Halterung der trägen Masse tangential an einen zentrisch zur Ansp'echachse des Geräts liegenden Kreis angeordnete Trägerglieder vorgesehen, die Einschnitte zur Ermöglichung einer Bewegung der trägen Masse besitzen und somit an bestimmten Stellen durchgebogen werden können. Die ' Trägerglieder sind praktisch tangential verlaufende starre Arme mit muldenförmigem Querschnitt, sie sind durch die profilierte Form vergleichsweise starr und können daher nachteiligerweise durch die bei hohen Beschleunigungsbelaslungen auftretenden transversalen Kräfte brechen. Andere bekannte Beschleunigungsmesser (USA.-Patentschriften 2 923 904 und 2 869 851) verwenden zur direkten Halterung der trägen Masse radial zur Masse angeordnete Trägerglieder aus Draht, die zur Ermöglichung einer bestimmten Bewegung der Masse dehnbar sein müssen. Durch die erforderliche Dehnbarkeit dieser Trägergiieder und der daraus resultierenden mechanischen Kräfte kann bei derartigen Meßinstrumenten keine optimale Empfindlichkeit und Genauigkeit gewährleistet werden. Die Aufhängung der trägen Masse an ihren gegenüberliegenden Enden an mehreren radial gezogenen Drähte läßt nämlich nur eine unzureichende axiale Freiheit zu, so daß solche Systeme schlechte Nullstabilität und Temperaturabweichungen zeigen. Diese Anordnungen verwenden außerdem eine langgestreckte, zentrale Welle, die verhältnismäßig schwer ist und daher bewirkt, daß das Instrument eine niedrige Eigenfrequenz und schlechtes Verhalten unter Schwingungen besitzt. Die träge Masse der bekannten Anordnungen spricht auf die Resultierende einer auf die Masse einwirkenden Beschleunigungskraft und auf einwirkende Schwerkräfte an und wird durch diese Resultierende in einer bestimmten Richtung bewegt. Ein auf diese Weise arbeilender Beschleunigungsmesser wird allgemein als Servo-Beschleunigungsmesser bezeichnet. Die traue Masse eines solchen Beschleunigungsmessers ist eine in einem Magnetfeld angeordnete, relativ zu diesem Magnetfeld bewegbare elektrische Spule. Die Bewegung dieser Masse unter dem Einfluß von resultierenden Kräften in der Richtung zulässiger Bewegung, d. h. längs der Ansprechachse des Beschleunigungsmessers, wird zur Erzeugung eines Steuersignals ausgenutzt, das die Größe der Bewegung und die auf diese Weise auf die Masse ausgeübte resultierende Kraft anzeigt. Das damit erzeugte Signal wird zur Erzeugung eines Stroms ausgenutzt, der seinerseits an die einen Teil der trägen Masse bildende elektrische Spule zurückgeführt wird und somit eine Rückstellkraft bewirkt, welche die träge Masse in eine vorbestimmte Null-Stellung gegenüber ihrem zugeordneten Magnetfeld zurückführt.

Den herkömmlichen, in sich abgeschlossenen Instrumenten fehlte das Merkmal der gedrängten Bauweise und der Robustheit, das in zahlreichen Anwendungsfällen des Beschleunigungsmessers höchst wünschenswert ist. Genauer gesagt, benutzten die herkömmlichen, in sich abgeschlossenen Beschleunigungsmesser im allgemeinen als träge Masse ein in Edelsteinlagern aufgehängtes Zeigerwerk, weshalb die bekannten Systeme äußerst anfällig und empfindlich gegenüber Schwingungen sind. Infolge dieser Anordnung zeigten die bekannten Systeme außerdem durch die Reibung in den Schwenklagern verursachte Hysterese, wodurch die Kräfteaufteilung und die Genauigkeit des Beschleunigungsmessers unweigerlich eingeschränkt wurden. Diese Nachteile wurden weiterhin durch die sogenannten Querkopplungseffekte verstärkt, die sich aus der normalerweise angewandten Form der Aufhängung ergeben und dazu führen, daß die träge Masse eines Beschleunigungsmessers danach trachtet, sich zumindest teilweise um eine Achse zu verdrehen, anstatt sich längs einer geraden Linie zu bewegen. Andere mit hoher Präzision arbeitende Beschleunigungsmesser sind im allgemeinen ziemlich groß und teuer, erfordern komplizierte elektronische Schaltungen zur Betätigung der Servoschlufe und benutzen in einigen Fällen Fluidum-, Schwimm- oder Luftlagerungen, um hysteresefrei zu sein und die träge Masse längs einer genau festgelegten geraden Achse zu führen. Diese Systeme benötigen selbstverständlich große und aufwendige Anordnungen einschließlich der Bereitstellung von zusätzlichen Druckluftversorgungen, genauer Temperatur-Rcgclausrüstungen usw., so daß die Anwendungsgebiete eines derart aufgebauten Instruments von vornherein in großem Maß eingeschränkt sind.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten linearen Servo-Beschleunigungsmesscis mit einer neuartigen Hallcrungsanordnung für die träge Masse, welche eine hohe Linearität des Be-

schleunigungsmesscrs gewährleistet und praktisch dung der beweglichen Kondensatorplatte mit der be-

keinen Temperaturschwankungen unterworfen ist. weglichen Spule und

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- Fig. 19 ein Schaltbild für den erfindungsgemäßen

löst, daß an der trägen Masse mehrere starre Bolzen Beschleunigungsmesser.

und am Gehäuse des Instruments eine gleich große 5 Der in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße, in Anzahl von starren Bolzen befestigt sind, daß je ein sich abgeschlossene Servo-Beschleunigungsmesser 10 beweglicher und ein gehäusefestcr Bolzen durch zwei weist ein längliches, beispielsweise aus rostfreiem Abstand voneinander besitzende parallele Drähte Stahl hergestelltes rohrförmiges Gehäuse 12 auf, das miteinander verbunden sind und daß die untereinan- am einen Ende durch eine einstückig mit ihm ausgeder verbundenen Bolzen und Drähte mehrere Paral- io bildete Stirnplatle 14 verschlossen ist, an seinem anlclogramme bilden, welche die träge Masse unter deren Ende 16 jedoch mit einer Öffnung zur Auf-Festlegung auf eine geradlinige und eine Drehbewc- nähme einer allgemein mit 18 bezeichneten mechanigung längs einer Ansprechachse halten. sehen Anordnung, einer elektronischen Anordnung

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungs- 20 und eines elektrischen Filters 22 versehen ist. Am form der Erfindung an Hand der Zeichnungen näher 15 Gehäuse des Beschleunigungsmessers ist ein rechterläutert. Es zeigt eckiger Flansch 24 ausgebildet, mit dessen Hilfe das

F i g. I einen die miniaturisierte Beschleunigungs- Gerät an einer Traganordnung montiert und parallel

rncsscranordnung mit den Merkmalen der Erfindung 711 seiner Ansprechachse 26 Beschleunigungskräften

veranschaulichenden Längsschnitt durch das Ge- ausgesetzt werden kann. Der mechanische Teil der

häuse des Beschleunigungsmessers, 20 Anordnung 18 endet in einem in Fig. 3 in vergrö-

F i g. 2 einen waagerechten Schnitt durch den me- ßertem Maßstab eingezeichnete Deckel 28, in welchanischen Teil des Beschleunigungsmessers gemäß ehern mehrere elektrische Verbindungsstifte 30 ge-Fi ρ 1, welcher das Aufhängesystem für die träge halten sind. Diese Stifte dienen zur Herstellung einer Masse und den kapazitiven Abnehmer darstellt, in elektrischen Verbindung zwischen den anderen Abvergrößertem Maßstab, 25 schnitten des Beschleunigungsmessers 10 sowie zwi-

F i g. 3 einen Schnitt durch den Deckel für den sehen der Kraft- und der Meßspule, die ebenso wie

mechanischen Teil der Anordnung gemäß den F i g. 1 die ebenfalls einen Teil dieses Satzes bildenden kapa-

und 2, in vergrößertem Maßstab, zitiven Abnehmerplatten in der mechanischen An-

I i g. 4 einen den Deckel in Aufsicht zeigenden Ordnung 18 angeordnet sind.

Schnitt längs der Linie 4-4 in Fig. 1, 3° Die mechanische Anordnung 18 ist von der clck-

Fig. 5 einen die andere Seite des Deckels darstel- Ironischen Anordnung 20 durch einen Abstandring

lenden Schnitt längs der Linie 5-5 in Fi g. 2, 32 getrennt, der einen aus Kunststoff bestehenden

F i g. 6 eine Stirnseitenansicht des Beschleuni- Staubdeckcl b/w. -scheibe 34 trägt. Die elektronische

gungsmessersgemäß Fig. 1, Anordnung 20 ist auf zwei Abstand voneinander be-

F i g. 7 einen Teilschnitt durch den Aufhängring 35 sitzenden isolierenden Schaltungsplatlen 36 und 38

gemäß F i g. 2, in vergrößertem Maßstab, aufgebaut, welche mit entsprechenden gedruckten

I- i g. 8 einen Schnitt längs der Linie 8-8 in Schaltungen versehen sind und von denen die Schal-

F i g. 2. welcher das Aufhängesystem und die beweg- tungsplattc 36 durch das herumgezogene Ende des

liehe Kondcnsatorplatte darstellt, Abstandsrings 32 festgehalten wird. Die andere

Fig.¹) eine Ansicht der anderen Seite des Auf- 4° Schaltungsplatte 38 ist durch nicht dargestellte Mittel

hängerings, von der Seite gemäß Fig.8 her gesehen, im Gehäuse 12 gchaltert und besitzt Absland vom

F i g. 10 einen die Innenseite der Aufhängeanord- Filter 22, das seinerseits auf ähnliche Weise an einem

nung veranschaulichenden Schnitt längs der Linie Endstück 40 angebaut ist, welches durch das herum-

10-10 in Fig. 2, gezogene Ende 16 des Gehäuses festgehalten wird.

F ig.!! einen Schnitt durch der. Weicheisennapf, 45 Die Verbindung mit dem Beschleunigungsmesser 10

welcher den darin untergebrachten Dauermagneten erfolgt über aus dem abgedichteten Ende des Geräts

und die elektrische Verbindung mit einer der festste- herausstehende elektrische Anschlüsse 42. Die ver-

henden Platten des kapazitiven Abnehmers darstellt, schiedenen elektrischen Verbindungen zwischen dem

Fig. 12 eine perspektivische Teilansicht eines Filter 22, der elektronischen Anordnung 20 und den

Abschnitts des erfindungsgemäßen Aufhängesystems, 5< > Verbindungsstiften 30 sowie den zugehörigen Teilen

in \ergrößertem Maßstab, " sind nicht dargestellt; diese Bauteile können auf jede

Fig. 13 eine perspektivische Ansicht der trägen beliebige, keinen Teil der Erfindung darstellende

Masse mit der imprägnierten Spule, der beweglichen Weise elektrisch untereinander verbunden sein. Dei

Kondensatorplatte, Abschnitten der Aufhängdrahte Staubdeckel 34 kann zu diesem Zweck mit entspre-

und den beweglichen Bolzen, ^5S chenden Öffnungen versehen sein oder kann einfach

Fig. 14 eine perspektivische Teüanskrht zur Ver- vor Herstellung der Verbindung mit den Stiften 3C

anschaulichung der Verbindung eines der bewegli- durchstoßen werden,

chen Bolzen mit der trägen Masse, Gemäß F i g. 3 sind die Verbindungsstifte 30 mn

Fig. 15 eine perspektivische Ansicht desselben Hilfe eines Isolier-Klebmittels 44, wie Epoxyharz, k Bolzens aus einem anderen Blickwinkel, *" im oberen Deckel 28 vorgesehenen Öffnungen 43 be- F i g. 16 einen Teilschnitt, welcher die Halterung festigt. Vorzugsweise sind sieben Verbmdongsstiftt

eines der Verbindungsbolzen des Beschleunigungs- vorgesehen, von denen sechs langgestreckt ausgebu-

messers veranschaulicht, det sind und sich aus einem noch näher zu erläutern-

I- i g. 17 eine Aufsicht auf die bewegliche Anord- den Grund von der mechanischen Anordnung 18 ein

nung der trägen Masse mit der beweglichen Konden- $5 wärts erstrecken, während ein kurzer Stift 48 aul

satorplatte und den beweglichen Bolzen, noch näher zu beschreibende Weise zur Herstellu^}

Fig. 18 einen Schnitt durch die Anordnung ge- einer elektrischen Verbindung nrit einer einen Tei

maß Fig. 17 zur Darstellung der Art der Verbin- eines kapazitiven Abnehmers bildenden feststehen

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den Kondensatorplatle 50 vorgesehen ist. Dieser steifen Isoliermaterial bestehen, jedoch gemäß letztgenannte Stift ist mit Hilfe einer Kunststoff- F i g. 7 bei 96 und 98 an beiden Enden metallisiert büchse 46 und einer Epoxyharzisolicrung 44 im obe- sind, so daß sie auf die noch zu erläuternde Weise rcn Deckel, genau festgelegt. Die Kondensatorplatte elektrische Verbindungen herzustellen vermögen.
50 ist vorzugsweise mit Hilfe mehrerer lsolieirblöcke 5 Fig. 4 ist ein Schnitt längs der Linie 4-4 in 52, die bei 54 sowohl an der Kondensatorplatte 50 F i g. 1 durch den Abstandring 32, welcher die aus als auch am oberen Deckel 28 angelötet sind, am dem Deckel 28 herausragenden Stifte 30 einschließ-Deckel 28 befestigt. Die Befestigung der Kondensa- lieh des kurzen Stifts 48 zeigt. Die feststehende Koniorplatte 50 am oberen Deckel erfolgt vorzugsweise densatorplatte 50 und die sie tragenden lsolierblöckc durch drei derartige Blöcke, die nahe dem Umfang io sowie die bewegliche Kondensatorplatte 84 sind in der Kondensatorpiaitc um die Ansprechachse des F i g. 4 gestrichelt eingezeichnet.
Beschleunigungsmessers herum auf gleiche Abstände Die elektrische Verbindung mit der beweglichen voneinander verteilt sind. Bin metallischer Leiter 56 Kondensatorplatte 84 erfolgt durch eine kurze Leiist am einen Ende bei 58 an der Kondensatorplatte tung 100, die bei 102 an der Außenkante der bewegangelötet, während sein anderes F.nde. wie bei 60 in 15 liehen Kondensatorplatte 84 angelötet ist.
F i g. 3 angedeutet, in einer Nut um einen Stift 48 F i g. 5 ist ein Schnitt längs der Linie 5-5 in herumgeschlungcn und vorzugsweise an letzterem Fig.2, der die Unter- bzw. Innenseite des oberen angelölet ist, wodurch eine elektrische Verbindung Deckels 28 mit der daran angebrachten feststehenden zwischen dem Stift 48 und der Kondensatorplatte 50 Kondensatorplatte 50 zeigt. Eine elektrische Leitung hergestellt ist. 20 Ϊ04 verbindet einen der Stifte 30 mit der am Dauer-

F i g. 2 ist ein Längsschnitt durch die mechanische magnet-Polstück befestigten anderen feststehenden

Anordnung 18 gemäß Fi p. 1. In das Gehäuse 12 ist Kondensatorplatte 86 gemäß F i g. 2.

ein hohler kreisförmiger Napf 68 aus magnetischem F i g. 6 ist eine Stirnseitenansicht des Beschleuni-

Matcrial, wie Weicheisen, eingebaut, der bei 64 mit gungsmessers 10, in welcher drei in der Stirnplatte 14

einer zentralen Gewindebohrung zur Aufnahme einer 25 vorgesehene Gewindebohrungen 68 zur Aufnahme

Schraube versehen ist, mit deren Hilfe er an der der Schrauben dargestellt sind, die zur Einstellung

Stirnplatte 14 des Gehäuses befestigt ist. Das Ge- dienen, um die Bewegungsachse der tragen Masse 80

häusc ist mit einer Senkbohrung 66 zur Aufnahme mit der Achse 26 des Gehäuses 12 zusammenfallen

der Schraube versehen. Die Stirnplatte kann auch zu lassen und senkrecht zu den Anbauflanschen 24

eine Anzahl von Gewindebohrungen 68 zur Auf- 30 auszurichten.

nähme von Befestigungsschrauben aufweisen, mit de- Fi g. 8 zeigt einen Querschnitt längs der Linie 8-8

ren Hilfe e'er Beschleunigungsmesser auf der Seite in F i g. 2 und veranschaulicht den Aufhängring 90

der Stirnplatte 14 statt an seinem Flansch 24 anmon- nebst den zugeordneten Tragbolzen für das Auf-

ticrt werden kann. Am Napf 62 ist bei 70 ein im we- hängesystem. Fig.9 ist eine Fig.8 ähnelnde Ansicht,

sentlichen kegelstumpfförmiger Dauermagnet 72 an- 35 welche nur den Aufhängring 90 zeigt. Bei der darge-

gelötet oder anderweitig befestigt, an dessen dünne- stellten Ausführungsform trägt der Aufhängring 90

rem Ende eine erweiterte kreisförmige Scheibe 74 neben den Stiften 30 drei im folgenden als festste-

angebracht ist, welche ein Magnetpolstück bildet, so hende Bolzen des Aufhängesystems bezeichnete

daß der Dauermagnet ein radiales Magnetfeld zwi- starre Bolzen 108, deren eines Ende durch kurze

sehen dem Polstück 74 und dem ringförmigen dün- 40 Drähte 110 elektrisch mit jeweils einem zugeordne-

ncren Ende des Napfes 62 erzeugt. Der Abstandsring ten Stift 30 verbunden ist, wobei die Drähte bei 112

32 weist einen ringförmigen Ansatz 78 auf, der mit zu Schleifen geformt sind, um eine Kräfteübertra-

Reibsitz über den dünneren Endabschnit: 76 des gung von den Bolzen 108 über die elektrischen Ver-

Nspfcs aufgeschoben ist bindungen auf die Stifte 30 zu verhindern. Gemäß

In dem erwähnten radialen Magnetfeld ist eine 45 Fig.9 ist der AufnängcTing 90 außerdem mit drei

träge Masse 80 beweglich angeordnet, die eine mit auf gleiche Abstände voneinander verteilten halbzy-

einem Kunstharz, wie Epoxyharz, imprägnierte Dop- lindrischen Aussparungen 114 versehen, die einen

pel- bzw. Ringspule 82 aufweist, welche durch die Freiraum für die Bolzen des Aufhängesystems bil-

lmprägmenrag zu einem steifen und einheitlichen den.

Getäde wird. Die Spule besteht aas mehreren Wick- 50 Gemäß F i g. 8 legen die im Aufhängring 90 vor-

lungen and obgleich sie als Emzelkonstruk twn dar- gesehenen Aussparungen 114 einen Freiraum zur Er-

gesteit ist, enthält sie vorzugsweise sowohl eine möglichung einer Längsbewegung der betreffendes

Kraftspule ab auch eine Meöspute. Diese Ringspule Bolzen 116 der tragen Masse fest, die im folgenden

82 trägt eine zentrale bzw. bewegliche Kondensator- als bewegliche Bolzen bezeichnet werden, da sie as

platte 84, die mit Abstand zwischen zwei feststehen- 55 der AufhängeanordnHng 8β der tragen Masse befe-

den Kondensatorplatten 50, 86 eingesetzt ist, von de- stigt and mit dieser mhbewegtich sind, d. h., sie sind

sen die Platte am oberen Deckel 28 and die Platte ag der die imprägnierte Doppel- bzw. Rimjspme and

86 am Magnetpotstnck 74 angebracht ist, diesem ge- die bewegliche Kondensatorplatte 84 umfassende!

genSber Jedoch isoliert ist tragen Masse angebracht. Neben dem oberen Decke

is den oberes Deckel 28 and das dünnere 60 28 ist am Eade jedes beweglichen Bolzens IK da;

Ende 76 des Magnetnapfes ist mittels semes Radial- eine Ende eines länglichen Aaffaängdrahts 118 befe

flanschesSSemraagnebsc^erWek^eisea-Aiiihängring stigt, dessen anderes Ende mit dem betreffende!

90 eingesetzt, voa dem ein Teil in Fig.7 in vergrö- Ende eines zugeordneten feststehenden Bolzens IW

Bertem Mafistab geellt ist. Dieser Aufhängrmg am Aafhängring 90 verbanden ist. Die Aafhäng

ist mit Bo zur Aaraahme voa drei onf gleiche 65 drähte 118 sind langgestreckte, biegsame dünn

Abstände verteäteo Bolzen W8 versehen, die mit Drähte aus elektrisch leitfähigem Materal, die dnrd

HiBe eines Epoxy-Klebmitteis 94 in den Bohrungen Löten oder anderweitig an den metallisierten Eadei

des AafhängriBgs 98 befestigt sind aod aas einem sowohl der feststehenden ab auch der bewegliche]

Bolzen befestigt sind. Die Aufhängdrähtc 118 können runden Querschnitt besitzen, haben jedoch vorzugsweise einen rechteckigen Querschnitt, dessen Länge etwa das Doppelte seiner Breite beträgt. Das größere Querschnittsmaß jedes Aufhängedrahts 118 liegt radial zur Ansprecluichsc 26 des Beschleunigungsmessers. Jeder Aufhängedraht verläuft tangential zu einem Kreis, dessen Mittelpunkt durch die Ansprechaehsc 26 gebildet wird. Die Aufhängdrähtc 118 besitzen sämtlich gleiche Länge und sind an um 120 voneinander entfernten Stellen sowohl an den beweglichen Bolzen 116 als auch an den feststehenden Bolzen 108 angebracht.

Fig. H) ist ein Querschnitt durch das Dauermagneten-Polstück 72 gemäß F i g. 2 und veranschaulicht die andere Seile des Aufhängeringe 90. Die Stifte 30 durchsetzen den Aufhängring 90 vollständig, wobei ihre Innenenden in Fig. K) sichtbar sind. Auf ähnliche Weise durchsetzen sowohl die beweglichen Bolzen 116 als auch die feststehenden Bolzen 108 den Aufhüngring, wobei die erste:en gemäß Fig. 10 durch die Aussparungen 114 hindurchgeführt sind. Mit den Innenenden dieser Bolzen sind drei weitere Aufhängdrähte 120 verbunden, die in je-_%der Hinsicht den gemäß F i g. 8 am anderen Ende der Aufhängcanordnung 80 vorgesehenen Aufhäiigdrählen 118 entsprechen. Ersichtlicherweise bilden die einander entsprechenden Aufhängdrähte 120 und 118 jeweils ein Paar, dessen beide Drähte in der gleichen, parallel zur Ansprechachse 26 verlaufenden Ebene liegen, d. h., der obere rechte Aufhängdraht 120 gemäß Fig. K) liegt in derselben Ebene wie der obere linke Aufhängdraht 118 gemäß Fig. H. Diese beiden Aufhängdrähte zusammen mit ihren zugeordneten Bolzen 108 und 116 bilden ein in der parallel zur Ansprechachse 26 des Beschleunigungsmessers verlaufenden Ebene der Aufhängdrähte liegendes Parallelogramm. Ebenso bilden die übrigen Aufhängedrähte weitere Parallelogramme mit ihren zugeordneten Bolzen, die ebenfalls parallel zur An*>prcchachse liegen. Wie erwähnt, sind die Aufhängdrähte elektrisch leitfähig, wobei die elektrische Verbindung mit den Stiften 30 durch biegsame Leitungen 122 bewerkstelligt" wird, »■ eiche den zu Schleifen geformten Leitungen 110 gemäß F i g. 8 entsprechen.

Gemäß Fig. 10 ist die eine Seite des Endes des Dauermagnet-Polstücks 72 bei 124 ausgespart, um eine elektrische Verbindung über die Leitung 126 mit einem der Stifte 30 zu ermöglichen. Diese Leitung ist gemäß F i g. 11 bei 128 mit Hufe von Epoxyharz ;<m Dauermagnet-Polstück befestigt und erstreckt sich aufwärts durch einen in der Seite des Polstücks 74 vorgesehenen Schlitz 130, wo sie beispielsweise durch Löten bei 132 an der feststehenden Kondensatorpiatte 86 befestigt ist. Diese Platte ist mittels mehrerer, vorzugsweise dreier Isolierblöcke 138 am Polstück befestigt, die nahe der Außenkante der Kondensatorplatte und des Polstücks 74, an welchem diese angebracht ist, um die Ansprechachse 26 des Beschleunigungsmessers herum auf gleiche Abstände voneinander verteilt sind.

Fig. 12 ist eine perspektivische Teilansicht in vergrößertem Maßstab, welche die Verbindung der Aufhängdrähte 118 und 120 an einem der feststehenden Bolzen 1β8 zeigt. Dieser Bolzen ist bei 142 mit Hilfe eines Epoxyharzes in eine im Aufhängring 90 vorgesehene Bohrung 140 eingebettet. Die elektrische Verbindung erfolgt vom metallisierten Ende des Isolierbolzens 108 über eine biegsame Leitung 110 zu einem der Stifte 30. Zu diesem Zweck ist das Ende der Leitung 110 um den Stift 30 hcrumgoschlungen und vorzugsweise in einer darin vorgesehenen Ringnut 144 festgelötet.

Fig. 13 zeigt die gesamte bewegliche Anordnung 90 einschließlich der beweglichen Kondensatorpiatte 84, und der mit Kunstharz imprägnierten Doppelbzw. Ringspulc 82, an welcher die beweglichen BoI-zen 116 befestigt sind. Die Befestigung dieser Bolzen ist in den Fig. 14 und 15 in vergrößertem Maßstab veranschaulicht, aus denen ersichtlich ist, daß die Bolzen an beiden Enden metallisiert sind; sie bestehen aus einem steifen Isoliermaterial, sind jedoch an jedem Ende bei 146 und 148 gemäß Fig. 14 mit einem leitfähigen Metallüberzug versehen, der nicht nur die dargestellten ringförmigen Endabschnitte, sondern auch die kreisförmigen Endflächen dieser Bolzen überzieht. Gemäß Fig. 14 erfolgt eine der Verbindungen mit der Ringspule 82 über eine Leitung ISO, welche den den Bolzen 116 an der Spule 82 haltenden Block 152 aus Epoxy-Klebmittel durchsetzt. Die bewegliche Kondensatorpiatte 84 ist mit Hilfe mehrerer Isolierblöcke 154 an der Ringspule 82 angebracht.

Fig. 15 veranschaulicht eine typische Konstruktion eines der anderen beweglichen Bolzen 116, der wiederum mittels eines Epoxyharzblockcs 152 an der Ringspule 82 befestigt ist. Die Verbindung zwischen

der Ringspule und den beiden metallisierten Abschnitten 146 und 148 erfolgt in diesem Fall mit Hilfe von Leitungen 156 und 158, die um die Bolzenenden herumgeschlungen und vorzugsweise bei 160 bzw. 162 an diesen angelötet sind. Die Aufhäng-

drahte 118 und 120 sind vorzugsweise an den äußersten Enden sowohl der feststehenden als auch der beweglichen Bolzen angelötet, wie dies aus den Fig. 12 und 13 deutlich hervorgeht.

In Fig. 16 werden weitere Einzelheiten der An-Ordnung zur Herstellung der elektrischen Verbindung mit der am Polstück 74 des Dauermagneten 72 angebrachten feststehenden Kondensatorpiatte 86 veranschaulicht; diese Anordnung ist auch in Fig. Il dargestellt Das Ende der Leitung 126 ist in einer der Ringnuten 144 des Stins 3ö angeordnet, der außerdem einen Längsschlitz 166 aufweist, durch den die Leitung 126 hindurchtritt. Der Stift 30 ist zwecks genauer Ausrichtung mit Hilfe einer Kunststoff-Büchse 168 im Aufhängring 90 gehaltert. Fall· die Nuten 144 auch im Innenendc der Stifte vorgese

hen sind, kann der Schlitz 166 weggelassen werden

In den Fig. 17 und 18 sind weitere Einzelheiter

der durch die bewegliche Spule und die von diesei getragene bewegliche Kondensatorpiatte gebildetei

SS beweglichen Anordnung dargestellt. Die Rmgspuli 82 ist mit einem Kunstharz, beiseseie einen Epoxyharz, imprägniert, so daß sie gemäß Fig. 1) einen praktisch starren ecteqjea tt er hält An der Spule Kt ein f&tmei Dämpfaags

ring 172 angebracht, an dem drei auf gleiche Ab stände voneinander verteiöe IsoäcrMöckc 114 hefe stigt sind. Diese auch in Fig. 13 Ison blocke sind bei 176 sowohl am Dämpfnngsring IT als auch an der beweglichen Kondensatorpiatte 8

angelötet, so daß feistere an da bewegfieben Riog

spule 82 angebracht ist und von dieser Uagen win!

Obgleich die Ringspule 82, wie erwähnt, der Ek

fachheit halber ab Emzeispute dargestellt ist, beste!

ii

sie in bevorzugter AusführungsTorm der Erfindung sowohl aus einer Kraftspule als auch aus einer Kompensier- bzw. Meßspule. Die Verbindung sowohl zum Kraft- als auch /.um Meßabschnitt der Ringspule 82 erfolgt gemäß Fig. 17 mittels mehrerer elektrischer Leitungen 150, 156, 178 und 180; an die bewegliche Kondensatorplatte 84 ist außerdem eine Leitung 102 angeschlossen. Bei einer typischen Ausführungsl'orm stehen die beiden durch die Leitungen 150 und 178 gebildeten Enden des Meßabschnitts der Ringspule neben dem Dauermagneten von der Seite der Spule ab. Die Leitung 178 ist am magnetseitigen Ende 148 des beweglichen Bolzens 175 gemäß Fig. 17, d. h. an einem der Bolzen 116, angelötet, wahrend das durch die Leitung (50 gebildete andere Ende des Meßabschnitts der Ringspule durch die Epoxyharzfüllung 152 gemäß Fig. 14 hindurchliuil't und mit dem oberen deckelseitigen Ende 146 ijrs B'il/t'n¹. 175 verlötet ist. Hierdurch werden die elekirischcn Anschlüsse zu den beiden Enden des MeßabschntUs der Ringspule 82 hergestellt.

Her Kraftabschnitt der Ringspule 82 ist so gewikkelt. daß seine beiden durch die Leitungen 156 und 180 (I ig. 17) gebildeten Enden von gegenüberliegenden Enden der Spulenanordnung abstehen. Die Leitung 156 ist mit dem magnetseitigcn Ende 148 des Bolzens 177, d.h. eines der Bolzen 116, veibunden, dessen gegenüberliegendes Fnde 146 gemäß Fig iS mit der die Epoxyharzfüllung an der Platte 84 durchsetzenden Leitung 102 der beweglichen K;Midensalorplatte verbunden ist. Das durch die Lei-King 180 gebildete obere derkclscitigc F.nde des Kraftabschnitts der Ringspule 82 ist an das belrefiende Ende 146 des verbleibenden beweglichen BoI /jiis 179 gemäü Fig. !7 angelötet, dessen anderes linde keinen elektrischen Anschluß bildet, sondern nur als Teil des mechanischen Aufhängesystems dient.

Γ ig ι') zeigt ein Schaltbild einer in Verbindung ;:-,it den" erfindungsgemäßen Beschleunigungsmesser verwendbaren Schaltung. Diese Schaltung weist i.;nen Oszillator 181 zur Speisung eines Ί ransformulors 182 au!, dessen Sekundärwicklung mit der beweglichen Platte 84 verbunden ist, welche einen Teil des in Fig. 19 mit C₁ und C"., bezeichneten Differen- :!,!!Kondensators '"'!det. He«;«*n andere Belegungen durch die beiden feststehenden Platten 50 und 86 ne bildet werden. Die Kondensatoren C₁X₂ werden über Dioden 184 und 186 von der Sekundärwicklung des Transformators 182 aus gespeist. Kondensatoren 188 und 190 dienen zur Speicherung der von den Kondensatoren C₁ und C, gelieferten Ladungen, so daß dem Kraftabschnitt der Ringspule 82 über Zenerdioden 192 nod 194 era Danerstrom zugeführt wird. Die Trennung erfolgt mittels Gleichrichterdioden 196 und 198, die in der Schaltung als Stromrichter dienen. Da zur Speisung der Kondensatoren C₁ und (';_, gomäß Fig. 19 nur eine Einphasen-Spannungsquellc benutzt wird, laden sieh diese Kondensa-S toren über ihre zugeordneten Dioden 184 bzw. 186 in jeder zweiten Halbperiodc der angelegten Spannung auf. Die Kondensatoren 188 und 190 sind /ur Speicherung der durch die Kondensatoren C₁ und ( . gelieferten Ladungen in den Stromkreis eingefügt, so

ίο daß über die Zenerdioden 192 und 194 ein Daueislrom fließt. Diese Anordnung ermöglicht eine vereinfachte mechanische Anordnung, bei welcher die eine Platte des Kondensators C₁ mit der einen Platte des Kondensators C, elektrisch verbunden ist. Tatsächlich stellen diese beiden Platten eine einzige bewegliche Kondensatorplatte 84 dar, die einen Teil der tragen Masse bildet und an der Ringspule 82 angebracht ist.

Die folgenden Änderungen des Erfindungsgegenstands sind im Rahmen der Ansprüche möglich:

a) Die Drähte brauchen nicht unbedingt in einer gemeinsamen Ebene zu liegen. Die Parallelogramme können relativ zueinander axial versetzt sein.

b) Wenn die Parallelogramme unterschiedliche Länge besitzen, ist die Aufhängung zwar mn.li funktionsfähig, doch bewegt sich die trat.·.. Masse nicht mehr in einer genau geraden Li-

nie.

c) Für den Fall von drei Parallelogrammen brau chen diese nicht 120 voneinander entfernt zu sein, solange die Innen- und Außenradien die gleichen bleiben. Mit anderen Worten muß da radiale Abstand von der Ansprechachse bei allen feststehenden Bolzen und bei allen beweglichen Bolzen jeweils gleich sein, doch brauchen diese beiden Radialabstände nicht gleich groß zu sein.

d) Die Parallelogramme können in Axialrichtuni: unterschiedliche Höhe besitzen, ohne das l.r-islungsvcrhalten wesentlich zu beeinträchtige.1.

c) Falls du,- Parallelogramme in Radiairichtun unterschiedliche Längen besitzen, ist die A hängung zwar noch funktionsfähig, doch er folgt die Hin- und Herbewegung praktisc nicht linear.

f) Falls die Drähte unter unterschiedlichen Radia winkeln oder in verschiedenen Lagen angeor net sind, ist die Aufhängung zwar noch funktionsfähig, doch ist die Hin- und Herbewegung SS wiederum praktisch nicht linear.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (20)

Patentansprüche:

1. Servo-Beschleunigungsmesser mit einer unter Verwendung von Drähten beweglich aufgehängten trägen Masse, dadurch gekennzeichnet, daß an der trägen Masse (80) mehrere starre Bolzen (116) und am Gehäuse des Instruments eine gleich große Anzahl von starren Bolzen (108) befestigt sind, daß je ein beweglicher und ein gehäusefester Bolzen (116) bzw. 108) durch zwei Abstand voneinander besitzende parallele Drähte (118, 120) miteinander verbunden sind und daß die untereinander verbundenen Bolzen und Drähte mehrere Parallelogramme bilden, welche die träge Masse unter Festlegung auf eine geradlinige und eine Drehbewegung längs einer Ansprechachse (26) halten.

2. Beschleunigungsmesser nach Anspruch J, dadurch gekennzeichnet, daß die träge Masse eine elektrische Ringspule (82) aufweist.

3. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringspule (82) zur Versteifung mit Kunstharz imprägniert ist.

4. Beschleunigungsmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einige Drähte (118, 120) elektrisch leitfähig sind.

5. Beschleunigungsmesser nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drähte (118, 120) jeweils praktisch rechteckigen Querschnitt besitzen und daß sich ihr größtes Maß radial zur Ansprechachse (26) erstreckt.

6. Beschleunigungsmesser nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bolzen (108, 116) aus Isoliermaterial bestehen und an ihren Enden leitfähige Abschnitte (96, 98; 146, 148) aufweisen.

7. Beschleunigungsmesser nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die träge Masse an drei auf gleiche Abstände voneinander verteilten, an der Ringspule (82) befestigten Bolzen (116) und an drei gehäusefesten Bolzen (108) aufgehängt ist und daß die Drähte an den einander gegenüberliegenden Enden der jeweiligen beweglichen und gehäusefesten Bolzen befestigt sind.

8. Beschleunigungsmesser nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Drähte (118, 120) vom einen Ende der Ringspule (82) gesehen sämtlich im Uhrzeigersinn nach außen erstrecken und daß der Radialabstand (R₁) von der Ansprechachse (26) zum Kreis, welchen die Drähte tangieren, praktisch gleich dem Abstand (R.,) von der Ansprechachse zum Vcrbindungspunkt eines Drahts an einem zugeordneten beweglichen Bolzen ist.

9. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen einer von der Ansprechachse (26) zum Tangierungspunkt des einen Drahts am Kreis verlaufenden Radiallinie und einer zweiten, sich von dieser Achse zum Verbindungspunkt erstreckenden Radiallinie festgelegte Winkel (M) ungefähr 15° beträgt.

10. Beschleunigungsmesser nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welchem sich die träge Masse in einem Magnetfeld bewegt und durch ein infolge dieser Bewegung erzeugtes Signal in eine vorausgewählte Stellung in diesem Magnetfeld zurückgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die träge Masse (80) eine im Magnetfeld längs einer Ansprechachse (26) bewegbare Ringspule (82) und eine veränderbare elektrische Impedanz (50, 84, 86) zur Messung der Bewegung der trägen Masse aufweist.

11. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die veränderbare elektrische Impedanz eine an der Ringspule angebrachte bewegbare Kondensatorplatte (84) ist.

12. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die veränderbare elektrische Impedanz (SO, 84, 86) einen von der tragen Masse (80) getragenen bewegbaren elektrischen Leiter (84) und einen mit Abstand neben diesem angeordneten zweiten, feststehenden elektrischen Leiter (50, 86) aufweist und daß sich die Impedanz in Abhängigkeit vom Abstand zwischen diesen beiden Leitern ändert.

11. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Magnetanordnung mit einem in die Ringspule (82) hineinragenden, praktisch kreisförmigen Magnetpolstück (72) vorgesehen ist und daß die veränderbare Impedanz an eine elektrische Spannungsquelle (181) angeschlossen ist und ein die Bewegung der trägen Masse anzeigendes elektrisches Ausgangssignal liefert.

14. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die erstgenannten Bolzen (116) mittels Epoxyharz (152) an der Kraftspule befestigt sind.

15. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die veränderbare elektrische Impedanz einen Differentialkondensator (50, 84, 86) mit einer von der tragen Masse (80) getragenen beweglichen Kondcnsatorplatte (84) und zwei zu beiden Seiten der beweglichen Platte angeordnete Kondensatorplatten (50, 86) aufweist.

16. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Polstück (74) das Dauermagnetpolstück (72) verbunden ist. der von einem Napf (62) aus magnetischem Material aufgenommen wird, daß zwischen dem Napf und dem Polstück ein magnetischer Ring (90) vorgesehen ist, der zur Erzeugung eines radialen Magnetflusses zwischen dem Polstück und dem Ring am Napf befestigt ist, und daß die Ringspule (82) mittels der Drähte (118. 120) zwischen dem Polstück und dem Ring aufgehängt ist.

17. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die gehäusefesten Bolzen (108) im Ring (90) gehaltert sind.

18. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die gehäusefesten Bolzen (108) den Ring (90) durchsetzen und in diesem mit Hilfe eines Klebemittels (94) befestigt sind.

19. Beschleunigungsmesser nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die träge Masse (80) sowohl einen Kraftspulen- als auch einen Meßspulenabschnitt aufweist und daß die Spulenabschnitte mit einem der Spule Steifheit verleihenden Kunstharz imprägniert sind.

20. Beschleunigungsmesser nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere elektrische Verbindungsstifte (30), sowie elektrisch leitfähige Mittel (110, 112) vorgesehen sind, welche die einander gegenüberliegenden Enden mindestens einiger der gehäusefesten Bolzen (108) mit den Verbindungsstiften verbinden.