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Antriebsvorrichtung für Anzeige- und Steuerungszwecke in MeS- und
Regelinstrumenten Gegenstand der Erfindung ist eine Antriebsvorrichtung für Anzeige-
und Steuerungszwecke in MeB- und Regelinstrumenten, deren Mechanik Veränderungen
z. B. des Luftdrucks, der Luftfeuchtigkeit oder Temperaturschwankungen feststellt
und die daraus gewonnene Energie umwandelt in Bewegung, mit deren Hilfe Zeiger,
Skalen oder sonstige Funktionsteile über eine Achse angetrieben werden.
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Die in Instrumenten der vorgenannten Art vorhandenen Antriebskräfte,
beispielsweise zur Drehung eines Zeigers, sind im allgemeinen sehr geringfügig.
Besondere Schwierigkeiten ergeben siob also bei der Ausbildung der Funktionsteile
hinsichtlich ihrer Dimensionierung aus gewichtsbedingten Gründen und hinsichtlich
ihrer Lagerung aus der Erfordernis, Reibungsverluste weitgehend zu vermeiden. Vielfach
führen nur komplizierte Mechanismen zum gewünschten Erfolg. So werden z. B. in Metallbarometern
und in Höhenmessern zum Antrieb der Zeiger feinste Kettenantriebe verwendet, die
mittels einer Spiralfeder die Antriebsachse des Zeigers in Umdrehung versetzen.
Die Montage solcher Antriebsvorrichtungen setzt eine diffizile Handarbeit voraus.
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Versuche, die Zeiger z. B. auf Skalen zu verschieben, anstatt diese
auf Zifferblättern zu drehen ließen sich bisher nicht zufriedenstell&nd realisieren;
dafür entwickelte Fadentransmissionen erwiesen sich als unzuverlässig und anfällig,
vor allem gewähren solche Antriebsvorrichtungen auf Grund der vorherrschenden großen
Ausdehnung keine präzisen Ergebnisse.
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Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine Antriebsvorrichtung zu
schaffen, die es ermöglicht, Zeiger, Skalen oder sonstige Funktionsteile in Meß-
und Regelinstrumenten mit einfacheren Mitteln exakt zu bewegen und darüberhinaus
neue Wege und Möglichkeiten zu eröffnen, die vor allem darauf beruhen, die zur Verfügung
stehenden Antriebskräfte optimal zu nutzen, um sie
für Anzeige-
und Steuerungszwecke großzügiger einzusetzen.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung bei einer Antriebsvorrichtung
der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß die Antrieesachse aus ferromagnetischem
Material besteht und an dem Polende mindestens eines Magneten angeordnet ist, dessen
Kraftlinien parallel oder senkrecht zur Antriebsachse austreten und an ihrem mit
Widerlagern versehenen Antriebsteil einen Ferromagnetismus begründen, wodurch das
den Antriebsteil berührende ferromagnetische Antriebsmittel mit seinen Widerlagern
angesogen wird, so daß es an dem Antriebsteil formschlüssig haftet.
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Durch diese Vorrichtung wird erreicht, daß zum Antrieb der Achse einfach
herzustellende Antriebsmittel wie Zahnräder, Ritzel, Zahnstangen oder sOnst mit
Widerlagern versehene Teile aus dünnem ferromagnetischen Material, z. B. dünnwandigem
Federstahl, verwendet werden können. Die im Kraftfeld des Magneten liegende Antriebsachse
bewirkt durch ihren Ferromagnetismus, daß das ihren Antriebsteil berührende Antriebsmittel
aus ferromagnetischem Material angezogen wird. Dadurch werden zwei für die Antriebsvorrichtung
wesentliche Faktoren geschaffen: Die Lagerung der Antriebsmittel wird durch den
erzielten Kupplungseffekt erheblich vereinfacht, dadurch lassen sich Reibungaverluste
auf ein Minimum beschränken und die Formschlüssigkeit von Antriebsteil und Antriebsmittel
bleibt auch bei der Ausbildung feinster und kleinster Widerlager konstant aufrechterhalten.
Die erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung schafft also optimale Verhältnisse sowohl'
hinsichtlich einer unmittelbaren, rationellen Ausnutzung verfügbarer Antriebakräfte
als auch in bezug auf die exakte Erfassung und Weitergabe von Meßergebnissen für
Anzeige- und Steuerungszwecke.
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Die vorgeschlagene Antriebsvorrichtung erbringt den weitern Vorteil,
daß an dem bzw. an den Magneten zusätzliche Antriebsteile angeordnet werden können,
durch deren Ferromagnetismus weitere Antriebsmittel aus dünnem ferromagnetischem
Material, z. B.
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Dynamoblech, sowohl reibungsschlüssig als auch formschlüssig
für
drehende oder schiebende Bewegunsvorgänge mit oder ohne Ubersetzung auf einfache
Weise eingesetzt und vorgesehen werden können.
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Anhand der Ausführungsbeispiele der beigefügten Zeichnungen sei im
folgenden die Erfindung sowie weitere ihrer Merkmale und Vorteile näher erläutert.
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Sämtliche Zeichnungen beschränken sich der Ubersicht halber auf den
für die Erfindung maßgeblichen magnetischen Teil der vorgeschlagenen Antriebsvorrichtung.
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Fig. 1 zeigt schematisch die vergrößerte Seitenansicht eines Ausführungsbeispieles
mit einem an der Antriebsachse angeordneten Magnet.
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Fig. 2 zeigt schematisch die vergrößerte Vorderansicht des Ausführungsbeispieles
der Fig. 1.
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Fig. 3 zeigt schematisch und vergrößert die Magnet anordnung eines
Ausführungsbeispieles mit 2 Magneten.
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Fig. 4 zeigt schematisch und vergrößert die Vorderansicht einer Magnetanordnung
mit einem von der Drehbewegung der Antriebsachse unabhängigen Magneten.
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Fig. 5 zeigt schematisch die vergrößerte Seitenansicht eines Ausführungsbeispieles
mit einem anstelle des Zeigers angeordneten Antriebsteil.
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Fig. 6 zeigt schematisch die vergrößerte Vorderansicht des Ausführungsbeispieles
der Fig. 5 Fig. 7 zeigt schematisch die vergrößerte Seitenansicht einer Antriebsachse
mit Flanschen und zwei Antriebsteilen.
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Fig. 8 zeigt schematisch die vergrößerte Seitenansicht einer Antriebsachse
mit zwei Antriebsteilen.
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In Fig. 1 und 2 erfolgt die Drehbewegung des Zeigers 7 durch das Antriebsmittel
4, das im Ausführungsbeispiel als Zahnstange ausgebildet ist. Die Halterung der
Antriebsvorrichtung besorgt die Gehäuserückwand 6, in welcher der Dorn 5 befestigt
ist. Der mit der Antriebsachse 1 aus ferromagnetischem Material verbundene und mit
ihr auf dem Dorn 5 drehbar gelagerte Magnet 2 ist axial magnetisiert und vorzugsweise
als Ringmagnet ausgebildet. Da die Antriebsachse 1 mit
ihrem Antriebsteil
3, das im Ausführungsbeispiel als Zahnkranz mit Flanschen ausgebildet ist, am Polende
S (es könnte analog auch N sein) des Magneten 2 angeordnet ist, wird erreicht, daß
die Kraft linien des Magneten in Richtung der Antriebsachse 1 und deren Antriebsteil
3 austreten und einen Ferromagnetismus begründen, so daß das den Antriebsteil 3
berührende Antriebsmittel 4 aus ferromagnetischem Material an den Antriebsteil 3
gezogen wird und an diesem konstant sowohl form- wie reibungsschlüssig anliegt.
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Es wird als vorteilhaft betrachtet, die Antriebsachse 1 mit dem der
Magnethalterung dienenden Flansch F und dem Antriebsteil 3 als ein Stück, beispielsweise
durch Drehen, anzufertigen. Falls der Flansch F und das Antriebsteil 3 gesondert
auf die Antriebsachse 1 aufgebracht werden, so müssen diese aus ferromagnetischem
Material bestehen.
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Wird nun das Antriebsmittel 4 in Pfeilrichtung verschoben, so bewirkt
diese Bewegung je nach ihrer Richtung eine Vorwärts-oder Rückwärtsdrehung des Zeigers
7, welcher am ferromagnetischen Rückschlußteil R des Magneten 2 angebracht ist.
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Die Verzahnung des Antriebsteiles 3 und des Antriebsmittels 4 kann
auf Grund des magnetischen Kupplungseffektes durch Ritzel, Kerbungen oder durch
die Ausbildung sonstiger in ihrer Dimensionierung minimal gehaltener Widerlager
ersetzt werden.
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Als Antriebsmittel 4 könnte genauso ein Zahnrad angeordnet werden
oder ein mit entsprechenden Widerlagern ausgebildetes Segment aus ferromagnetischem
Material.
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Die zusätzlich reibungsschlüssige Anlage des Antriebsmittels 4 Im
Antriebsteil 3 erbringt den weiteren Vorteil, daß das bei Zahngetrieben übliche
Spiel vermieden wird, was beispielsweise für die exakte Arbeitsweise eines Zeigers
wesentlich ist.
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In Fig. 3 ist die Antriebs achse 1 mit ihren Flanschen F und ihrem
Antriebsteil 3 zwischen den gleichnamigen Polen S (es könnte analog auch N sein)
der Magnete 2 a und 2 b mit diesen drehbar angeordnet. Die Magnete 2 a und 2 b sind,
wie in Fig.
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1 und 2 beschrieben, ausgebildet. Die vorgeschlagene Magnetanordnung
ist z. B. dann vorteilhaft, wenn - wie im Ausführungsbeispiel
der
Fig. 5 und 6 beschrieben - weitere Antriebsteile an den der Antriebsachse 1 entgegengesetzten
Polenden N der Magnete 2 a und/oder 2 b angeordnet werden sollen. Die aus ferromagnetischem
Material, z. B Dynamoblech, bestehenden Rtickschlußteile R des Magneten 2 a und/oder
2 b würden dann durch die ferromagnetischen Antriebsteile entsprechend ersetzt.
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In Fig. 4 ist die Antriebsachse 1 mit ihrem Antriebsteil 3 an dem
Polende S (es könnte analog auch N sein) des Magneten 2 mit ihrem Achsstummel 1
a im Bügel 8 drehbar gelagert. Die nickseitige Lagerung der Antriebsachse 1 kann
in gleicher Weise durch einen Bügel 8 erfolgen oder durch ein besonders angebrachtes
Lager an der Gehäuserückwand. Es ist zweckmäßig, den bzw. die Bügel 8 aus nicht
ferromagnetischem Material am ferromagnetischen Rückschlußteil R des Magneten zu
befeartigen, Dadurch erübrigt sich eine sonst erforderliche magnetische Isolierung.
Aus denselben Gründen kann es vorteilhaft sein, den Achsstummel 1 a durch einen
nicht ferromagnetischen, in der eAntriebsachse 1 zentrisch befestigten Draht zu
ersetzen.
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Der Magnet 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Flachstabmagnet
ausgebildet und parallel zu seiner Höhe h magnetisiert, eo daß seine Kraftlinien
senkrecht zur Antriebsachse 1 austreten.
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Der an der Vorderseite durch den Bügel 8 ragende Achsstummel 1 a dient
zugleich als Aufsteckvorrichtung beispielsweise für einen Zeiger, dessen Drehbewegung
in der gleichen Weise erfolgt, wie dies in Fig. 1 und 2 bereits beschrieben wurde.
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In Fig. 5 und 6 ist beim Ausführungsbeispiel ein zusätzlicher Antriebsteil
10 an dem der Antriebsachse 1 entgegengesetzten Polende S des Magneten 2 mit diesem
fest verbunden angeordnet.
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Gegen den Antriebsteil 10 wird auf Grund seines ferromagnetischen
Anzugsvermögens das Antriebsmittel 9, das im Ausführungsbeispiel als Zahnstange
aus ferromagnetischem Material ausgebildet ist, mit dem Antriebsteil 10 auf die
bereits beschrieebene Weise magnetisch gekuppelt.
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Wird die Antriebsachse 1 über den Antriebsteil 3 durch Verschieben
des
Antriebsmittels 4 in'Rotation versetzt, so dreht sich der Magnet 2 und mit ihm der
Antriebsteil 10 um die Längsachse, so daß das im Ausführungsbeispiel sowohl form-
wie reibungsschlüssig am Antriebsteil 10 anliegende Antriebsmittel 9 mit dem Zeiger
7 eine Verschiebebewegung ausführt. Die im Ausführungsbeispiel dargestellte horizontale
Verschiebebewegung des Antriebsmittels 9 kann in vorteilhafter Weise für Anzeigezwecke
auf Skalen oder dergl. verwendet werden. Je nach der Anordnung des Antriebsmittels
9 kann auch eine vertikale oder diagonale Verschiebebewegung in gleicher Weise stattfinden.
Das gewünschte Ubersetzungsverhältnis der Verschiebebewegung wird durch den Umfang
bzw. durch die Verzahnung des Antriebsteils 3 und des Antriebsteils 10 bestimmt.
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Auch für diese Anordnung gelten hinsichtlich der Ausbildung formschlüssig
eingreifender Widerlager und bezüglich der freizügigen Lagerungsmöglichkeiten der
Antriebsmittel die auf der Seite 2 in diesem Zusammenhang aufgeführten Vorteile.
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Es kann vorteilhaft sein, den Antriebsteil 10 zwischen den gleichnamigen
Polen zweier Magnete anzuordnen, beispielsweise zur Erhöhung magnetischer Eigenschaften.
Des weiteren könnte -wie in Fig. 7 und 8 beschrieben, auch der Antriebsteil 10 ähnlich
wie die Antriebsachse dreiteilig ausgebildet werden, falls er zwischen den ungleichnamigen
Polen zweier Magnete angeordnet wird. In diesem Falle wird am Umfang des Antriebsteiles
ein zweipoliger Ferromagnetismus begründet, der optimale magnetische Anzugskräfte
auf das Antriebsmittel ausübt, so daß dieses, falls es die funktionsbedingten Gründe
zulassen, lediglich reibungsschlüssig betrieben wird.
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In Fig. 7 wird eine Antriebsachse vorgeschlagen, die gebildet ist
aus den Flanschen F 1 und F 2. mit daran angebrachten Antriebsteilen 3 a und 3 b
aus ferromagnetischem Material. Durch das nicht ferromagnetische Mittelstück 1 b
erfolgt die Verbindung sämtlicher Teile zur Antriebsachse, die im Ausführungsbeispiel
also dreiteilig zusammengesetzt ist. Die Verwendung einer derart ausgebildeten Antriebsachse
ist dann erforderlich, wenn sie an den ungleichnamigen Polen zweier Magnete mit
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Flanschen befestigt ist. Die Austrittsrichtung der Kraftlinien
beider Magnete ist durch Pfeile angedeutet, sie erfolgt jeweils parallel zu den
Antriebsteilen 3 a bzw. 3 b, wobei die Flansche F 1 und F 2 die Aufgabe als Polschuhe
übernehmen.
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Das nicht ferromagnetische Mittelstück 1 b verhindert, daß die Magnete
kurzgeschlossen werden, so daß an den Antriebsteilen 3 a und 3 b ein gegenpoliger
Ferromagnetismus begründet wird, der optimale magnetische Anzugskräfte auf das sie
berührende ferromagnetische Antriebsmittel ausübt.
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In Fig. 8 wird eine Antriebsachse vorgeschlagen, die gebildet ist
aus den Antriebsteilen 3 a und 3 b aus ferromagnetischem Material. Durch das nicht
ferromagnetische Mittelstück 1 b erfolgt die Verbindung beider Teile zur Antriebsachse,
die im Ausführungsbeispiel also dreiteilig zusammengesetzt ist. Die Verwendung einer
derart ausgebildeten Antriebsachse ist dann erforderlich, wenn sie an den ungleichnamigen
Polen zweier Magnete bzw. an der zweipoligen Stirnfläche eines Magneten drehbar
gelagert ist. Die Austrittsrichtung der Kraftlinien der Magnete bzw. des Magneten
ist durch Pfeile angedeutet, sie erfolgt senkrecht zu beiden Antriebsteilen 3 a
und 3 b.
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Die Antriebsachse ist auf dem nicht ferromagnetischen Dorn 5 aufgebracht,
ihre Lagerung erfolgt vorzugsweise wie in Fig. 4 bereits beschrieben. Auch diese
dreiteilige Antriebsachse übt, wie in Fig. 7 ausgeführt, optimale Anzugskräfte auf
das sie berührende ferromagnetische Antriebsmittel aus.