DE2738505A1 - Drehspulmesswerk - Google Patents

Description

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Beschreibung

zum Patentgesuch

der Firma Sangamo Weston, Inc., Eleventh & Converse, Springfield, 111./USA

betreffend:

"Drehspulmeßwerk·

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Die Erfindung bezieht sich auf ein kompaktes Drehspulmeßwerk, und insbesondere auf ein Drehspulmeßwerk, das als Kantenablesemeßwerk einsetzbar ist.

Dünne, flache Meßwerke, typischerweise in der Größenordnung von 1-2 cm Dicke in Richtung der Achse der Meßwerkbewegung sind bekannt. Solche flachen Meßwerke werden häufig als "kompakt" bezeichnet. Ein typischer Meßwerkmechanismus dieser Gattung ist in US-PS 3 621 393 beschrieben.

Bei dem bekannten Meßwerk werden Kleber und Kunstharze verwendet, um die Teile des Rotors zu verbinden, und Kleber werden außerdem verwendet, um den Permanentmagneten an einer ersten magnetisch permeablen Platte des Mechanismus zu befestigen. Eine zweite magnetisch permeable Platte parallel zu der ersten ist magnetisch mit der ersten über Distanzstücke und Schrauben gekoppelt, um einen bogenförmigen Luftspalt zur Aufnahme der Erehspule zu schaffen, die sich längs der ersten Platte des Magneten bewegen soll.

Zwar erhält man mit dem Aufbau nach dem Stand der Technik ein Meßwerk guter Genauigkeit, das in Massenfertigung montierbar ist, doch ist das Meßwerk etwas teuer wegen der Anzahl der Teile, die getrennt gefertigt und während der Montage zueinander ausgerichtet werden müssen.

Ein wünschenswertes Merkmal für ein solches Meßwerk besteht darin, daß ein Luftspalt in Bogenform sich in einer Ebene senkrecht zur Schwenkachse befindet, im wesentlichen parallel zu oder in der Ebene der Zeigerauslenkung. Um eine reproduzierbare Genauigkeit nacheinander montierter Meßwerke zu erzielen, ist es notwendig, daß die Luftspaltcharakteristiken von Meßwerk zu Meßwerk gleichförmig sind. Es ist jedoch anderer-

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seits bevorzugt, daß der Magnetfluß im Luftspalt gleichförmig im gesamten Luftspalt, damit die Meßwerkbewegung linear erfolgt, d.h. für jedes Strominkrement in der Wicklung der gleiche zusätzliche Winkelausschlag erfolgt. Bei einem Mechanismus, wie er in der vorerwähnten Patentschrift of-

an fenbart ist, wird Kleber verwendet, um den Magneten einem magnetisch permeablem Joch zu befestigen. Dies ist zwar brauchbar, doch sind Verklebungen teuer, und die Auslenkcharakteristiken der Instrumente ändern sich manchmal von Meßwerk zu Meßwerk. Darüber hinaus kann man eine dauerhafte magnetische Kopplung zwischen den magnetisch permeablen Platten nur schwierig erreichen wegen der getrennt gefertigten Bolzen, die magnetisch die Platten miteinander koppeln.

In der bekannten Konstruktion erstreckt sich die bewegliche Spule um beide magnetisch permeablen Platten und den an die Platte geklebten Magneten. Eine solche Anordnung für zu einer Spule erheblicher axialer Amessung und damit erheblichem Drahtverbrauch, damit man die gewünschte Anzahl von Wicklungen erhält, die erforderlich 'sind,um eine bestimmte Auslenkung zu erzielen, wenn die Empfindlichkeit des Meßwerks im Bereich von Mikro-Ampere liegen soll.

Demgemäß wurden zwar zahlreiche genau messende Meßwerke nach der vorerwähnten Patentschrift gefertigt, und viele von diesen erzeielten eine ausgezeichnete Genauigkeit, doch es ergaben sich die oben erwähnten Konsequenzen.

Gemäß der Erfindung werden zahlreiche dieser Probleme und Ungenauigkeiten gelöst, die bei dem bekannten Meßwerk vorliegen. Gemäß der Erfindung, wie sie in Patentanspruch und/oder Patentanspruch 15 definiert ist, werden mehrere Teile des Meßwerkmechanismus im wesentlichen klebstoffrei gefertigt.

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und der einzige Teil des Mechanismus, der eine Wärmehärtung benötigt, ist die Spule. Infolge der erfindungsgemäßen Ausbildung des Rotors kann die Spule getrennt ausgehärtet werden und wird danach mechanisch mit dem Rotor verbunden. Verschiedene andere Abschnitte des Rotors sind so ausgebildet, daß die miteinander verklammert werden mit dem Ergebnis, daß die Konstruktion sowohl klebstoff- als auch lotfrei bleibt.

Ein wichtiger Aspekt ergibt sich aus dem Patentanspruch 1, insbesondere bei einem Meßwerk, bei dem auch die Merkmale gemäß Patentanspruch 15 vorgesehen sind. In einer bevorzugten Ausführungform ist der Rotor drehbeweglich in einer einstückigen Brücke gelagert, die Positionierflächen aufweist, um einen segmentförmigen Magneten an der Brücke festgeklemmt präzise zu positionieren, und zwar zwischen zwei bogenförmigen Platten aus magnetisch permeablem oder leitendem Material. Die Brücke umfaßt ferner Positionierflächen für die genaue Positionierung, relativ zu dem Rotor, von zwei magnetisch permeablen Platten, mittels denen der Magnet an die Brücke geklemmt wird. Eine gleichmäßige und dauerhafte magnetische Kopplung zwischen den magnetisch leitenden Platten und den Platten und dem Magneten wird durch diese Konstruktion des Meßwerks sichergestellt, bei der mindestens eine der Platten im wesentlichen U-förmig ist, und der Magnet an die Brücke durch die Platten gespannt wird. Bei dieser Konstruktion haben die Platten einen erheblichen Oberflächenbereich in Anlage aneinander, um einen der geschlossenen Magnetkreise auszubilden, und der Parallelismus der Magnetseite relativ zu der Platte, die sich durch die Spule erstreckt, wird sichergestellt durch Abstützschenkel der Brücke nach Art von Distanzstücken, die beide Platten und den Magneten präzis relativ zur Drehachse des Rotors positionieren. Dank dieser Ausbildung ergibt sich bei

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dem in Richtung parallel zur Schwenkachse des Rotors magnetisieren Magneten ein Luftspalt mit gleichförmigen Magnetflußcharakteristiken im gesamten Bewegungsbereich der Spule, so daß das Meßwerk eine linare Auslenkcharakteristik aufweist,und darüberhinaus lassen sich gleichförmige und dauerhafte Charakteristiken in reproduzierbarer Weise bei in Massenfertigung hergestellten Meßwerken erzielen. Da die erforderliche Präzision in der Brücke verkörpert ist, kann das Meßwerk auch in Massenfertigung montiert werden.

Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, daß die Spule sich nur um diejenige der magnetisch leitenden Platten erstreckt, die im Abstand vom Magneten liegen. Da diese Platte dünn ist, gestattet die Anordnung die Verwendung einer relativ niedrigen Spule mit einem viel geringeren Drahtgewicht, bezogen auf eine bestimmte gewünschte Empfindlichkeit, als bei bisher bekannten Meßwerken üblich, bei denen die Spule eine erhebliche axiale Höhe aufwies. Diese Gewichtsverringerung hält die Anforderungen an den Gewichtsausgleich durch Gegengewichte minimal und verbessert damit die Genauigkeit des gesamten Meßwerks.

Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung kann die Empfindlichkeit des Meßwerks verändert werden durch wahlweises Einsetzen dickerer oder dünnerer Magnete (d.h. dicker oder dünner in Richtung parallel zur Drehachse des Rotors), indem man Magnetklemmplatten entsprechender Höhe verwendet in Anpassung an die unterschiedlichen Magnethöhen. Infolge der besonderen Konstruktion des Meßwerks gemäß der Erfindung können die unterschiedlich dicken Magneten mit der gleichen Rotor- und Brückenausbildung verwendet werden. Man braucht nur eine Klemmplatte zu verwenden mit Enden einer Höhe, die angepaßt ist an die Magnethöhe.

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Alternativ kann die magnetisch leitende Platte, die sich durch die Spule erstreckt, etwas versetzte Enden und Positionierflächen auf Ober- und Unterseite aufweisen. Diese Ausbildung gestattet es, die betreffende Jochplatte umzuwenden und damit einen etwas dickeren Magneten direkt an der Brücke festzuklemmen, während gleichwohl der Luftspaltparallelismus und die Gleichförmigkeit aufrechterhalten bleiben. Eine solche alternative Ausbildung hat den Vorteil, daß die Notwendigkeit für jegliche zusätäiche Teile entfällt, wenn ein dicker Magnet verwendet wird, um ein Instrument gewünschter Empfindlichkeit zu fertigen.

Ein weiterer wichtiger Aspekt ergibt sich aus dem Patentanspruch 15, der sich auf den Aufbau des Rotors bezieht. Schließlich soll generell auf die Unteransprüche hingewiesen werden, die jeweils zweckmäßige Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Meßwerks definieren; die Bedeutung ihrer Merkmale im einzelnen ergibt sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.

Fig. 1 ist eine Explosionsdarstellung eines Meßwerkmechanismus und des Gehäuses,

Fig. 2 ist eine Explosionsdarstellung des Meßwerkmechanismus nach Fig. 1,

Fig. 3 ist eine Draufsicht von unten auf die Meßwerkmechanismusbrücke, wobei der Magnet in gestrichelten Linien angededeutet ist,

Fig. 4 ist eine Explosionsdarstellung des Rotors des Meßwerkmechanismus,

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Fig. 5 ist eine maßstäblich größer dargestellte Frontansicht, teilweise geschnitten, des Meßwerkmechanismus des Gehäuses,

Fig. 6 ist eine Rückansicht des Meßwerkmechanismus mit einem Magneten mit einer ersten Dicke, und

Fig. 7 ist eine Darstellung entsprechend Fig. 6, wobei jedoch der Mechanismus mit einem Magneten abweichender Dicke versehen ist.

Fig. 1 stellt ein Meßwerk gemäß der Erfindung dar. Wie aus der Figur erkennbar, umfaßt das Meßwerk einen Meßwerkmechanismus 1o mit einem Gehäuse 12 einschließlich eines Deckels 14 und einer durchsichtigen Linse 16. Eine entsprechende Skala 18 ist an der Vorderseite des Gehäuses 12 beispielsweise mit einem durch Druckbeaufschlagung haftenden Streifen 19 befestigt. Ein Zwischenraum zwischen Skala 18 und Linse 16 ist vorgesehen, damit die Zeigerspitze 2o Platz findet. Die beweglichen Teile des Meßwerks 1o werden in dem Gehäuse 12 mit Schrauben befestigt, mittles denen das Meßwerk auf dem Pfosten 22 des Gehäuses befestigt werden kann; die Pfosten stehen mit ihren oberen Enden hoch, relativ zur Bodenwandung 2 4 des Gehäuses.

Versetzt in Richtung auf die Rückseite des Gehäuses 12 ist eine Ausnehmung 26 vorgesehen mit einer flachen Oberfläche, auf der ein Nullpunkteinstellarm 2 8 längs eines Bogens gleiten kann. Eine öffnung 29 im Nullpunkteinstellarm sitzt auf einem niedrigen Zapfen 3o in der Ausnehmung 26, womit der Arm schwenkbeweglich gelagert ist. Ein Nuleinstellknopf 32 erstreckt sich durch eine öffnung 34 in der Rückwandung des Gehäuses und sitzt mit seiner exzentrischen Spitze

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im Schlitz 38 des aufrechten Schenkels vom Nullpunkteinstellarm. Der Knopf 32 wird in seiner Position im Gehäuse gehalten durch einen nach unten vorstehenden Lappen 4o an der Rückseite des Deckels, welcher Lappen eine öffnung aufweist, um das Ende des Knopfes für die Einstellung mittels eines Schraubendrehers zugänglich zu halten. Der Deckel ist im Gleitsitz auf dem Gehäuse 12 angeordnet, und die Linse 16 ist im Schnappsitz mit dem Gehäuse und dem Deckel verbunden.

Gemäß Fig. 2 umfaßendie Antriebsteile 1o des Meßwerks eine bewegliche Baugruppe oder einen Rotor 44 und eine stationäre Baugruppe oder einen Stator. Der Stator umfaßt eine einstückige Basis oder Brücke 36, die aus einem metallischen oder Kunststoffspritzgußteil bestehen kann und jedenfalls nicht magnetisch ist_o Die Brücke 46 besitzt ein Paar von Haltearmen 48, die sich von einem Bodenabschnitt 5o nach vorn erstrecken und voneinander weg divergieren. Ein Paar von Stützschenkein 52 für einen Magnetkreis erstrecken sich von dem Bodenabschnitt 5o nach hinten, und diese Stützschenkel 52 divergieren ebenfalls voneinander.

Der Magnetkreis umfaßt einen im wesentlichen bogenförmigen Magneten 54, eine Magnetstütze 56 aus magnetisch permeablem Material und eine Klemmplatte 5 8 aus ebenfalls magnetisch permeablem Material. Die Klemmplatte 5 8 und die Stütze 56 halten den Magneten 54 an der Brücke 46, wenn der Magnetkreis mit der Brücke montiert wird.

Der Boden 5o der Brücke 46 hat eine im wesentlichen rechteckige öffnung 6o zur Aufnahme des Rotors 44. Eine obere Klemme 62 ist an der Unterseite eines oberen Kreuzschenkels 64 des Bodens befestigt, elektrisch relativ zum Boden isoliert

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und um einen begrenzten Weg drehbeweglich. Eine untere Klemme und Nulleinstellglied 66 ist an der Unterseite des unteren Querschenkels 68 montiert, um eine begrenzte Strecke drehbeweglich. Naben 7o und 72 sind mit Innengewinde versehen zur Aufnahme von mit Steinen bestückten Schwenklagern 71 und 73, mittels denen der Rotor an dem Boden schwenkbeweglich abgestützt wird.

In Bogenform erstrecken sich zueinander von den Enden der Magnetstützschenkel 52 Fortsätze 74, jeweils mit einer bogenförmigen öffnung 76 zur Aufnahme eines Spulenanschlages 78. Die Spulenanschläge bestehen vorzugsweise aus einem isolierenden Material, wie einem Kunststoff-oder einem Keramikgißteil. Diese Anschläge begrenzen den Ausschlag der Rotorbaugruppe bei der Schwenkbewegung.

In die Oberseite jedes MagnetstützschenkeIs 52 sind im Abstand voneinander Stützrippen 8o, 81 eingeformt, die einen Sitz für die Klemmplatte 58 bilden. Die Klemmplatte 58 hat gleichförmige Dicke im Bereich ihres aktiven Abschnitts 83 zwischen Biegungen 84 und 86, welche zu versetzten Enden 88 bzw. 9o führen, wobei die oberen und unteren Seiten der Enden im wesentlichen flach und zueinander ρ aid. IeI sind. Die Enden 88 und 9o sind nach oben versetzt relativ zur Ebene des aktiven Abschnitts 83, wenn die Klemmplatte sich ind er Position nach Fig. 2 befindet. Kanten und 94 der entsprechenden Enden 88 bzw. 9o sind im wesentlichen flach, so daß sie sich an entsprechende flache Positionierflächen 96 bzw. 98 des Bodens anlegen können.

Die Magnetstützplatte 56 hat im wesentlichen U-Form mit einem flachen Hauptabschnitt 99, gleichförmiger Dicke und hochsöienden Schenkeln 1oo bzw. 1o2, die in

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auswärts abgebogene Enden 1o4 bzw. 1o6 auslaufen. Die Oberseite der Enden 1o4, 1o6 ist flach,und sie liegen in einer gemeinsamen Ebene, so daß man im wesentlichen mit flächiger Anlage an denflachen coplanaren Oberflächen der Enden 88, 9o der Klemmplatte 58 rechnen kann. Solche Abflachung und im wesentlichen flächige Berührung zwischen den Enden der Stütze 56 und der Klemmplatte 5 8 halten die Reluktanz des Magnetkreises minimal. Die innere Kante der Stützplatte 56 hat Positionierflächen 1o8, 11o, 112 und an jeder Seite, die anliegen an der Rückseite des Bodens 5o, um die Klemmplatte präzis relativ zu dem Boden der Brücke 46 zu positionieren. Wie in Fig. 3 erkennbar, weist der untere Abschnitt der Brücke eine Fortsetzung der Flächen 96, 98 auf. Die Positionierflächen 1o8, 11o, 112 der Stützplatte 56 stützen sich an der Fläche 96 auf einer Seite der Brücke ab, und die Fläche 98 an der anderen Seite der Brücke. Die Flächen 112 und 114 greifen in die Ecke zwischen den Flächen 98 und einer Rückfläche 116 des Bodens des Abschnitts 5o der Brücke.

Fig. 3 zeigt eine Ansicht von unten auf die Brücke ohne die Klemmen und läßt die Positimierflachen der Brücke 46 erkennen, die zusammenwirken mit dem Magneten zur präzisen Positionierung desselben relativ zu der Brücke. Diese Flächen umfassen eine horizontale Fläche 12o an einem Schenkel und eine coplaranare horizontale Fläche 122 am anderen Schenkel. Senkrecht wegstrehend von der Fläche 12o ist eine Fläche 124, und senkrecht wegstehend von der Fläche 122 ist eine Fläche 126 vorgesehen. Die Fortsätze 74 weisen jeweils Positionierflächen 128 bzw. 13o auf. Der Magnet 54 ist gestrichelt in der Position zwischen den Flächen 124 und 126, 128 und 13o angedeutet. Es ist offensichtlich, daß demgemäß die Seitenflächen 132 und 134 des Magneten (Fig. 2) sich

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genau an die Flächen 124 bzw. 126 (Fig. 2) legen, und daß die bogenförmige äußere Fläche 136 des Magneten an den Flächen 128, 13o der Brücke anliegt. Zusätzlich liegt die flache Oberseite 138 des Magneten nahe ihren Enden an den Flächen 12o, 122 der Brücke an. Im Ergebnis positionieren die Positionierflächen der Brücke genau den Magneten in seiner Lage relativ zu der Brücke. Der Magnet 54 besteht aus einem Permanentmaterial, wie Alnico, und ist mit seiner Oberseite 138 parallel ausgebildet zu seiner Unterseite 14o, und er ist magnetisiert in einer Richtung senkrecht zu den Flächen 138, 14o. Infolge der Positionierflächen an der Klemmeplatte 58,am Magneten 54 und an der Magnetstützplatte 56 sowie der Positionierflächen an der Brücke wird der Magnetkreis präzise an der Brücke positioniert durch die einfache Maßnahme, daß diese Elemente an der Brücke zur Anlage gebracht werden und die Klemmplatte mit der Magnetstützplatte verbunden wird mittels Hohlnieten 142.

Fig. 4 zeigt den Rotor 44 des Meßwerks. Ein einstückiges Drehkreuz 15o aus Blech besitzt einen langgestreckten flachen Grundkörper 151 mit einer etwas zentrisch geformten öffnung 152 zur Aufnahme eines Zapfens 154, der in die öffnung eingepreßt wird, um den Zapfen mit dem Drehkreuz zu verbinden. Ein Schwanz 156 ist rechtwinklig aus der Ebene des Grundkörpers 151 herausgebogen und weist ein Paar von sich nach außen öffnenenden Einkerbungen 158 sowie eine Drahtanschlußklemme 16o auf. Eine Spulenbaugruppe, bestehend aus einem Spulenkörper 162 und einer Spule 164, die auf den Spulenkörper gewickelt ist, ist vorgesehen. Der Spulenkörper besteht aus Blech und weist Befestigungszungen 166 auf, die im Abstand angeordnet sind zum Eingriff in die Kerben 158 des hochstehenden Schwanzes 156. Die Zungen 166 sind jeweils sich verjüngend ausgebildet

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und passen genau in die Kerben 158, so daß die Spulenbaugruppe präzis relativ zur Ebene des Grundkörpers 51 des Drehkreuzes positionierbar ist. Coplanare Kanten 168 des Spulenkörpers oberhalb und unterhalb jeder Zunge 166 stoßen an die Rückenfläche 17o des Schwanzes 156 oberhalb und unterhalb jeder Einkerbung 158, so daß die Spulenbaugruppe sich senkrecht zu dem Schwanz 156 erstreckt und genau parallel ist zur Ebene des Grundkörpers 151. Eine solche präzise Positionierung erzielt man durch einfaches Einscheiben der Zungen 166 durch die Kerben 158, bis die Kanten 168 an dem Schwanz anliegen, und nachfolgendes Abbiegen der Zungen nach innenin die Position gemäß Fig. 2, um die Spulenbaugruppe an dem Drehkreuz zu sichern.

Etwas innerhalb des rückwärtigen Schwanzes 156 ist in den Grundkörper 151 eine rechteckige öffnung 172 eingebracht. Die Seitenkanten 174 des Grundkörpers zwischen dieser öffnung und einem Nabenabschnitt 176 des Drehkreuzes sind im wesentlichen gerade und parallel zueinander.

Ein Paar von Gewichtsausgleichsarmen 178 erstreckt sich diametral nach außen von der Nabe 176. Nahe der Nabe 176 ist an den vorwärts ragenden Abschnitt des Drehkreuzes 15o ein Federbefestigungsarm 18o angeformt. Der Arm 18o ist vorzugsweise parallel zur Drehachse der Zapfenbaugruppe 154.

Der vordere Abschnitt des Drehkreuzes 15o umfaßt Kanten 182, ein Paar von Einkerbungen 184 und ein zweites Paar von Einkerbungen 186, die an den vorderen Enden offen sind, zur Ausbildung von rechteckigen Lappen 188 zwischen diesen Einkerbungen. Das Drehkreuz 15o weist ferner eine sich nach vorn erstreckende Stange 19o auf, die etwas nach oben abgebogen ist und ein Ausgleichsgewicht 192 am Ende trägt.

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Der Zeiger 194 besteht aus Blech und umfaßt die nach unten abgebogene Zeigerspitze 2o an einem Ende und Paare von Zeigerbefestigungszungen 196, 198 und 2oo am anderen Ende. Der Abschnitt der Zeigers zwischen den Enden ist so versetzt abgebogen, daß der vordere Abschnitt 2o2 des Zeigers in einer Ebene oberhalb und parallel zum inneren Endabschnitt 2o4 verläuft. Der Abstand zwischen den Paaren von Zungen 196, 198 und 2oo ist derselbe wie der Abstand zwischen den Kanten der entsprechenden Einkerbungen 186, Lappen 188 und Kerben 184. Demgemäß wird der Zeiger 194 genau positioniert und gesichert am vorderen Abschnitt des Drehkreuzes 15o, indem einfach der Zeiger nach oben bewegt wird, wie in Fig. 4 angedeutet, bis die Zungen und 2oo sich in den Einkerbungen 186 bzw. 184 positionieren, wonach die Zungen 196, 198 und 2oo umgebogen werden, in die Position gemäß Fig. 2, um so den Zeiger an dem Drehkreuz festzuklemmen.

Ein Ende 2o6 der Wicklung 164 ist mit der Klemme 16o desSchwanzes 156 verbunden. Das andere Ende 2o8 der Wicklung ist verbunden mit einem Klemmenelement 21o. Das K lenunene lernen t 21o weist einen Arm 212 auf, an dem der Draht 2o8 befestigt wird. Das Klemmenelement besitzt eine Nabe 214 mit einer öffnung, durch die sich die Nabenbaugruppe 154 erstreckt. An einer Seite der Nabe befindet'sich ein Paar von parallelen Zungen 216 und eine Endzunge 218. An der anderen Seite der Nabe sind parallele Zungen 22o angeordnet. Von der Vorderseite der Nabe erstreckt sich nach unten ein Rückführfederbefestigungsfortsatz 222.

Zwischen dem Klemmenelemente 21 ο und dem Drehkreuz 15o ist ein Isolator 22 4 aus Bahnmaterial in einer Konfiguration angeordnet, die angepaßt ist an die Konfiguration des K lenunene lernen tes 21 o. Man erkennt aus Fig. 4, daß der

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Isolator 224 Zungen 226 und 228 auf einer Seite seiner Nabe aufweist. Der Isolator paßt auf das Klemmenelement 21o mit seinen Zungen innerhalb der entsprechenden Zungen des Klemmenelementes. Das Klemmenelement 21o wird an dem Drehkreuz befestigt, indem zuerst der Isolator 224 auf dem Drehkreuz positioniert wird und dann das Klemmenelemnt auf dem Drehkreuz und die entsprechenden Zungen 216, 218 und 22o um das Drehkreuz gebogen werden,um so das Klemmenelement in Position zu sichern. Die Zunge 218 ist schmaler als die rechteckige Öffnung 2 72 und die isolierende Zunge 22 8 des Isolators, so daß die Zunge 218 elektrisch isoliert ist vom Drehkreuz. In ähnlicher Weise sind die Zungen 216 und 22o des Klemmenelementes schmaler als die Isolatorzungen 226 bzw. 2 3o. Wenn die verschiedenen Zungen des Klemmenelementes 21o um das Drehkreuz gebogen werden, so ist das Klemmenelement gesichert, jedoch von dem Drehkreuz isoliert. Das innere Ende 2 32 der unteren Rückführfeder 2 34 wird an dem Federbefestigungsfortsatz 222 befestigt. Das Klemmenelement ist so dimensioniert, daß sich ein Abstand ergibt zwischen seiner Vorderkante 2 36 und der Rückkante 2 38 des Zeigers 194, um zu vermeiden, daß das Klemmenelement durch das Metall des Zeigers an Masse gelegt wird. Die Befestigung des inneren Endes von Feder 24o an dem Federbefestigungsfortsatz 18o beendet die Montage des Rotors.

Die verschiedenen Teile der Antriebsbaugruppe nach Fig. 2 werden in der folgenden Weise zusammengebaut, um den Meßwerkmechanismus 1o aus Fig. 1 und 5 zu schaffen. Zunächst wird gemäß Fig. 2 die Rotorbaugruppe 44 zusammengebaut, wie oben unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben, und die gesamte Rotorbaugruppe 44 wird durch die Öffnung der Brücke 46 geschoben mit der Spule 164 zwischen den Magnetstütz schenke In 52 und mit der Zapfenbaugruppe 154 im wesentlichen ausgefluchtet mit der Achse der Naben 7o und 72.

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Danach werden die Anschläge 78 und die öffnungen 76 in den rückwärtigen Schenkeln 74 eingesetzt. Die Klemmplatte 58 wird dann durch die öffnung 2 42 in der Spulenbaugruppe gefädelt. Mit den Teilen so positioniert werden dann die mit Lagersteinen versehenen Lagerschrauben 71 und 73 in die Naben eingeschraubt, um di.e Rotorbaugruppe 44 drehbeweglich zu lagern. Man erkennt aus Fig. 5, daß bei horizontaler Anordnung des Meßwerks in seiner normalen Betriebslage die Zapfenbaugruppe 154 vertikal steht und der Rotor demgemäß um eine Vertikalachse drehbar ist.

Fig. 5 zeigt auch im einzelnen einen gebördelten Einsatz 246, der die Klemme 66 für begrenzte Drehbewegung hält, und einen gebördelten Einsatz 2 48, mit dem die Klemme 62 über eine zwischengeschaltete Isolierbuchse 2 5o hält.

Der Magnet 54 wird dann an die Brücke in der oben unter Bezugnahme auf Fig. 3 beschriebenen Weise angelegt. Danach wird die Magnetstützplatte 56 unter den Magneten plaziert und die Hohlnieten 142 werden durch die öffnungen in der Klemmeplatte 58 und der Magnetstützplatte 56 geführt. Die Platten 58 und 56 werden dann nach innen in Richtung auf die Nabe 7o geschoben, bis die Kanten 92 und 94 an die Positionierflächen 96, 98 der Brücke anstoßen unddie Flächen 1o8, 11o, 112 und 114 an den entsprechenden Positionierflächen 98, 116 der Brücke anliegen. Ein Klemmdruck wird dann zwischen den Enden 88 und 1o4 angewandt und zwischen den Enden 19 und 1o6 der Klemmeplatte und der Magnetsupportplatte. Während dieser Klemmdruck aufrechterhalten wird, werden die Hohlnieten 142 genietet, um die Platten zusammenzuhalten und damit die Platten und den Magneten 54 an der Basis zu sichern. Demgemäß wird,indem einfach der Magnet gegen die Positionierflächen der Brücke gesetzt wird und die Klemmplatte 58 unddie Magnetstützplatte 56 gegen die Positionier-

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flächen an der Brücke geruckt werden, sichergestellt, daß diese Teile des Magnetkreises in der vorgegebenen Position sind, relativ zu der Rotorbaugruppe. Eine solche vorgegebene Positionierung in nacheinander zusammengebauten Meßwerken sorgt für immer die gleiche Genauigkeit mit minimalem Eichaufwand. Dank der flachen aneinanderliegenden Flächen der Enden von Klemmplatte 58 und Magnetstützplatte 56 ergibt sich eine geschlossene magnetische Schleife minimaler Reluktanz zwischen den Platten.

In Fig. 5 ist ein Luftspalt 252 zwischen Klemmplatte 58 und Magnet 54 erkennbar. Der untere Abschnitt 2 54 der Spulenbaugruppe erstreckt sich durch diesen Luftspalt. Wie oben erwähnt, ist der Magnet 54 in einer Richtung parallel zur Drehachse des Rotors magnetisiert, und demgemäß wird bei Stromdurchfluß durchdie Spule eine magnetische Kraft erzeugt, die zu einer Drehung der Spule und damit des Rotors um die Meßwerkachse führt.

Nach Positionierung des Rotors 44 und Zusammenbau des Magnetkreieses werden die äußeren Enden der Rückführfedern 234 und 24o an den brückenseitigen Klemmen 62 bzw. 66 festgelegt. Wie in Fig. 5 erkennbar, weist die Klemme 62 einen nach unten ragenden Lappen 26o auf, an dem das äußere Ende der Feder 24o, beispielsweise durch einen SchweißVorgang, befestigt wird. In ähnlicher Weise besitzt die Klemme 66 eine aufwärts ragende Zunge 262, an der das äußere Ende der unteren Feder 2 34 durch Schweißen befestigt wird. Die begrenzte Schwenkbewegung der Klemmen 62 und 66 erlaubt die Einregulierung des Nullpunktes des Rotors. Die Drähte 262 und 264 sind jeweils mit den Klemmen 62 bzw. 66 verbunden. Diese Klemmen erstrecken sich zur Rückseite des Gehäuses 12 und sind verbunden mit Anschlußschrauben (nicht dargestellt), über die dann die

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äußeren Anschlüsse zum Meßwerk erfolgen können.

Aus Figuren 1, 2, 4 und 5 erkennt man, daß die Spule 164 elektrisch in Serie liegt zwischen den Klemmendrähten 262 und 26 4, wobei der elektrische Kreis den Draht, die Klemmen 62, die Rückführfeder 24o, den Arm 18o des Drehkreuzes, den Drehkreuzhauptkörper 151, die Klemme 16o des Drehkreuzes, den Draht 2o6 der Spule, die Spule 164, den Draht 2o8 der Spule, den Klemmenarm 212 des Klemmenelementes 21o, die Feder 234, die Klemmen 66 und den Draht 264 umfaßt.

Figuren 6 und 7 zeigen einen besonderen Vorteil des Meßwerkmechanismus 1o mit einer Klemmplatte 58 mit versetzten Enden 88 und 9o. Fig. 6 ist eine Rückansicht der Ausführungsform nach Figuren 1 bis 5, wo die Klemmplatte 58 mit der Magnetstützplatte 56 so verbunden ist, daß die Enden 88 und 9o der Klemmplatte sich nach oben erstrecken, rehtiv zur Ebene des aktiven Teils oder Körpers 83 der Klemmplatte. Um den Magneten 54 in seiner Position gegen irgendeine Bewegung zu positionieren und halten, selbst dann, wenn das Meßwerk fallengelassen wird oder in anderer Weise mißhandelt wird, hat der Magnet 54 eine derartige Dicke, daß ein gewisser Anklemmdruck erforderlich ist, um zunächst die Enden der Klemmplatte und der Magnetstützplatte in Anlage zu bringen. Dementsprechend ist,wie man Fig. 6 entnehmen mag, die Dicke oder Höhe des Magneten 54 plus die Dicke jenes Abschnitts des Magnetstützschenkels 52 zwischen seiner Unterseite 12o und der Oberseite seiner Rippen 8o ganz geringfügig größer als der Abstand zwischen der Oberseite 2 3o der Magnetstützplatte 56 und der Unterseite 274 der Klemmplatte 58. In dem Meßwerk nach Figuren 1 bis 6 genügt die Flußdichte im Luftspalt 252, von dem Magneten 54 hervorgerufen, um einen Meßwerkausschiag bei guter Empfindlichkeit in der Größenordnung

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von 5o Mikro-Ampere hervorzurufen. Wenn ein wesentlich empfindlicheres Meßwerk gewünscht wird, kann man die Konstruktion nach Fig. 7 verwenden, bei der nur ein dickerer Magnet erforderlich ist, um einen größeren Meßwerkausschlag zu bewirken.

Gemäß Fig. 7 hält eine Klemmplatte 58 identisch zur Klemmplatte 5 8 aus Fig. 6, jedoch umgedreht, die Magnetstützplatte 56 und einen Magneten 2 75 in der Position auf der Basis. Der Magnet 2 75 hat eine Dicke, die größer ist als die Dicke des Magneten 54, und zwar um das Doppelte der Versetzung 2 76 der Enden 88 und 9o der Klemmplatte 58 relativ zu deren Mittelabschnitt 83. Wie in Fig.7 erkennbar, befindetsich die Spule 164 in genau derselben Position relativ zur Basis 46 wie bei der Ausführungsform nach Fig. 6. Die gleiche Stützplatte 56 wird gemäß Fig. 7 verwendet. Da der Hauptabschnitt 83 der Klemmplatte 58 flach und parallel ist, positionieren die Rippen 8o diesen Hauptabschnitt in derselben Ebene relativ zur Spule und zur Brücke wie in der Ausführungsform nach Fig. 6. Dementsprechend erhält man ein empfindlicheres Meßwerk durch einfaches Austauschen des Magneten 54 durch einen dickeren Magneten 275 und durch Umwenden der Klemmplatte 58.

Die beweglichen Teile des Meßwerks gemäß Fig. 7 haben eine größere Höhe als die der Ausführungsform nach Fig. 6, und zwar unisoviel größer, als der zusätzlichen Dicke des Magneten 2 75 entspricht. Das Gehäuse 12 aus Fig. kann mit dem dickeren oder höheren Meßwerk nach Fig. 7 benutzt werden, indem man einfach Abstandsunterlegscheiben 266 (Fig. 1) zwischen die Montageschenkel 48 und die Stützpfosten 22 des Gehäuses einlegt» Solche Unterlegscheiben heben den Mechanismus etwas gegenüber der Basis und der

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Ausnehmung 26, so daß die Bodenseite der Magnetstützplatte 56 freikommt vom Vorsprung 3o an Ausnehmung 26 der Basis.

Dementsprechend ist infolge der erfindungsgemäßen Ausbildung der Klemmkonstruktion beim Magnetkreis des Meßwerks nur ein zusätzliches Teil erforderlich, nämlich ein dickerer Magnet, um eine erheblich größere Empfindlichkeit zu erzielen, währena anderen Teile im wesentlichen gleichbleiben.

Wenn natürlich Magnete einer Dicke erforderlich sind, die abweicht von der des Magneten 5 4 oder des Magneten 275, um Meßwerke einer gewünschten Empfindlichkeit aufzubauen, kann die Klemmplatte 58 fhch ausgebildet sein,und eine Magnetstützplatte 56 der erforderlichen Tiefe zum Klemmen des Magneten an die Schenkel 52 kann verwendet werden. Diese Magnetabstützung kann zu einer Tiefe führen, die entweder größer oder flacher ist als die Magnetstützplatte 56. Alternativ kann man eine Klemmplatte mit Enden 88 und 9o verwenden, die entweder mehr oder weniger in der Ebene versetzt sind als jene der Klemmplatte 58,zusammen mit der Magnetstützplatte 56, um Magnete einer Dicke aufzunehmen, die abweichend von der der Magnete 54 bzw. 275 sind.

Da die Ebene des aktiven Abschnitts 83 der Klemmplatte 58 bestimmt wird durch den Eingriff der Platte 58 mit den Rippen 8o auf den Schenkeln 52 der Brücke, und da die Spule 264 sich um die Klemmplatte 58 erstreckt und nicht um den Magneten und die Magnetstützplatte, kann'man dieselbe Brücken- und Rotorkonstruktion verwenden für Meßwerke unterschiedlicher Empfindlichkeit, indem einfach ein Magnet der erforderlichen Dicke eingesetzt wird, und entweder die Klemmplatte oder die Magnetstützplatte gemäß Fig. 6 oder 7 verwendet wird, oder modifizierte Klemmplatten und Magnetstützplatten,

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wie oben erläutert. Eine solche Konstruktion ist möglich, da Rotor und Brücke so aufgebaut und angeordnet sind, daß sich kein Hindernis befindet in der Region, die zur Verfügung stehen muß für den Magneten und die Magnetstützplatte, welche es verhindern würden, daß entweder ein dicker oder eine Stützplatte größerer Höhe als nach Figuren 6 und 7 eingesetzt werden.

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Claims (19)

1. Patentansprüche

   Drehspulmeßwerk mit einem Gestell, einem die Spule ^tragenden und im Gestell um eine Achse drehbar gelagerten Rotor, einer Magnethalterung, die sich von dem Gestell weg von der Achse erstreckt, einem Magneten und einer im Abstand von dem Magneten angeordneten magnetisch permeablen Platte, wobei sich ein Schenkel der Spulenwindung durch den Abstand zwischen Magnet und Platte erstreckt, gekennzeichnet durch eine Magnetabstützung (56) mit Magnetpositionieranschlägen, an denen der Magnet anliegt, durch Plattenpositionieranschläge an der Magnethalterung (47, 52), an denen die Platte (58) anliegt, und durch Klemmelemente (142) zum Sichern der Magnetabstützung (56) und der Platte (58) in ihrer Lage an der Magnethalterung unter Festklemmen des Magneten an seinen Positionieranschlägen.
2. 2. Drehspulmeßwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnethalterung sich von dem Gestell wegerstreckende Montage-Schenkel (52) umfaßt.
3. 3. Drehspulmeßwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Montage-Schenkel (52) coplanare Flächenabschnitte (124, 126) als Magnetpositionieranschläge und sich parallel zu diesen erstreckende coplanare Flächenabschnitte (96, 98) als Plattenpositionieranschläge aufweist.
4. 4. Drehspulmeßwerk nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmelemente für die Verbindung von Magnetabstützung und Platte und für das Festspannen der Platte und des Magneten an den Montage-Schenkeln ausgebildet sind.

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   ORIGINAL INSPECTED
5. 5. Drehspulmeßwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Montage-Schenkel voneinander weg divergierend ausgebildet sind und daß die Spule um die Achse in dem Raum zwischen den Mortage-SchenkeIn schwenkbeweglich ist.
6. 6. Drehspulmeßwerk nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (5 8) bogenförmig ist mit einem Krünimungszentrum im wesentlichen in der Achse, daß der Magnet bogenförmig ist, und daß die Platte sich durch die Spulenwicklung erstreckt_o
7. 7. Drehspulmeßwerk nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetpositionierflächenabschnitte im Abstand von den Plattenpositionierflächenabschnitten vorgesehen sind, daß sich die Spule vollständig auf einer Seite des Magneten befindet, und daß auf der der Spule (242) abgewandten Seite des Magneten das Meßwerk zwischen den Montage-Schenkeln Raum für das Festklemmen von Magneten unterschiedlicher Dicke aufweist.
8. 8. Drehspulmeßwerk nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet ringsektorförmig ausgebildet ist mit Stirnflächen und einer Deck- und einer Bodenfläche, daß die Magnetpositionieranschläge erste Flächenabschnitte (12o, 122) aufweisen, an denen die Deckfläche (138) des Magneten in einer Ebene senkrecht zur Achse des Rotors anliegt, undzweite Flächenabschnitte (124, 126) aufweisen, an denen die Stirnflächen (132, 134) des Magneten, diesen in Umfangsrichtung bezüglich der Achse positionierend, anliegen.
9. 9. Drehspulmeßwerk nach einem der Ansprüche 2 bis 5 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß an den Montage-Schenkeln weitere

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   Anschläge (128, 13o) für die Radialpositionierung des Magneten relativ zur Rotorachse vorgesehen sind.
10. 10. Drehspulmeßwerk nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnethalterung Positionieranschläge (96, 98) zum radialen Positionieren der Platte relativ zur Rotorachse und Positionieranschläge (96, 98) zum radialen Positionieren der Magnetabstützung relativ zur Rotorachse aufweist.
11. 11. Drehspulmeßwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (58) einen bogenförmigen Hauptabschnitt (83) und in gleicher Richtung relativ zum Hauptabschnitt versetzte Endabschnitte (86, 88) aufweist, daß die Endabschnitte erste Positionierflächen auf einer Seite parallel zu dem Magneten und zu diesen parallele zweite Positionierflächen auf der anderen Seite aufweisen, daß die Magnetabstützung eine ü-förmige Stützplatte (56) mit an den Endabschnitten der Platte (58) anliegenden Enden (1o4, 1o6) aufweist, daß die Platte, der Magnet und die Stützplatte so relativ zu den Montage-Schenkeln dimensioniert sind, daß bei Anlage der Stützplattenenden an den versetzten Endabschnitten der Platte der Magnet an die Positionieranschläge der Montage-Schenkel angepreßt wird, daß der Hauptabschnitt (83) der Platte sich durch die Spulenwicklung erstreckt und diese sich vollständig auf einer Seite des Magnetenba findet, und daß die Platte wahlweise entweder mit den ersten oder mit den zweiten PositionierfMchen an den Montage-Schenkeln anliegend montierbar ist derart, daß ein gewünschte Magnet von zwei Magneten unterschiedlicher Dicke wahlweise mit derselben Platte und derselben Magnetabstützung festspannbar ist.
12. 12. Drehspulmeßwerk nach einem der Ansprüche 1 üs 1o, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse des Rotors vertikal

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    ist, daß die Magnetabstützung kragträgerartig mit dem Gestell verbunden ist, und daß die Plattenpositionieranschläge oberhalb der Magnetabstützung angeordnet sind.
13. 13. Drehspulmeßwerk nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gestell und die Magnethalterung einstückig ausgebildet sind.
14. 14. Drehspulmerßwerk nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetabstützung eine Magnetstützplatte aus magnetisch permeablem Material umfaßt, daß die Magnethalterung nicht-magnetisierbare Montage-Elemente (52) umfaßt, und daß Endteile der Platte und der Stützplatte magnetisch gekoppelt miteinander verbunden sind.
15. 15. Rotorbaugruppe für ein Drehspulmeßwerk vorzugsweise nach einem der vorangehenden Ansprüche, welches Meßwerk ein Gestell mit Lagern für die Drehbewegung der Rotorbaugruppe und einen exzentrisch angeordneten Magnetkreis aufweist, während die Rotorbaugruppe: eine entsprechend exzentrisch angeordnete Spulenbaugruppe umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß ein einteiliges Drehkreuz (15o) aus elektrisch leitendem Material vorgesehen ist, von dem sich nach einer Seite radial die Spulenbaugruppe (162) wegerstreckt, daß ein Zeiger (194) von dem Drehkreuz auf der der Spulenbaugruppe abgewandeten Seite der Drehachse getragen ist, daß ein Klemmenelement (21o) isoliert mit dem Drehkreuz verbunden ist, daß das Drehkreuz auf seiner dem Magnetkreis zugekehrten Seite einen achsparälelen Fortsatz (156) und auf der diesem diametral gegenüberliegenden Seite einer Nabe einen Zeigerstützabschnitt (182) aufweist, daß die Spulenbaugruppe Zungen (166) aufweist, die in Auskerbungen (158), die sich beidseits öffnen, des Fortsatzes eingeführt und um den Fortsatz festgebogpn sind,

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    daß der Zeigerstützabschnitt Positionierkanten (184-188) und der Zeiger (194) Zungen aufweisen, die in Eingriff mit den Positionierkanten stehen und um den Zeigerstützabschnitt festgebogen sind, daß das Drehkreuz Positionierkanten (174, 182) für das Klemmenelement (21o) und dieses Zungen (226, 2 3o) aufweist, die um die Nabe (151) festgebogen sind, daß zwischen dem Drehkreuz und dem Klemmenelement ein Isolierstück (224) angeordnet ist, daß das Drehkreuz eine zweite Anschlußklemme (16o) trägt, daß die Spulenbaugruppe mit einem Wicklungsende an das Klemmenelemente und mit dem anderen an die zwäte Anschlußklemme angeschlossen ist, und daß das Drehkreuz Lagerzapfen in Ausfluchtung mitden Lagern im Gestell aufweist.
16. 16. Rotorbaugruppe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Fortsatz einerseits, die Spulenbaugruppe andererseits Anschläge (168, 17o) für die präzise Positionierung der Spulenbaugruppe relativ zu der Rotordrehachse aufweisen.
17. 17. Rotorbaugruppe nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehkreuz einstückig mit Ausgleichsgewichtsarmen (178, 19o) versehen ist.
18. 18. Rotorbaugruppe nach Anspruch 15, 16 oder 17, daß die Nabe im wesentlichen flach und senkrecht zur Rotordrehachse ausgebildet ist, und daß der Zeiger und das Klemmenelement im Nabenbereich im wesentlichen coplanar zueinander sind.
19. 19. Rotorbaugruppe nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolierstück als Isoliermaterialblättchen zwischen der Nabe und dem Klemmenelement

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    eingebettet ist und eine Form im wesentlichen ähnlich dem Klemmelement aufweist.

    2o. Rotorbaugruppe nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehkreuz eine erste Verbindungsklemme (18o) auf derselben Seite wie der Zeiger aufweist und daß das Klemmenelement eine zweite Verbindungsklemme (222) auf derselben Seite der Achse wie die erste Verbindungsklemme aufweist, und daß die Verbindungsklemmen elektrisch leitend mit Anschlußklemmen am Gestell verbunden sind.

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