DE1673939A1 - Mechanischer Verstaerker - Google Patents

Description

KRU/rig

V-60.733-0I , 4/68 .'■■-. 1. Februar 1968

The Batteile Development Corporation, 5o5 King Avenue, Columbus/Ohio (V.St.A.)

MECHANISCHER VERSTÄRKER

Die Erfindung bezieht sich auf einen mechanischen Kraftverstärker, der auf dem Prinzip eines Haspel-Kraftverstärkers beruht, leicht anspricht, doppelwirkend ist, geringen Schlupf und sehr kleine Eigenträgheit aufweist. Insbesondere bezieht sie sich auf einen mechanischen Verstärker, der

-2

Il t) '4 it £ ff:

als Mehrstufenverstärker oder für Instrumente und allgemeine Steuerungen verwendet werden kann.

Es sind viele Arten von.Verstärkern bekannt, welche in
zwei Hauptkategorien eingeteilt werden können.· die
elektronischen sowie die mechanischen Verstärker.
Elektronische Verstärker werden in SprachverStärkungsanlagen, bei Rundfunk und Fernsehen usw. verwendet* Als
Beispiele für das Gebiet der mechanischen Verstärker
seien Lenkhilfen und Bremsverstärker genannt. Bei der
Verstärkung besteht ein grundlegendes Erfordernis darin, daß das Energieneveau eines kleinen Eingangssignals derart verstärkt wird, daß es entweder eine große Widerstandskraft überwinden, oder andere Bauteile in einem Servo mechanismus antreiben kann. In jedem Fall sind gewisse
Trägheits- u. Reibungskräfte zu überwinden, wenn das erwünschte Ergebnis einer getreuen Signalwiedergabe erhalten werden soll. Wenn in herkömmlichen Verstärkungsvorrichtungen das verstärkte Signal einen Motor an und ausschaltet^ergibt sich eine bestimmte Nacheilzeit, sowohl in der Anlaßzeit des Motors als auch in der Trägheit des Systems, welches durch das Ausgangssignal betätigt werden soll.

- 3-

109032/0.3^7

Gemäß der Erfindung dreht sich der "Motor" ständig in

und

einer Richtung/ist auch verantwortlich für die Verstärkung. Ein Nachteil elektronischer Verstärker sind die Kosten der elektronischen Bauteile, Bei herkömmlichen mechanischen Verstärkern, z.B. hydraulischen Verstärkern, ist ein Verlust an "Gefühl" zu verzeichnen.

Der erfindungsgemäße Verstärker ist sowohl geeignet für schwere als auch leichte Beanspruchung. Für den Fall der schweren Beanspruchung kann der Verstärker zur Fahrzeugsteuerung und - Führung verwendet werden, für Kräne , Fahrstühle, Aufzüge, gesteuerte Werkzeugmaschinen, zur Synchronisierung von Förderanlagen, zur Fernsteuerung verschiedener Vorrichtungen und ähnliche Anwendungsfälle. Zu den leichten Beanspruchungsfällen zählen z.B. Servomechanismen, allgemeine Steuerungen und instrumentenverStärkung, sowie andere ultrasensitive Anwendungen. In der folgenden Beschreibung wird ein Anwendungsbeispfel der Erfindung anhand der Verstärkung von Niederfrequenzsignalen auf direkter mechanischer Basis erläutert.

109832/0367

Das Wesen der Erfidnung ist darin zu sehen, einen mehrstufigen mechanischen Verstärker zu schaffen, der in der Lage ist, Eingangssignale mit wenigstens 18oo Zyklen pro Sekunde mit einem wenigstens zehntausend-fachen Kraftzuwachs zu verstärken, d.h. der Signale im Niederfrequenzbereich verstärken kann. Weiterhin soll ein vergleichsweise einfacher mechanisch verstärkter, linear rückgekoppelter Servomechanismus mit einer Instrumentenkontrolle geschaffen werden, wobei die Stellung einer Aufzeichnungsvorrichtung proportional einem an den Eingang angelegten Spannungssignal ist. Auch soll ein Positionierungs-Servomechanismus geschaffen werden, bei welchem von einem konstant umlaufenden Iiäuptbewegungsteil Energie derart abgenommen wird, daß die Wiedergabe des Instrumentes im wesentlichen unabhängig von dem Trägheitscharakter des Hauptbewegungsteiles ist.

Schließlich soll gemäß der Erfindung die Trägheitsverzögerung der Servomechanismus-Bauteile und anderer Lasten wirksam verringert werden, die bei der Steuerung des Instrumentes Beschleunigung und Verzögerung erfordern.

109832/10367

Eine Bedienungsperson soil ein Eingangssignal eingeben und über das Ausgangssignal noch eine Steuerungsmöglichkeit behalten können.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung gelöst durch einei spillartigen Zylinder oder eine Trommel, um deren jeden Abschnitt mindestens zwei flexible Elemente angeordnet sind, wobei die Teile der flexiblen Elemente, die sich auf einer Seite der Trommel in deren Drehrichtung erstrecken, ein Eingangssignal erhalten und die Teile der flexiblen Elemente aus der gegenüberliegenden Seite der Trommel, die entgegen deren Drehrichtung verlaufen, mit einem Ausgang verbunden sind. Jeder Abschnitt oder jede Stufe in dem spillartigen Zylinder stellt eine Verstärkungsstufe dar, und das Ausgangssignal einer Verstärkungsstufe bildet das Eingangssignal für die nachfolgende Verstärkungsstufe.

Gemäß der Erfindung ist auch vorgesehen, daß ein Zylinder oder eine Walze wenigstens zwei flexible Elemente aufweist und daß das Eingangssignal durch Veränderung der

01S32/03C!

Reibung zwischen mindestens einem der flexiblen Elemente und einer sich bewegenden Oberfläche auf die flexiblen Elemente übertragen wird.

Ein Vorteil der Erfindung besteht in den vergleiehswiese niedrigen Kosten der Bauelemente des erfindungs— gemäßen Verstärkers im Vergleich mit anderen Verstärkungssystemen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die das Signal vom Eingang zum Ausgang weiterleitenden Bauelemente aus leichtem, geringe Trägheit aufweisendem Material hergestellt werden können, wodurch eine vergleichsweise getreue Übereinstimmung zwischen Eingangs - und Ausgangssignal sowie eine extrem schnelle Wiedergabe erhalten wird.

- 7

10983270361

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einiger bevorzugter AusführungsbeispJeLe, sowie anhand der schematischen Zeichnung. Hierbei zeigen:

Fig. 1 eine schaubildliche Darstellung des Grundelementes der Erfindung;

Fig. 2 einen mehrstufigen mechanischen Verstärker; Fig. 3 einen Querschnitt nach Linie 3-3 der Fig.2;

Fig. 4 eine sehaubildliche Darstellung eines Instrumenten-Verstärkers zusammen mit einem Blockschaltbild der elektrischen Eingangselemente;

Fig. 5 eine Seitenansicht eines allgemeinen Steuer- und Instrumentierungsverstärkers;

Fig. 6 eine Draufsicht des Gegenstandes der Fig. 5;

Fig. 7 einen Schnitt nach Linie 7-7 der Fig. 6 und

Fig. 8 einen Schnitt nach Linie 8-8 ebenfalls der Fig. 6.

Entsprechend Fig. 1 weist ein mechanischer Grundverstärker

-8-1098 3 2/0367

einen Zylinder oder eine Trommel 13, wenigstens zwei flexible Elemente 15 und 17, eine Eingangseinrichtung und eine Aus^angseinrichtung 29 auf. Die auf einer Welle 23 angeordnete Trommel 13 ist mit einer nicht dargestellten Kraftquelle verbunden, welche die Trommel mit einer konstanten Geschwindigkeit in Richtung des Pfeiles 25 umlaufen läßt. Wenn die Eingangseinrichtung oder Scheibe 19 in eine der beiden Richtungen gemäß Pfeil 27 in Drehung versetzt wird, legt sie die fleciblen Elemente 15 und 17 fest an die Trommel 13 an bzw. löst sie von derselben, und als Ergebnis hiervon wird die Ausgangseinrichtung oder Scheibe 21 in der gleichen Richtung gedreht, wie dies durch den Pfeil 29 angezeigt ist. Wenn beispielsweise die Scheibe 19 entgegen dem U.irzeigersinn gedreht wird, wird das jlexible Element 15 an die Trommel 13 eng angelegt, und die auf das flexible Element 15 wirkende Kraft wird durch die Umdrehung der Trommel verstärkt und bewegt die Scheibe 21 ebenfalls entgegen dem Uhrzeigersinn, jedoch mit einer beträchtlicl verstärkten Kraft gegenüber der an die Scheibe 19 angelegten. Wenn die Scheibe 19 im Uhrzeigersinn gedreht wird, wird in gleicher Weise das flexible Element 17 an die Trommel

—9-109832/0367

angelegt, und die Rotationskraft der Trommel wird infolge Reibung auf das flexible Element 17 übertragen und bewegt die Scheibe 21 im Uhrzeigersinn. Das wichtige Merkmal dieses Grundelementes besteht darin, daß es eine Verstärkung in ZWOi Richtungen mit nur einer einzigen Trommel ermöglicht. Eine Rotation der Scheibe 19 legt die flexiblen ^lemente 15 oder 17 auf einer Seite der ⁵YaIze 13 eng an^ löst sie jedoch auf der gegenüber liegenden Seite. Das Eingangssignal für den Verstärker wird an den Teil der flexiblen Elemente 15 und 17 angelegt, der sich von der Trommel 13 in Drehrichtung erstreckt, während der Ausgangsteil der flexiblen Elemente 15 und 17 sich von der Trommel 13 entgegen der Drehrichtung erstreckt. Dies stellt sich infolge des Auftretens einer Differentialkraft an der Ausgangseinrichtung 21 ein, die proportional und gleichgerichtet der Eingangskraft ist, jedoch größer um einen Faktor e ,uis » wobei ,u 'er Reibungskoeffizient,

der Umschiingungswinkel in Grad und e die Basis des natürlichen Logarithmus (2,718) ist. Dieser Faktor, die Drehmomentverstärkung, kann zwischen vier und fünfzig oder mehr mit befriedigenden Ergebnissen eingestellt werden.

-lo-109332/0367

- Io -

Um-Schlingungen mit zwei oder drei Windungen zeigen in der Regel die besten Ergebnisse mit typischen Reibungskoeffizienten im Bereich von o,l bis o,3. Die Eingangs-Teile der flexiblen Elemente 15 und 17 müssen von der Walze 13 nicht unter einer Winkelbeziehung von 18o° austreten; beispielsweise können die Eingangs- u. Ausgangsenden auf der gleichen Seite der Trommel 13 angeordnet sein oder einen Winkel von 9o° einschließen. Die Wirkung des Verstärkers 11 ist sehr weich und dauerhaft. Jedes Bestreben der Ausgangseinr ichtung der Eingangseinrichtung vorzulaufen oder ihr nachzueilen erbringt automatisch ein Korrektur—Drehmoment mit dem Bestreben, die Sjcfcronisierung wieder—herzustellen.

In diesem Sinn ist der Verstärker 11 selbst ein Miniatur-Servosystem. Die Verstärkung durch die Ausführungsform mit einer einzigen Walze kann durch Verwendung verschiedener Größen von Äu^pngs- und Eingangsscheiben variiert werden.

Die Gesamtkraft-Verstärkung des Verstärkers ist das Produkt aus Kraftverstärkung und Geschwindigkeitsver— Stärkung. Die flexiblen Elemente oder Schnüre 15 und 17 können zwecks begrenzter Bewegung an den Scheiben 19 und 21 fest angeordnet sein; die Umdrehung kann jedoch auch kontinuierlich sein.

- 11 -

109832/0367

Ein bemerkenswert kompakter, mehrstufiger, mechanischer Verstärker ist in den Fig. 2 und 3 dargestellt. Diese Ausführungsform der Erfindung kann Eingangssignale mit wenigstens 18oo Perioden pro Sekunde wenigstens loooo-fach verstärken. Die umlaufende Trommel 31 weist einen ersten Teil 33 mit kleinem Durchmesser, einen zweiten Teil mit mittlerem Durchmesser und einen dritten Teil 37 mit großen Durchmesser auf. Der Sinn dieser abgestuften Durchmesser liegt darin, eine Walzenoberflächen-Geschwindigkeit für jede Stufe vorzusehen, die der Geschwindigkeitsverstärkung der vorherigen Stufe angemessen ist. Die Walze 31 wird in Richtung des Pfeiles 39 gedreht. Entsprechende Dreheinrichtungen sind vorgesehen, wie z.B. ein ICurbelgriff 41, der mit einer Welle 43 verbunden ist, die ihrerseits eine mit einer Ausgangswelle 47 verbundene Geschwindigkeitsverstärkungseinrichtung 45 antreibt. Die Ausgangswelle 47 treibt eine mittels eines Gürtels 51 mit einer Scheibe 53 verbundene Scheibe 49 an. Die Scheibe 53 ist auf einer mit der Walze 31 verbundenen Welle 55 angeordnet. Der durch einen Pfeil 55 a dargestellte Eingang (der im Falle eines Nieder-

- 12 -

109832/0367

-M-

frequenzverstärkers eine kleine, mitteis eines steifen Drahtes mit dem Hebel 57 verbundene Membran ist) wird an einen Hebel 57 angelegt, der im Bereich seines Mittelpunktes 59 drehbar gelagert ist. Der drehbare Hebel 57 ist mit einem Paar flexibler Elemente 61 verbunden, die um den Walzenteil 33 geschlungen und an jedem Ende eines Ausgangshebels 63 angeordnet sind, der seinerseits drehbar im Bereich seines Mittelpunktes 65 gelagert ist. Der Hebel 57, flexible Elemente 61, Walzenteil 33 und Ausgangshebel 63 bilden die erste Verstärkungsstufe. Der Ausgangshebel 63 ist mittels eines Bolzens 67 (Fig. 3) mit einem Eingangshebel 69 fest verbunden, der ebenfalls drehbar im Bereich seines Mittelpunktes angeordnet ist. Die Enden des Eingangshebels 69 sind mit flexiblen Elementen 71 verbunden, die ihrerseits um den Walzenteil 35 geschlungen und mit den Enden eines Hebels 73 verbunden sind, der im Bereich seines Mittelpunktes drehbar angeordnet ist. Eingangshebel 69, flexible Elemente 71, Walzenteil 35 und Hebel 73 bilden die zweite Verstärkungsstufe. Der Hebel 73 ist mittels eines Bolzens 75 direkt mit einem im Bereich seines Mittelpunktes 79 drehbar gelagerten Eingangshebel 77 direkt verbunden.

- 13 -

109832/0367

Die Enden des Eingangshebel 77 sind mit flexiblen Elementen 81 verbunden, die um den dritten Teil 37 der Walze 31 geschlungen und mit den Enden des letzten Ausgangshebeis

sind
verbunden^ der wiederum im Bereich seines Mittelpunktes 85 drehbar gelagert ist. Hebel 77, flexible Elemente 81, Walzenteil 37 und Hebel 83 bilden die dritte Verstärkungsstufe. Der Ausgangshebel 83 ist mit einem durch einen Pfeil 87 dargestellten Ausgang verbunden (bei einem Niederfrequenzverstärker ist dies ein mit der Membran eines Lautsprechers verbundener Draht). Es sei darauf hingewiesen, daß die flexiblen Elemente 61, 71 und 81 derart um die betreffenden Walzenteile 33, 35 und 37 geschlungen sind,daß jegliche Bewegung des Eingangshebels 57 einen Antrieb sämtlicher anderen Hebel, in der gleichen I)*-ehrichtung bewirkt. Dies ist wichtig, um die Verstärkung in der "richtigen Richtung" zu gewährleisten. Nochmals sei vermerkt, daß alle Eingangsteile der flexiblen Elemente sich von der Walze in der Drehrichtung erstrecken, und daß die Ausgangsteile entgegen der Drehrichtung der umlaufenden Walze verlaufen. Der mehrstufige Verstärker gemäß Fig. 2 und 3 kann in einer Vielzahl von Fällen verwendet werden.

- 14 -

109832/0367

Das überraschendste Ergebnis wird jedoch beobachtet, wenn der Eingang 55 mit einer kleinen Membran und der Ausgang 87 mit der eines Lautsprechers verbunden wird und wenn dann die menschliche Stimme ohne ein einziges Watt an elektrischer Leistung verstärkt wird. Ein wichtiges Erfordernis besteht darin, daß die Oberflächengeschwindigkeit der Trommel schneller als die lineare Bewegung eines jeglichen flexiblen Elementes sein muß. Die Verstärkungsqualität der Vorrichtung nach Fig. 2 und 3 hängt stark von der Reduzierung der Trägheit der die Signale leitenden verschiedenen Elemente ab. Wenn bespielsweise das Gewicht der Hebel vergrößert wird, wird die Schalleistung vermindert und die Verzerrung wächst an. Die Gelenkpunkte der Hebel müssen geringe Reibung aufweisen, und die flexiblen Elemente müssen biegsam sein, sollen sich jedoch nicht in Längsrichtung dehnen.

Fig. 4 ist eine teilweise schaubildliche Darstellung, wobei die mechanischen Bauteile eines Instrumentenantriebs perspektivisch und die elektrischen Bauteile in einem Blockschaltbild gezeigt sind. Vollständigere Einzelheiten des Instrumentenantriebs sind in den Fig. 5, 6, 7 und 8 dargestellt.

- 15 -

109832/0367

Gemäß Fig. 4 treibt ein Motor 89 eine Verstärkerwalze 91 über eine Welle 93 an. Zwei flexible Elemente 95 und 97 sind um die Verstärkerwalze 91 und um eine Scheibe 99 auf der Eingangsseite und um eine Scheibe Io1 au f der Ausgangsseite gelegt. Die Scheibe lol ist mittels einer Welle Io3 an eine Antriebsscheibe Io5 angeschlossen. Die Antriebsscheibe Io5 betätigt ein Bauteil, z.B. einen Federgleiter Io7, mittels eines flexiblen Elementes oder einer Schnur Io9, die um die Antriebsscheibe geführt und mit dem Federgleiter Io7 verbunden ist. Die Schnur Io9 ist ebenfalls über eine Leerlaufseheibe 111 geführt und mit der gegenüberliegenden Seite des Federgleiters Io7 verbunden, so daß bei Drehung der Scheibe Io5 in beiden Richtungen der Federgleiter sich längs der Gleitschiene 113 bewegt.

Ein Eingangssignal 114 durchläuft einen Summenverstärker 115, der gleichfalls von einem Rückkopplungs-Gleitdraht 119, welcher durch den Federgleiter Io7 abgegriffen wird, ein durch einen Pfeil 117 bezeichnetes Rückkopplungs-Signal empfängt.

- 16 -

109832/0367

Durch einen Pfeil 121 bezeichnete Signale des Summenverstärkers werden einem Umwandler 123 zugeführt, der eine Umwandler-Kraftquelle 125 aufweist. Der Umwandler 123 betätigt einen Steuerhebel, dar-gestellt in den Fig. 5 und 6, der die flexiblen Elemente 95 oder 97 zum Eingriff mit einer konstant umlaufenden Steuertrommel 127 in Eingriff bringt. Wenn die Geschwindigkeit des Motors 89 und folglich die der Verstärkertrommel 91 geändert werden soll, kann eine Geschwindigkeitssteuerung 129 vorgesehen werden. Die Verstarkertrommel läuft in Richtung eines Pfeiles 131 um, die Steuertrommel in Richtung eines Pfeiles 133. Beide Trommeln 91 und 127 können über den gleichen Motor angetrieben werden.

Die Fig. 5 bis 8 zeigen eine genauere Ausführungsform der Steuerungs- und Instrumentenantriebs-Vorrichtung. Die in diesen Fig. 5 bis 8 wiedergegebenen Bauteile, die mit den in Fig. 4 dargestellten übereinstimmen, sind mit gleichen Bezugsziffern versehen. Verschiedene in Fig. dargestellte Bauteile sind jedoch nicht in den Fig. 5 bis 8 wiedergegeben, wie z.B. der Motor 89, Rückkopplungs-Gleitdraht 119 und die elektrische Steuerung.

- 17 -

109832/0367

Die Verstärkerwalze 91 (Fig. 7) ist mit Nuten 135 und versehen, um die flexiblen Elemente 95 und 97 in ihrer richtigen Lage zu halten. Die Verstärker walze 91 ist ebenfalls mit zwei ringförmigen Ausnehmungen 139 und sowie einer Anzahl von Rippen 143 ausgestattet, so daß die Verstärkerwalze 91 während des Betriebs und während des Leerlaufs mit den flexiblen Elementen 95 und 97 vergleichsweise kühl bleibt. Letztere sind natürlich in ständigem Reibungskontakt (bei Nichtverstärkungsbetrieb jedoch nur sehr leicht), und haben ein Bestreben, etwas Wärme zu entwickeln. Die Verstärkerwalze 91 ist an der Welle 93 mittels entsprechender Einrichtungen, z.B. einer Kopfschraube 145, befestigt. Eine Scheibe 147 ist ebenfalls mit der Welle 93 verbunden und treibt eine Scheibe 149 über einen Rie-men oder Gürtel 151 an. Die Scheibe 149 ist mit einer Welle 153 verbunden, und die Steuertrommel 127 ist an der Welle 153 befestigt. Für die Welle 93 sind Lager 155 vorgesehen, sowie ein Lager 157 für die Welle 93 sowie ein Lager 157 für die Welle 153.

Das Eingangssignal wird dem Umwandler t23 zugeführt, der

- 19 _

109832/0367

eine stationäre Spule 163 und eine bewegliche Spule aufweist. Die bewegliche Spule 165 ist an einer Stange 167 angeordnet, die ihrerseits an einer Stange 169 mittels eines Gelenkes 171 vorgesehen ist. Die Stange 169 ist ebenfalls mittels eines Gelenkes 173 mittig zwischen zwei Rollen 175 und 179 angeordnet, um einen Steuerhebel (169) zu bilden. Das Eingangssignal wird entweder positiv oder negativ sein, so daßj wenn die Spule 165 in eine Rihtung bewegt wird, beispielsweise nach unten, die Rolle 175 gegen die Steuertrommel 127 bewegt wird, wodurch das flexible Element 97 in Reibungskontakt mit der Steuertrommeloberfläche 179 gepreßt wird. Das flexible Element 97 wird unmittelbar fest an die Verstärkertrommel 91 angelegt und dreht die (Ausgangs-) Scheibe Io 1, und zwar im Uhrzeigersinn, wenn die Scheibe lol von oben betrachtet wird. Wenn die bewegliche Spule 165 in entgegengesetzter Richtung bewegt wird, preßt die Rolle 177 das flexible Element 95 gegen eine Fläche 181 der Steuertrommel 127, und die Scheibe lol wird in entgegengesetzier Richtung bewegt. Venn der Federgleiter Io7 seine entsprechende Stellung erreicht hat, so daß das Rückkopplungs-Signal 117 und das Eingangssignal 113 im Summenverstärker aus-

- 2o -

109832/0367

geglichen sind, wird kein Strom dem Umwandler zugeführt,
und er kehrt in eine neutrale Stellung zurück, so daß
keine der Rollen 175 und 177 die Steuerflächen 179 und 181 der Trommel 127 berührt. Da die Verstärkung des Eingangs signals sehr groß ist, kann die Trägheit der Scheibe 99
auf der Eingangsseite das Bestreben haben, eine Schwingung zu bewirken, nach dem das Eingangssignal abgeschaltet oder umgekehrt wurde. Deshalb wird vorzugsweise eine Dämpfungseinrichtung, wie z.B. ein kleiner Magnet 18 3j unter der
Scheibe 99 als Bremse für das Auslaufbestreben dieser
Scheibe 99 angeordnet. Unter der Voraussetzung, daß die
Verstärkung des Gerätes Io: 1 ist, ist die Anordnung der
Dämpfungseinrichtung auf der Eingangsseite des Verstärkers Io mal so wirksam wie eine Anordnung einer Dämpfungseinrichtung auf der Ausgangsseite. Die Scheibe 99 ist mit Lagern 185 und 187 versehen, so daß sie frei umläuft. Die Ausgangsscheibe lol ist mittels einer Welle 189 mit der Antriebsscheibe Io5 flir den Federgleiter verbunden. Die Welle 189 ist in einer
Muffe 193 angeordnet und mit Lagern 195 versehen. Die
Scheibe Io5 kann grOßer als die Ausgangsscheibe lol vorgesehen sein, wodurch die Geschwindigkeit der Feder größer

- 21 -

109832/0367

als die Oberflächengeschwindigkeit der Verstärkertrommel oder - walze 91 wird. Unter dem Federgleiter ist eine Papier-Auflagestange 197 vorgesehen. Bei diesem Ausführungsbeispiel bewegt sich das Papier senkrecht zur Gleitrichtung des Federgleiters (der Antriebsmechanismus für den Registrierstreifen ist nicht dargestellt).

Die Oberflächengeschwindigkeit der Steuertrommel 127 ist etwas geringer als die Oberflächengeschwindigkeit

die
der Verstärkerwalze 91, da/Lineargeschwindigkeit der flexiblen Elemente 95 und 97 niemals die Oberflächengeschwindigkeit der Verstärkertrommel 91 überschreiten soll. Die flexiblen Elemente 95, 97 und Io9 können um ihre zugehörigen Scheiben (99, lol, Io5 und 111) mehrmals herumgeschlungen und an den Scheiben angeordnet sein, wodurch ihr Bestreben, auf den Scheiben zu schlüpfen, oder zu gleiten· unterbunden wird.

In dem vorstehend beschriebenen Steuer- und Instrumentenantrieb erzeugt eine einzige Stufe einer mechanischen Verstärkung einen potentio-metrischen Registrierantrieb

- 22 -

109832/0367

mit einer Grundfrequenzwiedergabe (Frequenzgang) die etwa dreimal so groß wie der schnellste vergleichbare handelsübliche Instrumentenantrieb und fünf bis zehnmal größer als die Wiedergabe einer typischen Streifen-Registriereinrichtung mit Breitaufzeichnungs-Vermögen ist. Die Genauigkeit des mechanisch verstärkten Registrierantriebs ist wenigstens o,5% des Gesamtausschlages bei Verwendung nur einer einfachen Positionsrückkopplung. Federgeschwindigkeiten von etwa 25V bis 3o8 cm pro Sekunde sind gut erzielbar und in erster Linie eine Funktion der konstanten Drehzahl, mit der die Hauptvers tärkertrommel betätigt wird.

Verstärkerwalze 91, Steuertrommel 127, Steuerhebel 169 und flexible Elemente 95 und 97 sind an viele Arten von Instrumenten, ebenso wie der Grundverstärker, anpaßbar und können auch mehrstufig ausgeführt werden. Wenn ein Eingangssignal (plus - minus, oder vorwärts - rückwärts) in Bewegung umgesetzt werden soll, wird es dem Steuerhebel 169 zugeführt und dadurch an den Eingangsteil der flexiblen Elemente 95 und 97 angelegt. Weiterhin kann wegen der geringen Trägheit des Steuerhebels ein

- 23 -

109832/0367

mechanisches Eingangssignal direkt an den S angelegt werden, anstelle eines an die Umwaridlerspulen 163 und 165 angelegten elektrischen Signals.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die im Vorstehenden beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Es sind demgegenüber vielmehr zahlreiche Abänderungen möglich, ohne daß diese den Grundgedanken der Erfindung verlassen.

- 24 -

109 832/0367

Claims (1)

1. Ύ673'9~3§

   PATENTANSPRÜCHE

   1. Mechanischer Verstärker für Signale, Informationen od.dgl., dadurch gekennzeichnet, daß er einen mit vorgewählter Geschwindjgceit umlaufenden Zylinder (13.91) aufweiset, ebenso ein erstes Paar flexibler, um den Zylinder geschlungener Elemente (15,17; 95,97). wobei die Teile der Elemente, die sich vom Zylinder in Drehrichtung erstrecken, der Eingangsseite zugeordnet und die Teile der Elemente, die sich gegen die Drehrichtung erstrecken, der Ausgangsseite zugeordnet sind, daß die Teile auf der Eingangs- und der Ausgangsseite zur Erzielung einer in zwei Richtungen von der Ein- zur Ausgangsseite wirksamen Verstärkung jeweils verbunden sind, und daß die vorgewählte Geschwindigkeit des Zylinders so groß ist, daß seine Oberflächengeschwindigkeit wenigstens großer als die Linearbewegung eines jeden der Elemente ist.

   2. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Paar flexibler Elemente (61·,71;81) um den Zylinder (31) geschlungen ist, um flexible, verbundene Ein- und flexible, verbundene Ausgangselementteile zu bilden, wobei die Eingangselementteile des zweiten Paares

   109832/0367

   - 25 -

   ORIGINAL 5N3PECTED

   mit dem Paar der Ausgangselementteile des ersten Paares verbunden sind uxid das erste Paar flexibler Elemente einer ersten sowie das zweite Paar flexibler Elemente einer zweiten Verstärkungsstufe zugeordnet sind.

   3. Verstärker nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Paare flexibler Elemente (61; 71$ 81) vorgesehen sind, wobei jedes Paar einer Verstärkungsstufe zugeordnet ist, und daß die Ausgangsseite jeder Verstärkungsstufe mit der Eingangsseite jeder nachfolgenden Stufe verbunden ist.

   4. Verstärker nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (31) Teile (33,35,37) abgestuften Durchmessers aufweist sowie jeweils ein Teil einer Verstärkungsstufe zugeordnet ist, und daß die flexiblen Elemente

   (61) der ersten Verstärkungsstufe um den Teil (33) geringsten Durchmessers und die flexiblen Elemente (71,81) der folgenden Verstärkungsstufen um Teile (35,37) mit entsprechend größeren Durchmessern geschlungen sind.

   109832/036 7

   5. Verstärker nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekemizeichnet, daß zur mechanischen Verstärkung von Schallwellen der Eingang der ersten Stufe mit einer ersten Membran und der Ausgang der letzten Stufe mit einer zweiten Membran verbunden sind.

   6. Verstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das sich entgegen der Drehrichtung des Zylinders (91) von diesem erstreckende Paar der Elementteile mit einem bewegbaren Ausgangsteil verbunden ist , und daß eine Einrichtung zum Anlegen des Eingangssignals mittels Reibung an das fcaar flexibler Elemente (95,97) vorgesehen ist.

   7. Verstärker nach Anspruch 6, dadurch Rgkannzeichnet, daß eine umlaufende Steuertrommel (127 vorgesehen ist, deren Oberfläche im Bereich von den und deren Achse etwa quer zu den Elementteilen ler Eingangseite angeordnet sind und deren Oberflächengeschwindigkeit geringer als die des Zylinders (91) ist, daß weiterhin ein drehbar gelagerter Steuerhebel (169) vorgesehen ist, mit dem jeweils ein Teil der flexiblen

   -27-

   109832/0367

   Elemeritteile (95,97) der Eingangsseite an die überfläche der Steuertrommel (127) anlegbar ist oder mit dem eine neutrale, diese Teile nicht an die Steuertrommel anlegende Stellung einstellbar ist, und daß eine Vorrichtung zum Anlegen der Eingangssignale an den dadurch um seine Achse bewegbaren Steuerhebet.(169) vorgesehen ist.

   8. Verstärker nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrisches Eingangssignal vorgesehen und die Vorrichtung ein Umwandler ist.

   9. Verstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,daß die miteinander verbundenen eingangsseitigen Teile der flexiblen Elemente (95,97) über eine Scheibe (99) und die ebenfalls miteinander verbundenen ausgangssextigen Teile der flexiblen Elemente (95,97) über eine weitere Scheibe (lol) geführt sind.

   Io. Verstärker nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der ausgangsseigen Scheibe (lol) eine Antriebsscheibe (Io5) zur Betätigung einer Aufzeichnungseinrichtung nachgeschaltet ist.

   - 28 109832/0367

   11. Verstärker nach Anspruch 7 bis Io, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Steuerhebel (169) mit den eingangsse"«tigen Teilen der flexiblen Elemente (95,97) zusammenwirkende Rollen (175,177) angeordnet sind.

   12. Verstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Umwandler mit dem Steuerhebel (169) verbunden ist.

   109832/0367

   ir

   Leerseite