DE2748769C2

DE2748769C2 - Compensation amplifier with moving coil measuring mechanism

Info

Publication number: DE2748769C2
Application number: DE2748769A
Authority: DE
Inventors: Rolf Dieter 7500 Karlsruhe Franke; Leif Ing.(Grad.) 7506 Bad Herrenalb Huth; Ulrich Ing.(Grad.) 7500 Karlsruhe Pfitzner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-10-31
Filing date: 1977-10-31
Publication date: 1979-10-04
Also published as: FR2407480B1; FR2407480A1; IT7829166A0; DE2748769B1; GB2016153B; IT1099839B; GB2016153A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kompensationsverstärker mit einem Tauchspuimeßwerk, einem von einer Abgriffeinrichtung der Lage einer mit der Tauchspule verbundenen Wippe gesteuerten Verstärker, dessen Ausgangssignal fiber einen Motor, ein Zahnradgetriebe, eine Welle und mindestens eine mit ihrem inneren Ende an der Welle befestigte Spiralfeder ein Kompensationsdrehmoment an der Wippe erzeugtThe invention relates to a compensation amplifier with a diving meter, one of a pick-up device for the position of a rocker-controlled amplifier connected to the plunger coil, its output signal via a motor, a gear train, a shaft and at least one with The spiral spring attached to its inner end on the shaft generates a compensation torque on the rocker

Ein derartiger Kompensationsverstärker ist der US-PS 27 02381, insbesondere dem die Figur 1 erläuternden Beschreibungsteil entnehmbar. Der bekannte Kompensationsverstärker wird nach der Figur 1 der Patentschrift als wesentlicher Bestandteil eines Anzeigeinstruments verwendet Die Spiralfederkupplung als Zwischenglied der bei der bekannten Anordnung angewendeten Drehmomentkompensation gestattet eine Obersetzung des kurzen Tauchspulweges in einen großen Winkelausschlag des Anzeigeorgans. In den in der Patentschrift, beschriebenen Ausführungsbeispielen nach Figur 1 und Figur 2 ist Wert darauf gelegt, die Antriebswelle der Spiralfederkupplung mit einer gedachten Achse durch das Drehlager der Wippe fluchten zu lassen, d.h. die Antriebswelle der Spiralfederkupplung, die gleichzeitig das Anzeigeorgan trägt, liegt in der Verlängerung der gedachten Achse durch das Drehlager der Wippe. Eine derartige Konstruktion wird notwendigerweise in ihrer Ausdehnung in Wellenbzw. Achsrichtung ziemlich viel Platz beanspruchen; außerdem ist die Zentrierung zweier unabhängig gelagerter Wellen bzw. Achsen aufeinander sehr aufwendig. Die bekannte Konstruktion macht es außerdem erforderlich, im Übertragungsweg der Spiralfederkupplung einen Hebelarm für das äußere Ende der Spiralfeder vorzusehen. Beim Zusammenziehen der Spiralfeder ändert sich die Richtung der vom äußeren Spiralfederende auf diesen Hebelarm ausgeübten Kraft, was zu Nichtlinearitäten in der Obersetzung fahren kann.Such a compensation amplifier is US Pat. No. 2,7 02,381, in particular that of FIG. 1 explanatory part of the description can be found. The known compensation amplifier is shown in FIG the patent specification as an integral part of a Indicator used the spiral spring clutch as an intermediate link in the known arrangement applied torque compensation allows a translation of the short plunging coil path into a large angular deflection of the display organ. In the embodiments described in the patent According to Figure 1 and Figure 2, emphasis is placed on the drive shaft of the spiral spring clutch with a to align the imaginary axis through the pivot bearing of the rocker, i.e. the drive shaft of the spiral spring clutch, which carries the display organ at the same time, lies in the extension of the imaginary axis through the pivot bearing of the seesaw. Such a construction is necessarily in its expansion in Wellenbzw. Axial direction take up a lot of space; in addition, the centering of two is independent bearing shafts or axles on each other very expensive. The well-known construction does it also required a lever arm for the outer in the transmission path of the spiral spring clutch Provide end of the spiral spring. When the coil spring is contracted, the direction of the from the changes outer coil spring end force exerted on this lever arm, resulting in non-linearities in the translation can drive.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Konstruktion anzugeben, die weniger Platz in Richtung der Drehachse der Wippe benötigtThe invention was based on the object of providing a construction that has less space in the direction of the axis of rotation of the rocker is required

Gemäß der Erfindung ist zur Lösung dieser Aufgabe ein eingangs beschriebener Kompensationsverstärker dadurch gekennzeichnet, daß die Welle in einen? demAccording to the invention, a compensation amplifier as described at the outset is provided in order to achieve this object characterized in that the shaft in a? to the

ίο halben Durchmesser der Spiralfeder entsprechenden Abstand parallel zu einer das Drehlager der Wippe definierenden Achse verläuft und das äußere Ende der Spiralfeder an der Wippe in unmittelbarer Nähe bzw. in deren Drehachse befestigt istίο half the diameter of the spiral spring Distance parallel to an axis defining the pivot bearing of the rocker and the outer end of the Spiral spring is attached to the rocker in the immediate vicinity or in the axis of rotation

is Die Welle ist also nicht mehr in Verlängerung der Drehachse der Wippe, sondern parallel dazu angeordnet Es ergibt sich in Drehachsenrichtung eine erhebliche Verringerung des für die Konstruktion benötigten Platzes, ohne daß an einer genügendenis So the wave is no longer in extension of the Axis of rotation of the rocker, but arranged parallel to it considerable reduction in the space required for the construction without a sufficient one

Storage for shaft and rocker must be saved.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß eine Drehmomentübertragung über eine Spiralfederkupplung nicht nur durch eine Hebelverbindung zwischen dem äußeren Ende der Feder und einer mit einer Antriebswelle fluchtenden Abtriebswelle möglich ist, sondern, weil sich das festgehaltene Ende der Feder bei ihrer Zusammenziehung um den Festhaltepunkt zu drehen sucht, auch mittels einer unmittelbaren Verbindung des Federendes mit einer gegenüber der Antriebswelle versetzt angeordneten Abtriebswelle bzw. im vorliegenden Fall der Wippe. Dabei ist die infolge der Drehung des äußeren Federendes erfolgende Drehmomentübertragung in gleicher Weise von der Federkonstanten abhängig, wie die über einen HebelThe invention is based on the knowledge that a torque transmission via a spiral spring clutch not only through a lever connection between the outer end of the spring and an output shaft aligned with a drive shaft is possible, but because the end of the pen being held is at tries to rotate their contraction around the anchorage point, also by means of a direct connection of the spring end with an output shaft offset from the drive shaft or in the present case the rocker. Here is the as a result of the rotation of the outer spring end, torque transmission takes place in the same way from the Spring constants dependent, like the one via a lever

und mit einer fluchtenden Welle erfolgende Übertragung. Eine Änderung der Richtung der von dem äußeren Federende auf einen Hebel ausgeübten Kraft beim Zusammenziehen der Feder kann infolge Wegfalls des Hebels nicht eintreten.and transmission with an aligned shaft. A change in the direction of that of the outside Spring end force exerted on a lever when contracting the spring can as a result of the omission of the Lever not enter.

Zweckmäßig ist die Welle in eL«cm Kugellager spielfrei gelagert Dafür dient jeweils eine Zentrierhülse für die inneren Kugellagerringe.The shaft in eL «cm ball bearings is useful Bearing free of play A centering sleeve is used for each of the inner ball bearing rings.

Mit Vorteil wird der Kompensationsverstärker nach der Erfindung dazu verwendet, über die Welle derAdvantageously, the compensation amplifier according to the invention is used to over the wave of the

■»5 Spiralfederkupplung zusätzlich das Schreiborgan eines Registriergerätes anzutreiben.
Die Erfindung wird an sieben Figuren näher erläutert Die F i g. 1 und 2 stellen schematische Übersichtszeichnungen zweier Anwendungsbeispiele für die Verwendung des Kompensationsverstärkers als wesentlicher Bestandteil von Registriergeräten dar. ■ »5 spiral spring clutch to also drive the writing element of a recording device.
The invention is explained in more detail using seven figures. 1 and 2 show schematic overview drawings of two application examples for the use of the compensation amplifier as an essential part of recording devices.

Fig.3 ist ein teilweiser Längsschnitt durch den elektromechanischen Teil.
F i g. 4 zeigt eine Seitenansicht undFig.3 is a partial longitudinal section through the electromechanical part.
F i g. 4 shows a side view and

F i g. 5 is a plan view of the electromechanical part.

In F i g. 6 ist ein Querschnitt durch den Teil in Höhe der Welle der Spiralfederkupplung gezeigtIn Fig. 6 is a cross-section through the part in elevation the shaft of the spiral spring clutch is shown

F i g. 7 zeigt eine Einzelheit der spiellosen Lagerung für diese Welle.F i g. 7 shows a detail of the backlash-free bearing for this shaft.

F i g. 1 zeigt schematisch ein Tauchspuimeßwerk, das aus einem Magnetgestell 1 und einer im Luftspalt des Magnetgestells beweglichen Tauchspule 2 besteht Die Tauchspule ist an einer auf einer Schneide 3 gelagerten Wippe 4 befestigt Gegenüber dem rechten, der Tauchspule abgewandten Hebelarm der Wippe 4 ist eine Abgriffeinrichtung 5 angeordnet, die hier als Kontaktanordnung dargestellt ist Durch die Abgriffeinrichtung 5, welche die Lage der Wippe abgreift, werdenF i g. 1 shows schematically a diving spuime meter that consists of a magnet frame 1 and a movable plunger coil 2 in the air gap of the magnet frame Plunger coil is attached to a rocker 4 mounted on a cutting edge 3 Opposite the right one, the The lever arm of the rocker 4 facing away from the plunger coil is a pick-off device 5, which here as Contact arrangement is shown by the pick-up device 5, which picks up the position of the rocker

zwei Eingänge eines Verstärkers 6 gesteuert, dessen Ausgang mit einem zweiten Verstärker 7 verbunden ist. Das Ausgangssignal des Verstärkers 7 steuert einen Motor 8, Über ein Getriebe 9 wird vom Motor 8 eine Welle 10 angetrieben, die Ober eine Feder 11 auf den rechten Hebelarm der Wippe 4 derart einwirkt, daß das von der Tauchspule 2 auf die Wippe 4 ausgeübte Drehmoment kompensiert wird Die Federkonstante der Feder 11, die in der schematischen Figur als Schraubenfeder dargestellt ist, bewirkt eine Übersetzung der kurzen Tauchspulbewegung in einen großen Winkelausschlag der Welle 10. Von der Welle 10 wird außerdem das Schreiborgan 12 eines Registriergerätes angetrieben. Die zu messende elektrische Größe ist zwei Eingangsklemmen 13 und 14, die mit der Tauchspulwicklung in Verbindung stehen, zugeführt.two inputs of an amplifier 6 controlled, whose Output is connected to a second amplifier 7. The output of the amplifier 7 controls one Motor 8, via a gear 9, the motor 8 is a Shaft 10 driven, the upper a spring 11 on the the right lever arm of the rocker 4 acts in such a way that the action exerted on the rocker 4 by the plunger coil 2 Torque is compensated. The spring constant of the spring 11, which is shown in the schematic figure as The coil spring shown translates the short moving coil movement into a large one Angular deflection of the shaft 10. The shaft 10 also becomes the writing element 12 of a recording device driven. The electrical quantity to be measured is two input terminals 13 and 14, which are connected to the Moving coil winding are connected, supplied.

Im schematischen Ausführungsbeispiel nach Fig.2 sind mit dem Beispiel nach F i g. 1 übereinstimmende Bauelemente mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet Das Beispiel nach Fig.2 unterscheidet sich ausschließlich durch eine andere elektrische Schaltung. Die zu messende elektrische Größe ist nicht der Tauchspule, sondern über den Ausgang eines Verstärkers 21 einem Widerstand 22 zugeführt. Der Spannungsabfall am Widerstand 22 liegt an einer Klemme eines Differenzverstärkers 23. An die zweite Eingangsklemme des Differenzverstärkers ist eine Spannung angelegt, die an einem Widerstand 24 abfällt, der vom Ausgangssignal des Verstärkers 6 gespeist wird. Dieses Ausgangssignal durchfließt auch die Tauchspule 2.In the schematic embodiment according to FIG are with the example according to FIG. 1 matching components are identified by the same reference numerals The example according to Fig. 2 differs exclusively through a different electrical circuit. The electrical quantity to be measured is not that Plunger coil, but rather fed to a resistor 22 via the output of an amplifier 21. The voltage drop the resistor 22 is connected to a terminal of a differential amplifier 23. To the second input terminal of the differential amplifier, a voltage is applied, which drops across a resistor 24 from the Output signal of the amplifier 6 is fed. This output signal also flows through the plunger coil 2.

Der elektromechanische Teil des Kompensationsverstärkers nach der Erfindung ist in Fig.3 in einem Längsschnitt dargestellt Ein Gehäuse 31 enthält ein Magnetgestell 32, in dessen Luftspalt eine Tauchspule 33 beweglich gelagert ist Die Tauchspule ist dazu an einer Wippe 34 befestigt, die als Blattfeder ausgebildet ist Die gedachte Drehachse der Wippe befindet sich senkrecht über dem Mittelpunkt einer Welle 35 für die Spiralfederkupplung. Längs der gedachten Drehachse der Wippe 34 ist die Blattfeder, aus der die Wippe besteht, durch Verdünnen geschwächt Die Blattfeder ist mit Hilfe zweier Schrauben 36 und Schraubenfedern 37, von denen im Schnitt der Fig.3 nur eine zu sehen ist, gegen eine Trägerplatte 38 verspannt Der Träger 38 ist auf einer Schneide 39 gelagert und kann zusammen mit der Wippe 34 mit Hilfe einer Stellschraube 40 justiert werden. An der Wippe 34 sind außerdem Äquilibriergewichte 41 und 42 angebracht Am Gehäuse 31 ist mit Hilfe einer Klammer 43 ein Motor 44 befestigt Er treibt über ein auf der nicht sichtbaren Seite der Figur an der Motorwelle befestigtes Ritzel und über ein Zahnrad die Welle 35 an. Die Wippe 34 trägt an ihrem linken Ende eine Fahne 45, die Teil einer lichtelektrischen Abgriffeinrichtung ist
In der Fig.4 ist der elektromechanische Teil desThe electromechanical part of the compensation amplifier according to the invention is shown in Fig. 3 in a longitudinal section. A housing 31 contains a magnet frame 32, in the air gap of which a plunger coil 33 is movably mounted The imaginary axis of rotation of the rocker is located vertically above the center point of a shaft 35 for the spiral spring clutch. Along the imaginary axis of rotation of the rocker 34, the leaf spring that makes up the rocker is weakened by thinning braced The carrier 38 is mounted on a cutting edge 39 and can be adjusted together with the rocker 34 with the aid of an adjusting screw 40. Equilibration weights 41 and 42 are also attached to the rocker 34. A motor 44 is attached to the housing 31 with the aid of a clamp 43. It drives the shaft 35 via a pinion attached to the motor shaft on the non-visible side of the figure and via a gearwheel. The rocker 34 carries at its left end a flag 45 which is part of a photoelectric tapping device
In Fig.4 the electromechanical part of the

to Kompensationsverstärkers in einer Seitenansicht gezeigt Mit dan Bauteilen der F i g. 1 übereinstimmende Bauteile sind mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet In F i g. 4 ist eine Spiralfeder 46 zu erkennen, deren inneres Ende an der Welle 35 befestigt ist Ihr äußeres Ende 47 ist an einem Punkt der Wippe 34 in unmittelbarer Nähe ihrer gedachten Drehachse befestigt to compensation amplifier shown in a side view. With the components of FIG. 1 matching Components are identified by the same reference numerals in FIG. 4 a spiral spring 46 can be seen, the inner end of which is attached to the shaft 35. Its outer end 47 is at one point of the rocker 34 in attached in the immediate vicinity of their imaginary axis of rotation

Aus der Aufsicht nach Fig.5, ir» der mit den bisherigen Bauteilen übereinstimmende Bauteile wieder die gleichen Bezugszeichen tragen, ist vor allem die Form der Wippe 34 ersichtlich. Gertitwächte Blattfederstege 48 und 4S bilden die Drehlager d*r Wippe 34. Sie liegen im Abstand des halben Durchmessers der Spiralfeder über der Welle 35, an der außerdem einFrom the top view according to FIG. 5, the one with the Previous components matching components again bear the same reference numerals, is above all the The shape of the rocker 34 can be seen. Gertite-guarded leaf spring bars 48 and 4S form the pivot bearings of the rocker 34. They are at a distance of half the diameter of the spiral spring above the shaft 35, which also has a

Zahnrad 50 befestigt ist das von einem Ritzel 51 des Motors 44 angetrieben wird.Gear 50 is attached which is driven by a pinion 51 of the motor 44.

Im Querschnitt der F i g. 6 ist vor allem die Welle 35 zu erkennen, an deren rechtem Ende das Zahnrad 50 befestigt ist Auf ihr linkes Ende ist über einen zentrischen Stift 52 die Spiralfeder 46 aufgesetzt Das äußere Ende 47 der Spiralfeder 46 ist in unmittelbarer Nähe der gedachten Drehachse der Wippe 34 mit dieser verbunden. Die Welle 35 ist beidseiitig in Kugellagern 53 und 54 gelagert, deren äußere Ringe in einer Buchse 55 eingespannt sind. Die nicht sichtbaren inneren Ringe der Kugellager 53 und 54 sind über federbelastete Zentrierhülsen spielfrei auf der Welle 35 befestigtIn the cross section of FIG. 6, above all, the shaft 35 can be seen, at the right end of which the gear 50 The spiral spring 46 is attached to its left end via a central pin 52 outer end 47 of spiral spring 46 is in the immediate vicinity of the imaginary axis of rotation of rocker 34 with this tied together. The shaft 35 rests in ball bearings 53 on both sides and 54, the outer rings of which are clamped in a bushing 55. The invisible inner rings of the Ball bearings 53 and 54 are attached to the shaft 35 without play via spring-loaded centering sleeves

Einzelheiten dieser spielfreien Befestigung sind in der Fig.7 gezeigt Es ist zu sehen, daß eine mit einerDetails of this backlash-free attachment are in the It can be seen that one with a

keilförmigen inneren Lippe versehene Zentrierhülse 56 unter die äußere Fase eines inneren Ringes 57 des Kugellagers 53 greift und damit das Spiel zwischen dem inneren Ring und der Welle 35 beseitigt Ein Flansch 58 der Zentrierhülse wird von einer schematisch dargestellten Feder 59 belastet. Dadurch wird auch das Radialspiel der beiden Kugellager S3 und 54 beseitigtwedge-shaped inner lip provided centering sleeve 56 under the outer chamfer of an inner ring 57 of the Ball bearing 53 engages, eliminating play between the inner ring and shaft 35. A flange 58 the centering sleeve is loaded by a spring 59 shown schematically. This also becomes that Radial play of the two ball bearings S3 and 54 eliminated

For this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Compensation amplifier with an immersion meter, one of a tapping device of the position of a connected to the plunger coil Rocker-controlled amplifier, whose output signal is via a motor, a gear train, a Shaft and at least one spiral spring attached to the shaft with its inner end provides a compensation torque generated on the rocker, characterized in that the shaft (35) in one half the diameter of the spiral spring (46) corresponding to a distance parallel to a das Rotary bearing of the rocker (34) defining axis and the outer end (47) of the spiral spring (46) is attached to the rocker (34) in the immediate vicinity or in its axis of rotation

2. Compensation amplifier according to claim 1, characterized in that the shaft (35) in Ball bearings (53,54) is mounted free of play.

3. Compensation amplifier according to claim 2, characterized in that the inner rings (57) of the Ball bearings (53,54) are mounted on the shaft (35) free of play with the aid of centering sleeves (56).

4. Use of a compensation amplifier according to claim 1 or one of the preceding Claims, characterized in that on the shaft (35) additionally the writing element of a Recording device is driven.