DE2807795A1

DE2807795A1 - Verfahren und vorrichtung zur anzeige der groesse mindestens einer gemessenen veraenderlichen

Info

Publication number: DE2807795A1
Application number: DE19782807795
Authority: DE
Inventors: Jun Alf Lindsay Carroll; John R Curran
Original assignee: Foxboro Co
Current assignee: Schneider Electric Systems USA Inc
Priority date: 1977-02-24
Filing date: 1978-02-23
Publication date: 1978-08-31
Also published as: NL7802039A; FR2381994A1; IT1101969B; IT7848140A0; JPS53108462A

Description

The Foxboro Company
Foxboro, Mass., V.St.a.

Verfahren und Vorrichtung zur Anzeige der Größe mindestens einer gemessenen Veränderlichen

Die Erfindung bezieht sich auf Instrumente bzw. Geräte für die industrielle Verfahrensregelung, speziell zur Anzeige der Werte oder Größen von gemessenen Verfahrensveränderlichen, wie Temperatur, Druck und Strömungs- bzw. Durchsatzmenge· Insbesondere betrifft die Erfindung Anzeiger und/oder Blattschreiber, die sich besonders für den Einbau als Teil der Schalttafel einer Verfahrensregelanlage eignen. In bevorzugter, zu beschreibender Ausführungsform zeigt ein kombinerter Anzeiger und Schreiber die Größe zweier voneinander unabhängiger Veränderlicher mittels sog. "Bandanzeiger" unter gleichzeitiger Lieferung einer dauerhaften Streifenblattaufzeichnung der Größen der beiden Veränderlichen an.

Im Laufe der vergangenen Jahre ist eine große Vielfalt von Instrumenten für die Anzeige und Aufzeichnung der Meß- oder Istwerte von industriellen Verfahrensbedingungen, wie Temperatur, Druck, Durchsatzmenge usw., angewandt worden. Mit der ständig zunehmenden Vielfältigkeit von modernen industriellen Verfahren und der Notwendigkeit für die Regelung der Verfahren von einer Zentralstation mit Operator-

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Schalttafelanzeige aus ergibt sich eine ständig dringendere Notwendigkeit für eine Verkleinerung der von jedem Instrument eingenommenen Schalttafelfläche. In den letzten Jahren wurde daher die von Anzeige- und/oder Aufzeichnungsgeräten eingenommene Anzeigefläche erheblich verkleinert, und die Zahl der für ein vorgegebenes Verfahren erforderlichen Instrumente bzw. Geräte wurde ebenfalls verringert, indem solche Instrumente so ausgebildet wurden, daß sie mehr als eine Veränderliche pro Instrument anzeigen.

Es wurden bereits zahlreiche unterschiedliche Mechanismen zur Einstellung der Position des Anzeigers, des Schreibstifts oder anderer beweglicher Anzeigeelemente solcher Instrumente vorgeschlagen und angewandt. Beispielsweise verwenden einige Blattschreiber Magnetmotoren, um den Schreibstift unmittelbar durch die Energie oder Leistung (power) des Meßsignals anzutreiben. Bei solchen Aufzeichnungsgeräten bzw. Schreibern ist der Schreibstift bzw. Griffel typischerweise am Ende eines vergleichsweise langen, angelenkten Griffelarms montiert, der seinerseits mit der Abtriebswelle des Motors verbunden ist, so daß sich der Griffel in einer gekrümmten Bahn bewegt und daher ein bogenförmiges Aufzeichnungsblatt (Kurvenblatt) benötigt; vergl. beispielsweise US-PS 3 080 561. Geradlinig arbeitende Blattschreiber sind aber vorteilhafter, weil sie leichter ablesbar sind, doch liefern die vom Meßsignal gespeisten Motoren im allgemeinen keine ausreichende Ausgangsleistung für die Betätigung von Schreibstift- oder Griffelmechanismen der für die Verwendung bei geradlinigen Aufzeichnungsblättern geeigneten Art.

Aufgrund des für den Griffelantrieb erforderlichen großen Antriebsleistungsbedarfs verwenden geradlinig arbeitende Blattschreiber im allgemeinen Servomotoren für den Griffel-

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antrieb. Bei solchen Geräten wird der Motor durch ein Fehlersignal gesteuert, welches den Unterschied zwischen dem Meß- oder Istsignal und einem Griffelstellung-Rückkopplungssignal darstellt. Das Fehlersignal wird einem Verstärker eingespeist, der seinerseits den Servomotor antreibt, so daß die Antriebsleistung für den Griffel nicht auf die vom Meßsignal gelieferte Leistung beschränkt ist. Der Servomotor ist typischerweise mit dem Griffel über ein' Schnur- und Schnurscheibensystem oder eine Hebel- und Zahnradsatzanordnung gekoppelt, die aus verschiedenen Gründen unvorteilhafte Konstruktionen darstellen.

Die bisherigen Anzeige- und Schreibgeräte sind mit zahlreichen schwerwiegenden Mängeln behaftet. Beispielsweise benötigt eine solche Anlage im allgemeinen eine unerwünscht große Menge an elektrischem Dauerstrom. Bei Servogeräten mit mehreren Griff&ln ist im allgemeinen für jeden Griffel je ein getrennter Servomotor nebst zugeordneter Antriebsanordnung erforderlich, wodurch sich der Strombedarf weiter erhöht und die Kompliziertheit der Vorrichtung weiter vergrößert wird. Servo-Schreiber sind auch mit speziellen Problemen bezüglich der dynamischen Ansprechcharakteristik behaftet; beispielsweise muß ein überlaufen der Endstellung durch den Griffel sorgfältig verhindert werden, ohne gleichzeitig die Ansprechgeschwindigkeit auf einen unzulässig niedrigen Wert zu verringern. Bisherige Anzeiger und Schreiber zeigten in einigen Fällen auch betriebliche Probleme aufgrund von Spiel oder Totgang in den Zahnradsätzen und dgl., die zu Instabilität und verringerter Zahnradsatz-Betriebslebensdauer führten, insbesondere infolge der auf die zyklische Art der Verfahrenssignale zurückzuführenden Wechselbelastungen.

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Einige bisherige Konstruktionen von Schreib- bzw. Aufzeichnungsgeräten sind auch mit Schwierigkeiten bezüglich der Erzielung eines guten Ansprechverhaltens aus dem Grund behaftet, daß beim jedesmaligen Verstellen des Schreibgriffels in eine neue Position Teile mit beträchtlicher Trägheit beschleunigt und verzögert werden müssen. Weiterhin sind die bisherigen Anzeige- und Aufzeichnungsgeräte im allgemeinen ziemlich komplex aufgebaut und teuer in der Herstellung.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung einer verbesserten Vorrichtung und eines verbesserten Verfahrens für die Anzeige und/oder Aufzeichnung der Größen von Veränderlichen, wie Temperatur, Druck und Durchsatzmenge. Insbesondere sieht die Erfindung die Schaffung eines für diesen Zweck geeigneten Geräts vor, das einen vergleichsweise geringen Stromverbrauch besitzt, trotzdem aber in hervorragender Weis,e zu arbeiten vermag. Dieses Gerät soll sich dabei wirtschaftlich herstellen und zuverlässig betreiben lassen.

Diese Aufgabe wird durch die in den beigefügten Patentansprüchen gekennzeichneten Merkmale und Maßnahmen gelöst.

In derzeit bevorzugter, noch näher zu beschreibender Ausführungsform der Erfindung ist ein kombiniertes Anzeige/Schreibgerät vorgesehen, welches die Größen zweier voneinander unabhängiger Verfahrensveränderlicher anzuzeigen und gleichzeitig aufzuzeichnen vermag. Die Antriebskraft für die Verstellung der bewegbaren Anzeigevorrichtungen, d.h.Bandanzeiger und Blattschreibstifte, wird durch einen ständig laufenden Elektromotor geliefert, dessen Abtriebswelle mit zwei gegenläufigen Antriebstrommeln verbunden ist, die mit parallel zueinander liegenden Achsen nebeneinander

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angeordnet sind. Zwischen diesen beiden Trommeln sind gegenüber einer die beiden Trommelmittelpunkte verbindenden Linie versetzt zwei getrennte Antriebsräder bzw. -scheiben angeordnet, die jeweils mit parallel zu den Trommelachsen stehenden Achsen drehbar gelagert sind. Jedes Antriebsrad ist unabhängig, mittels eines entsprechenden, signalabhängigen Betätigungselements, in Berührung mit einer der beiden Trommeln verschiebbar. Durch diese Einrückbewegung wird das betreffende Antriebsrad in einer durch die Trommel, mit der es in Eingriff steht, bestimmten Drehrichtung angetrieben.

Jedes Antriebsrad ist über einen zugeordneten Riemenantrieb mit zwei zugeordneten, koordinierten Anzeigeeinrichtungen in Form eines Bandanzeigers und eines Aufzeichnungs- bzw. Schreibgriffels gekoppelt, um dabei die Größe einer betreffenden Verfahrensveränderlichen sowohl anzuzeigen als auch.aufzuzeichnen. Bei der Drehung des eingerückten Antriebsrads wird das koordinierte Paar von Anzeigeeinrichtungen bewegt, bis beide die Stellungen erreichen, welche die Größe des betreffenden Eingangsmeßsignals wiedergeben. Daraufhin wird das Antriebsrad von der Antriebstrommel ausgerückt _β wodurch die Bewegung der zugeordneten Anzeigeeinrichtungen beendet wird.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung bietet eine Anzahl bedeutsamer Vorteile. Beispielsweise ist der Leistungsbedarf des Geräts ziemlich niedrig, x-ras insbesondere bei Vorrichtungen von Wichtigkeit ist, die bei einem Netzstromausfall mit Batterieantrieb arbeiten. Außerdem ist das Gerät vergleichsweise einfach aufgebaut, woraus sich verringerte Fertigungskosten sowie erhöhte Zuverlässigkeit ergeben. Das Gerät spricht schnell auf eine Änderung des Eingangssignals an, weil die Antriebsanordnung (Kraftübertragung) und andere, zu bewegende Elemente eine ge-

ringe Trägheit besitzen und weil der Antriebsmotor infolge seiner ständigen Drehung weder beschleunigt, noch verzögert zu werden braucht. Diese Anordnung ist ganz besonders vorteilhaft, weil die Eigenschaften des Antriebsmotors im wesentlichen unkritisch sind; beispielsweise braucht die Motordrehzahl nicht genau geregelt oder auf einem bestimmten Wert gehalten zu werden. Ein einziger Antriebsmotor kann zwei oder mehr Schreibstifte bzw. Griffel antreiben, wobei er den ohne weiteres verfügbaren Netzwechselstrom benutzen kann, so daß das häufig bestehende Erfordernis für eine starke Gleichstromversorgung entfällt.

Unabhängig von seinem vergleichsweise niedrigen Stromverbrauch vermag das erfindungsgemäße Anzeige/Schreibgerät auf einen Griffel oder eine andere bewegbare Anzeigeeinrichtung eine beträchtliche Kraft auszuüben, die beispielsweise ausreicht, um sowohl einen Schreibgriffel als auch einen zugeordneten Farbbehälter mit ziemlich hohen Beschleunigungen und Geschwindigkeiten zu bewegen, so daß jede Notwendigkeit für eine Verbindung des Griffels mit einer feststehenden Farbversorgung über störungsanfällige Kapillarröhren und dgl. vermieden wird. Die Konstruktion des Geräts gewährleistet außerdem grundsätzlich das Freisein von Auswirkungen von Stoß und Schwingung, und das Gerät kann in jeder Lage gegenüber der Lotrechten betrieben werden. Noch ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Antriebsmechanismus für die bewegbare Anzeigeeinrichtung keine störungsanfälligen Kraftübertragungen oder Schnur/-Scheiben-Systerne benötigt, wie sie bei bestimmten bisherigen Vorrichtungen vorgesehen sind. Darüber hinaus eignet sich diese Konstruktion sehr gut für die Wiedergabe von Meßwerten, die in Form entweder von pneumatischen Signalen oder von elektrischen Signalen empfangen werden, bei nur gering-

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- 23 fügigen Änderungen der Bauteile des grundsätzlichen Geräts.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert= Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer pneumatischen Änzeige/Schreib-Vorrichtung mit Merkmalen nach der Erfindung,

Fig. 2 eine Fig. 1 ähnelnde Ansicht der Vorrichtung mit abgeklappter Frontplatte, zurückgezogenem Seiten-Schutzdeckel und herausgeklappter Streifenblatt-Aufzeichnungskassette zur Veranschaulichung des Inneren der Vorrichtung„

Fig. 3 eine Aufsicht auf die Vorrichtung nach Fig„ 1, in welcher der oberseitige Deckel und bestimmte andere Teile zur Darstellung der Betätigungsmechanismen entfernt sind,

Fig. 4 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 1, in welcher Teile des Seitendeckels des Gehäuses zur Darstellung bestimmter Abschnitte der Betätigungsmechanismen entfernt sind,

Fig. 5 eine perspektivische Darstellung der Grundbauteile des Kupplungsmechanismus sowie des Riemenantriebs für die beiden Schraubspindeln,

Fig. 6 eine Einzelheiten zeigende Teilaufsicht auf den Kupplungsmechanismus gemäß Fig» 5,

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Fig. 7 einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen Schnitt längs der Linie 7-7 in Fig. 6 zur Veranschaulichung von Einzelheiten des Trommelantriebs,

Fig. 8 einen Schnitt längs der Linie 8-8 in Fig. 6 zur Darstellung der einstellbaren Null-Feder,

Fig. 9 eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung der Arbeitsweise des Anzeiger/Schreibstift-Steuermechanismus der pneumatischen Vorrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 10 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Schnittansicht der pneumatischen Betätigungselemente und der Kupplungsradhebel,

Fig. 11 eine detaillierte Aufsicht auf eine Abwandlung der Vorrichtung·gemäß Fig. 1 zur Gewährleistung eines Schutzes vor den Meßbereich überschreitenden Betriebsbedingungen ,

Fig. 12 eine perspektivische Darstellung des Gestänges für die Abwandlung nach Fig. 11,

Fig. 13 eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anzeige/Schreib-Vorrichtung zur Verarbeitung von elektrischen Meßsignalen,

Fig. 14 eine detaillierte Seitenansicht eines Teils der Vorrichtung nach Fig. 13 und

Fig. 15 ein Schaltbild der elektronischen Schaltung für die Vorrichtung nach Fig. 13.

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Die Fig. 1 und 2 veranschaulichen in perspektivischer Darstellung eine Vorrichtung zum Anzeigen und zum gleichzeitigen Aufzeichnen der Größen oder Werte zweier verschiedener Verfahrensbedingungen, etwa von Temperatur und Strömungs- bzw. Durchsatzmenge. Die Vorrichtung weist ein langgestrecktes, rechteckiges Gehäuse 10 mit einer Breite von nur etwa 70 mm auf, das sich infolge seiner vergleichsweise kleinen Abmessungen gut für den Einbau in mehrere Instrumente aufweisende Verfahrensregelstationen mit einer Vielzahl solcher Vorrichtungen eignet.

An der Vorderseite der Vorrichtung ist eine Frontplatte 12 angebracht, die an ihrer Unterkante am Gehäuse 10 angelenkt und in Fig. 2 in ihrer herabgeklappten Stellung dargestellt ist, um einen Blick auf die verschiedenen, unmittelbar hinter ihr angeordneten Bauteile zu ermöglichen, Die Frontplatte umfaßt eine durchsichtige Kunststoffscheibe 14, durch welche hindurch eine Bedienungsperson zwei lotrecht bewegbare Streifen- bzw. Bandanzeiger 16, 18 betrachten kann, die Skalenmarkierungen 20 zugeordnet sind und somit der Bedienungsperson numerische Werte bzw. Größen der beiden gemessenen Verfahrensveränderlichen bzw. -bedingungen liefern. Durch die Scheibe 14 hindurch ist auch ein Teil eines geradlinige Aufzeichnungen tragenden Streifenblatts 22 sichtbar, das von einer herausnehmbaren, im Gehäuse 10 schwenkbar gelagerten Kassette 24 getragen wird. Dieses Streifenblatt wird durch eine herkömmliche, nicht dargestellte elektrische Motorantriebsanordnung mit konstanter Geschwindigkeit von rechts nach links gefördert.

Zwei lotrecht bewegbare Faserspitzen-Griffel 30, 32 stehen mit dem Streifenblatt 22 in Berührung und zeichnen auf dieses ständig sichtbare Farbspuraufzeichnungen auf, welche die Größen der beiden Verfahrensbedingungen angeben, die auch durch die Bandanzeiger 16, 18 angezeigt werden. Jeder

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Griffel 30 bzw. 32 wird zusammen mit seinem zugeordneten Bandanzeiger 16 bzw. 18 durch einen speziellen, noch näher zu beschreibenden Griffelantrieb in lotrechter Richtung verstellt. Dieser Antrieb umfaßt einen geringe Trägheit besitzenden Hochleistungs-Kupplungsmechanismus, der durch eine Fehlermeßanordnung gesteuert wird, welche die tatsächliche bzw. Ist-Stellung des Griffels mit der durch das Verfahrensbedingung-Meßsignal dargestellten Soll-Griffelstellungvergleich und entsprechende Kupplungssteuersignale liefert. Da die beschriebene Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie erwähnt, für die Anzeige der Größen zweier verschiedener Verfahrensbedingungen ausgelegt ist, umfaßt die Vorrichtung zwei einander im wesentlichen entsprechende, jedoch unabhängig voneinander arbeitende Griffel/Anzeiger-Antriebseinrichtungen. Eine auf dem Erfindungsprinzip beruhende Vorrichtung kann jedoch selbstverständlich auch so ausgelegt sein, daß sie nur eine einzige Verfahrensveränderliche oder gewünschtenfalls mehr als zwei Verfahrensveränderliche anzeigt.

Die Griffel 30, 32 bilden jeweils einen Teil einer herkömmlichen, auswechselbaren Griffel- bzw. Schreibstiftkassette 34 bzw. 36, die jeweils einen Farbbehälter mit einer ausreichenden Farben- bzw. Tintenmenge aufweisen, die für eine vergleichsweise lange Betriebszeitspanne von z.B. mehreren Monaten ausreicht. Die Tintenfarben sind unterschiedlich, z.B. Rot und Grün, um der Bedienungsperson eine schnelle Unterscheidung der beiden wiedergegebenen Verfahrensbedingungen zu ermöglichen.

Die beiden Schreibstiftkassetten 34, 36 mit ihren Tintenbzw. Farbvorräten sind durch zugeordnete drehbare Schraubspindeln 38 bzw. 40 (vergleiche auch Fig. 3 und 4) lotrecht, d.h. aufwärts und abwärts bewegbar. Zu diesem Zweck

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sind die Kassetten mit Hilfe von Gewindemuffen 42 bzw. auf die betreffenden Schraubspindeln aufgesetzt. Die in Schraubeingriff mit der betreffenden Schraubspindel stehende Gewindemuffe besteht vorzugsweise aus einem mit Teflon imprägnierten Acetylharz, wie es von der Firma DuPont Co. unter der Handelsbezeichnung "Delrin" geliefert wird, um einen störungsfreien Betrieb des Schraubspindelantriebs zu gewährleisten. Die Gewindemuffen sind gegen eine Drehung um die Achsen der Schraubspindeln herum festgelegt, so daß eine Drehung der betreffenden Schraubspindel eine entsprechende lotrechte Verschiebung ihrer zugeordneten Gewindemuffe und der damit verbundenen Schreibstiftkassette zur Folge hat. Die beiden Bandanzeiger 16, 18 sind mit den jeweiligen Schraubmuffen so verbunden, daß ihre Anzeigepositionen denen der Griffel 30, 32 entsprechen. Mit den Außenenden der Anzeigebänder verbundene Federn halten diese Anzeigebänder unter Spannung, um eine genaue Nachlaufbewegung gegenüber den Griffelstellungen sicherzustellen.

Die vorstehend beschriebene Schraubspindelanordnung ist für die Verschiebung des Schreibstifts bzw. Griffels eines Schreibgeräts besonders vorteilhaft, weil sie ein vergleichsweise steifes System darstellt, welches den Griffel wirksam gegenüber dem restlichen Antriebsmechanismus isoliert. Hierdurch werden insbesondere Verschiebungen des Griffels aufgrund von auf diesen einwirkenden äußeren Kräften unterdrückt, wie sie typischerweise beim Wechseln von Tintenkapseln auftreten, während gleichzeitig eine gute Zugänglichkeit beim Auswechseln der Tintenkapseln ohne Beeinflußung der Anzeigeposition der Bandanzeiger gewährleistet wird.

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Die Schraubspindeln 38 und 40 werden an ihren unteren Enden durch zugeordnete kleine Räder bzw. Riemenscheiben 50 bzw. 52 angetrieben, welche ihrerseits durch flexible endlose Riemen 54 bzw. 56 angetrieben werden. Bei letzteren handelt es sich um sog. Zahnriemen, die zwangsläufig und schlupffrei an den entsprechend verzahnten Außenumfangsflachen der kleinen Räder bzw. Riemenscheiben angreifen. Diese Zahnriemen können beispielsweise aus einer inneren Polyester-Cordlage und einer umhüllenden Außenschicht aus Urethan bestehend, so daß sie die für langen störungsfreien Betrieb nötige Abriebfestigkeit und sonstige vorteilhafte Eigenschaften besitzen. Die beiden Zahnriemen erstrecken sich an schwenkbar gelagerten Riemenspannrädern 58 bzw. 60, die durch Torsionsfedern 62 bzw. 64 vorbelastet sind, in Richtung auf die Rückseite des Instrumentengehäuses 10 zu einem allgemein mit 66 bezeichneten, im folgenden näher zu erläuternden Kupplungsmechanismus.

Gemäß Fig. 5 laufen die beiden Zahnriemen 54, 56 um zugeordnete Antriebsscheiben 70 bzw. 72 herum, deren ümfangsflächen mit einer der Verzahnung der Zahnriemen zur Gewährleistung eines zwangsläufigen Antriebs angepaßten Verzahnung versehen sind. Die Antriebsscheiben sind koaxial mit Antriebsrädern 74, 76 verbunden, die beispielsweise aus einem handelsüblichen Copolyesterharz (EXXEL 1150) mit einem Polytetrafluoräthylen-Zusatz bestehen können. Diese beiden Antriebsräder sind ihrerseits drehbar auf Armen 78 bzw. 80 gelagert, die um entsprechende Drehpunkte 82 bzw. 84 mit gemeinsamer Achse 86 unabhängig voneinander verschwenkbar sind. Diese Drehpunkte befinden sich dabei an einer am Gehäuse 10 der Vorrichtung befestigten Halterung 88.

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Das Verschwenken der Arme 78 und 80 in die eine oder andere Richtung um die Schwenkachse 86 herum erfolgt unter dem Einfluß der Ausgangskraft einer in Fig. 3 und 4 allgemein mit 79 bezeichneten pneumatischen Betätigungsvorrichtung, die einen Teil einer noch näher zu beschreibenden Kupplungssteuerung bildet. Bei einer solcher Schwenkbewegung des betreffenden, angelenkten Arms über ein kleines Stück aus der in Fig. 3 und 6 eingezeichneten Null- bzw. Ruhestellung heraus wird ein Kupplungseingriff zwischen dem vom betreffenden Arm getragenen Antriebsrad 74 bzw. 76 und einer von zwei Antriebstrommeln 90 bzw. 92 hervorgebracht, die durch einen Elektromotor 96 (Fig. 7) ständig gegenläufig angetrieben werden. Zu diesem Zweck ist die Motorwelle 98 unmittelbar mit der eigenen Trommel 90 verbunden, die einen elastischen Reibring 100 trägt, welcher mit einem Flansch 102 an der anderen Trommel 92 in Berührung steht und dabei eine synchronisierte, gegenläufige Drehbewegung beider Trommeln herbeiführt. Zur Herstellung einer Berührung mit den Trommeloberflächen ist nur eine sehr kleine Schwenkbewegung der Antriebsräder 74 bzw* 76 erforderlich.

Wenn eines der Antriebsräder 74 bzw. 76 seitlich in Berührung mit der betreffenden Trommel 90 bzw. 92 verlagert wird, wird dieses Antriebsrad durch den Kontakt mit der Trommel so in Drehung versetzt, daß der zugeordnete Zahnriemen 54 bzw. 56 angetrieben und infolgedessen die zugeordnete Schraubspindel 38 bzw. 40 so gedreht wird, daß sie den betreffenden Griffel und den zugeordneten Bandanzeiger in eine neue Stellung bringt= Wenn die richtige neue Stellung erreicht ist, fällt die Ausgangskraft der Betätigungseinrichtung 79 auf noch zu erläuternde Weise auf Null ab, wobei der Schwenkarm 78 oder 80 durch eine mit seinem einen Ende verbundene Feder 104 bzw. 106 in seine Null-Stellung zurückgeführt wird. Diese Null-Federn sind gemäß Fig. 8 mittels Schrauben einstellbar, um sicherzustellen, daß das

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betreffende Antriebsrad in der Null-Position außer Berührung mit der betreffenden Antriebstrommel 90 bzw. 92 und in einem gleichbleibenden Abstand von dieser gehalten wird.

Da der Motor 96 und die Antriebstrommeln 90, 92 ständig mit nahezu konstanter Drehzahl laufen, hat die Trägheit dieser Bauteile keinen nennenswerten nachteiligen Einfluß auf die Leistung der Antriebsanlage, weil diese Bauteile nicht beschleunigt oder verzögert zu werden brauchen. Die Antriebsräder 74, 76 nebst zugeordneten Teilen müssen zwar im Betrieb beschleunigt und verzögert werden, doch sind diese Teile ziemlich leicht, so daß ihre Trägheitswirkung entsprechend klein ist. Die Trommeln und der Antriebsmotor 96 wirken tatsächlich als Schwungscheiben mit genügend Energie, um die Antriebsräder und andere zugeordnete Antriebselemente schnell auf verhältnismäßig hohe Drehzahl zu bringen. Während des größten Teils der Betriebszeit sind die Antriebsräder von den Trommeln getrennt und im Totgangbereich zwischen diesen angeordnet, so daß sie keine Energie vom Motor abnehmen. Bei Verwendung eines Gleichstrom-Antriebsmotors ergibt sich ein außerordentlich niedriger Stromverbrauch während dieser normalen Ruheperioden, weil ein Gleichstrommotor im unbelasteten Zustand mit nur mäßigem Stromverbrauch arbeiten kann.

Die für die Verlagerung der Antriebsräder zwischen den Antriebstrommeln erforderliche Kraft ist ziemlich klein, so daß hierfür nur wenig Energie benötigt wird. Zur Erzeugung der Kräfte für die Verlagerung der Antriebsräder in Eingriff mit den Trommeln 90, 92 könnten an sich verschiedenartige KupplungsSteuermechanismen verwendet werden, doch ist eine besonders vorteilhafte, pneumatisch betätigte Einrichtung im folgenden näher erläutert.

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Gemäß den Fig. 5 und 10 sind die Schwenkarme 78, 80 mit seitlich versetzten, hochragenden Halterungen 110 bzw. 112 versehen, die jeweils mit dem axial verschiebbaren Abtriebsschaft 114 bzw. 116 eines zugeordneten, unabhängig steuerbaren pneumatischen Stelltriebs 118 bzw. 120 verbunden sind. Diese Stelltriebe sind zu einer einzigen Einheit mit einem gemeinsamen Gehäuse zusammengefaßt, und sie üben auf die Schwenkarme 78, 80 entsprechende Einrückkräfte aus, um die Antriebsräder 74, 76 in Eingriff mit der betreffenden Trommel 90 bzw. 92 zu drängen. Die beiden Stelltriebe entwickeln voneinander unabhängige, zweiseitig gerichtete Kräfte an ihren Abtriebsschäften. Dies bedeutet, daß diese Stelltriebe auswärts oder einwärts gerichtete, axial wirkende Ausgangskräfte in Abhängigkeit von an sie angelegten pneumatischen Drucksignalen erzeugen, welche von der noch zu beschreibenden Griffelstellung-Fehlermeßeinrichtung geliefert werden.

Für die Steuerung der beiden getrennten und voneinander unabhängigen Schwenkarme 78,80 sind zwei getrennte Kupplungssteuermechanismen vorgesehen, von denen jeder einen der beiden pneumatischen Stelltriebe 118 bzw. 120 umfaßt. Da diese beiden Kupplungssteuermechanismen im wesentlichen identisch sind, ist im folgenden nur einer dieser Mechanismen näher erläutert.

Zum besseren Verständnis sei zunächst auf die schematische Funktionsdarstellung gemäß Fig. 9 verwiesen. Zur Vereinfachung der Darstellung von Fig. 9 stimmen darin bestimmte Einzelheiten nicht mit den Einzelheiten der tatsächlichen Vorrichtung überein. An der linken Seite von Fig. 9 sind beispielsweise die beiden pneumatischen Stelltriebe 118, 120 im waagerechten Schnitt dargestellt, während der rechte Teil von Fig. 9 die anderen Bauteile der Vorrichtung in lotrechtem Schnitt darstellt. Außerdem ist gemäß dieser

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schematischen Darstellung der Stelltrieb-Abtriebsschaft 114 unmittelbar mit dem Schwenkarm 78 verbunden, der seinerseits vereinfacht dargestellt ist, während bei der tatsächlichen Vorrichtung, wie auch aus den anderen Figuren hervorgeht, zwei Schwenkarme vorgesehen sind, die beide so ausgebildet sind, daß sie dicht gedrängt übereinander angeordnet sein können.

Der auch als Betätigungszylinder zu bezeichnende pneumatische Stelltrieb 118 weist einen inneren Kolben 130 auf, der von einer flexiblen Primärmembran 134 getragen wird, welche den Innenraum des Stelltriebs in zwei getrennte Druckkammern 138 und 140 unterteilt. Eine kleine, mit dem Kolben verbundene Dichtmembran 146 bewirkt eine Abdichtung bei der übertragung der Kolbenbewegung auf den Abtriebsschaft 114. Die auf den Kolben wirkende Gesamtkraft bestimmt sich durch den die Primärmembran 134 beaufschlagenden Druckunterschied zwischen den beiden Kammern und den auf die Dichtmembran 146 wirkenden Druck. Der Stelltrieb bzw. Wandler befindet sich in einem Abgleichzustand, in welchem die Gesamtausgangskraft gleich Null beträgt, wenn dem auf die Dichtmembran einwirkenden Druck durch einen kleinen Druckunterschied zwischen den beiden Kammern entgegengewirkt wird. Dies bedeutet, daß der Wandler bzw. Stelltrieb an seinem Abtriebsschaft 114 eine Ausgangskraft gleich Null liefert, wenn der in der äußeren Kammer 138 herrschende Druck geringfügig größer ist als der Druck in der inneren Kammer 140.

Wenn der Druckunterschied gegenüber dem Wert im Abgleichzustand ansteigt, wirkt auf den Abtriebsschaft 114 eine Netto- bzw. Gesamtkraft ein, die bestrebt ist, den Abtriebsschaf fund den Schwenkarm 78 gemäß Fig. 9 nach oben zu verlagern und dabei das Antriebsrad 74 in Mitnahmeein-

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griff mit der sich entgegen dem Uhrzeigersinn drehenden Trommel 92 zu verschieben. Das Antriebsrad wird somit im Uhrzeigersinn in Drehung versetzt, so daß der untere Zahnriemen 54 angetrieben und dadurch der Griffel 30 mit seinem zugeordneten Bandanzeiger 16 in eine neue Position verstellt wird. Wenn dagegen der Druckunterschied gegenüber dem Abgleichzustand abfällt, wird durch die vom Wandler bzw. Stelltrieb erzeugte Kraft der Abtriebsschaft 114 mit dem Schwenkarm 78 nach unten verlagert, so daß das Antriebsrad 74 an der sich im Uhrzeigersinn drehenden Trommel 90 angreift. Bei dieser Mitnahmeberührung wird das Antriebsrad entgegen dem Uhrzeigersinn in Drehung versetzt, so daß der Griffel und sein Bandanzeiger in die entgegengesetzte Richtung verschoben werden.

Die in den Wandlerkammern 138, 140 herrschenden Drücke werden durch einen Fehlermeßmechanismus gesteuert bzw. geregelt, welcher die tatsächliche bzw. Ist-Griffelstellung mit der angeforderten bzw. Soll-Griffelstellung vergleicht, die durch das der Anzeige/Schreib-Vorrichtung zugeführte Meßsignal wiedergegeben wird, und welcher anhand dieses Vergleichs auf im folgenden zu beschreibende Weise Stelltriebdrucksignale für die beiden Kammern 138, 140 ableitet.

Gemäß Fig. 4 und 9 wird die Ist-Stellung des Griffels durch eine Rückkopplungsfeder 160 abgegriffen, die an einem von der Gewindemuffe 42 der Schreibstiftkassette 34 getragenen Arm 162 befestigt ist. Diese vom Arm 162 lotrecht nach unten abgehende Feder ist an ihrem unteren Ende unter Zugspannung am rechten Ende eines Abgleichhebels 164 befestigt, der an seinem anderen Ende mittels einer querverlaufenden Biegestelle 166 schwenkbar gehaltert ist. Die Rückkopplungsfeder 160 übt somit auf den Abgleichhebel eine aufwärtsfaerichtete Kraft aus, welche der Schreib-

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stift- bzw. Griffelstellung unmittelbar proportional ist. Diese Kraft entwickelt ein entsprechendes Drehmoment, das bestrebt ist, den Abgleichhebel um seine Schwenkachse 166 herum entgegen dem Uhrzeigersinn zu verdrehen.

Auf den Abgleichhebel 164 wird eine Eingangskraft durch einen Signalbalgen 170 ausgeübt, der mit einem pneumatischen Drucksignal, beispielsweise in der Größenordnung von

0,21 bis 1,05 kg/cm² beaufschlagt wird, welches die Meßgröße der durch die Vorrichtung 10 anzuzeigenden Verfahrensbedingung wiedergibt. Diese zweite Kraft erzeugt ein Drehmoment, das bestrebt ist, den Abgleichhebel im Uhrzeigersinn zu verdrehen, so daß diese zweite Kraft der durch die Rückkopplungszugfeder 160 ausgeübten Griffelverstellkraft entgegenwirkt. Der Abgleichhebel wirkt somit effektiv als Vergleichsmittel, das mittels der Bewegung um seine Schwenkachse 166 Änderungen in den Relativgrößen der beiden einander, entgegenwirkenden Kräfte anzeigt. Durch eine andere Feder 172 wird auf den Abgleichhebel eine einstellbare Vorbelastungskraft ausgeübt, um einen einwandfreien Nullabgleich der Vorrichtung zu ermöglichen.

Unmittelbar über und unter dem Abgleichhebel 164 befinden sich einander gegenüberstehende pneumatische Düsen 174, 176, die über entsprechende innere Durchgänge 178 bzw. sowie öffnungen 182 bzw. 184 mit einer Druckluftquelle verbunden sind, welche einen vergleichsweise niedrigen Druck von z.B. etwa 508 mm Hg liefert. Der Abgleichhebel wirkt als Klappenventil für diese beiden Düsen, indem er den Düsengegendruck entsprechend seinem Abstand von der Mündung der betreffenden Düse differentiell regelt. Die Düsen sind mit einem Abstand von beispielsweise etwa 0,05 bis 0,08 mm ziemlich dicht am Abgleichhebel ange-

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ordnet. Wenn der Schreibstift bzw. Griffel eine stabile, der gemessenen Verfahrensveränderlichen entsprechende Stellung einnimmt, befindet sich der Abgleichhebel in einer Null- bzw. Neutralstellung zwischen den beiden Düsen.

Die Düsen 174, 176 und die Düsenöffnungen 182, 184 bilden eine pneumatische Widerstandsbrückenschaltung, die zwischen den Innendurchgängen 178, 180 eine von der Ausrichtung des Abgleichhebels 164 zwischen den Düsen abhängige Druckdifferenz entwickelt. Wenn der Signaldruck im Balgen 170 ansteigt, verlagert sich der Abgleichhebel 164 in Richtung auf die untere Düse unter Erhöhung des Gegendrucks dieser Düse und von der oberen Düse hinweg, so daß sich deren Gegendruck entsprechend verringert. Wenn der Signaldruck absinkt, wird die entgegengesetzte Wirkung erreicht.

Die Innendurchgänge 178, 180 sind über Leitungen 186 bzw. mit den Kammern 140 bzw. 138 der beiden pneumatischen Stelltriebe verbunden. Ein durch die Düsen 174, 176 erzeugter Druckunterschied erscheint daher an der Primärmembran 134, welche damit bestrebt ist, den Abtriebsschaft 114 je nach dem jeweils größeren Druck aufwärts oder abwärts zu verschieben .

Die aus den Düsen 174, 176 und den Düsenöffnungen 182, 184 bestehende Widerstands- bzw. Meßbrückenschaltung bietet ausgezeichnete Ansprecheigenschaften, wobei der Stelltrieb 118 durch ihr Ausgangssignal unmittelbar und ohne die üblicherweise nötige Verstärkung angesteuert werden kann. Diese Brückenschaltung benötigt in vorteilhafter Weise eine sehr geringe Luftdurchsatzmenge von der Druckluftquelle, beispielsweise weniger als etwa 1,42 l/min (0,05 SCFM). Im Hinblick auf den abgeglichenen Zustand bzw. Aufbau der Meßbrücke ist ihr Ausgangssignal durch Änderungen des

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Speisedrucks unbeeinflußbar.

Wie erwähnt, befindet sich der pneumatische Wandler bzw. Stelltrieb 118 im Abgleich- bzw. Null-Zustand, wenn ein kleiner Druckunterschied über die Primärmembran 134 herrscht, und nicht dann, wenn der Differenzdruck Null beträgt. Wenn eine Druckänderung im Signalbalgen 170 auftritt, verlagert sich der Abgleichhebel 164 entsprechend, wobei die Düsendrücke aus dem Null-Zustand herausgeführt werden. Infolgedessen erzeugt der Wandler bzw. Stelltrieb an seinem Abtriebsschaft 114 eine Ausgangskraft, durch welche das Antriebsrad 74 mit einer der Trameln 90 oder 92 in Berührung gedrängt und dadurch der Griffel 30 in eine neue Stellung verschoben wird, in welcher der Abgleichzustand mit Null betragendem Griffelpositionsfehler wiederhergestellt wird. Der Abgleichhebel 164 kehrt daraufhin in seine Null-Position zurück, und das Antriebsrad wird von der Trommel getrennt.

Wenn der Griffelstellungsfehler sehr klein ist, z.B. innerhalb von etwa 0,05 % des gesamten Skalenbereichs liegt, wird die Kupplung nicht eingerückt. Dies stellt die Totzone in der Vorrichtung dar.

Wenn der Griffelstellungsfehler etwas größer ist als die Totzone, wird das Antriebsrad 78 durch die entsprechende, vom pneumatischen Stelltrieb 118 erzeugte Einrückkraft nur leicht gegen die jeweils gewählte Antriebstrommel 90 oder 92 angedrückt. Unter diesen Bedingungen ist zwischen den miteinander in Berührung stehenden Flächen Schlupf vorhanden, dessen Größe der Einrückkraft umgekehrt proportional ist. Wenn das System mit einem sich langsam ändernden Eingangssignal arbeitet, ist die vom Stelltrieb gelieferte Gesamtausgangskraft ungefähr der erforderlichen Griffelgeschwindigkeit proportional, so daß der Griffel dem

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Eingangssignal genau nachfolgt. Die Griffelantriebseinrichtung vermag somit den Griffel in vorteilhafter Weise gleichmäßig bzw. ruckfrei bei sich ändernden Geschwindigkeiten anzutreiben. Wenn der Griffelstellungsfehler dagegen ziemlich groß ist, steigt die Einrückkraft auf einen Wert an, bei dem kein Schlupf zwischen der Antriebstrommel und dem Antriebs- bzw. Mitnehmerrad auftritt, so daß sozusagen ein "Traktionsantrieb" hervorgebracht wird, durch den der Schreibstift bzw. Griffel mit höchstmöglicher Geschwindigkeit in die neue Stellung geführt wird.

Bei einer bereits gebauten Vorrichtung der beschriebenen Konstruktion erzeugt der pneumatische Stelltrieb 118 beim Arbeiten innerhalb des normalen Betriebsbereichs der Vorrichtung Ausgangs-Einrückkräfte von bis zu etwa 15 g. Bei großen Griffelstellungsfehlern steigt dagegen die Kupplungs- oder Einrückkraft auf etwa 8o g an. Bei einem pneumatischen Stellfcrxeb der beschriebenen Art kann es sich als wünschenswert erweisen, Mittel zur Begrenzung der maximalen Abtriebskraft auf beispielsweise nicht mehr als etwa 80 g vorzusehen. Fig. 10 veranschaulicht beispielhaft eine für diesen Zweck geeignete Zwei-Wege-Begrenzungsfeder anordnung 196.

Zu Gewährleistung eines langen und störungsfreien Betriebs sind die Antriebstrommeln 90, 92 vorzugsweise aus einem ziemlich zähen Metall hergestellt, das wesentlich härter ist als der Werkstoff der Antriebsräder 78, 80, und mit sehr glatt bearbeiteten Oberflächen versehen. Die Werkstoffe von Antriebstrommeln und Antriebsrädern sollten außerdem so gewählt werden, daß für die jeweils gewählte Konfiguration ein in einem geeigneten Bereich liegender Reibungskoeffizient gewährleistet wird. Die Reibung sollte dabei groß genug sein, um eine gute Mitnehmerwirkung zu gewährleisten, jedoch

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nicht so hoch, daß der erwähnte Schlupf verhindert wird, durch den der gewünschte, stufenlose Geschwindigkeitsänderungsbereich ermöglicht wird. In bevorzugter Ausführungsform der Erfindung hat sich ein mäßiger bzw. mittlerer Reibungskoeffizient von z.B. etwa 0,2 bis 0,3 als besonders zufriedenstellend erwiesen.

Außerdem hat es sich gezeigt, daß bei entsprechender Wahl der Drehrichtungen der Trommeln 90, 92 besonders vorteilhafte Ergebnisse gewährleistet werden. Genauer gesagt: wenn diese Antriebstrommeln in den in Fig. 9 durch die Pfeile bezeichneten Richtungen umlaufen, bewirkt die Rotationsenergie dieser Trommeln eine Verstärkung der von den Stelltrieben 118, 120 erzeugten Kupplungs- bzw. Einrückkräfte, so daß die von den Stelltrieben aufgebrachte Kraft kleiner sein kann. Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß sich bei der angegebenen Drehrichtung der Trommel der mit dem Antriebsrad in Berührung stehende Teil der Trommeloberflache in einer Richtung bewegt, in welcher die Trommel bestrebt ist,das Antriebsrad enger an sich heranzuziehen. Dies bedeutet, daß der am Antriebsrad angreifende Teil der Trommeloberfläche sich in dieselbe Richtung bewegt, in welcher sich der Mittelpunkt des Antriebsrads bei der Einrückbewegung gegen die Trommel verschiebt. Die umlaufende Trommeloberfläche ist daher bestrebt, das Antriebsrad in dieselbe Richtung zu ziehen, in welcher es bereits durch die Einrückkraft verlagert wird, so daß für eine vorgegebene Größe des Kupplungseingriffs eine kleinere Einrückkraft erforderlich ist. Die Bedeutung dieser Verbesserung ist nicht unbeträchtlich. Bei praktischen Versuchen hat es sich gezeigt, daß die effektive Einrückkraft bei auf die beschriebene Weise gewählter Trommeldrehrichtung im Vergleich zur entgegengesetzten Drehrichtung mehr als verdoppelt wird.

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Der beschriebene Schreibstift- bzw. Griffelantrieb bietet eine überlegende Betriebsleistung. Bei einer industriell nutzbaren Ausführungsform der Erfindung vermag dieser Antrieb beispielsweise am Griffel eine Antriebskraft von mindestens 50 g zu erzeugen, wodurch für eine schnelle Beschleunigung sowohl des Schreibstifts bzw. Griffels als auch eines vergleichsweise großen zugehörigen Tintenbzw. Farbvorrats gesorgt wird. Im Fall einer derart hohen Antriebskraft kann der Griffel mit einer wünschenswert hohen Kraft von z.B. 3 bis 5 g gegen das Streifenblatt angedrückt werden, ohne daß hierdurch die Griffelverschiebung nachteilig beeinflußt wird. Der Griffel kann mit hoher Schleppgeschwindigkeit angetrieben werden, wobei er erforderlichenfalls die gesamte Skalenstrecke von 100 mm in etwa 1 Sekunde zurückzulegen vermag. Da dieser Griffelantrieb Schraubspindeln für die Verschiebung des Griffels verwendet, hat ein eventueller Stromausfall zur Folge, daß die Schreibstifte bzw. Griffel und die Anzeiger an Ort und Stelle verbleiben und somit weiterhin den zuletzt festgestellten Wert bzw. Größe der gemessenen Verfahrensbedingungen anzeigen. Da dieser Antrieb keine Zahnräder verwendet, wird das übliche Problem vermieden, daß Zahnradtotgang die Meßgenauigkeit und die Dauerhaftigung des Mechanismus beeinträchtigt. Die beschriebene Kupplungsanordnung ist besonders vorteilhaft, weil sie die Steuerung bzw. Regelung einer großen Kraftmenge von den motorgetriebenen Antriebstrommeln mit vergleichsweise geringer Leistung und geringem Druckluftverbrauch ermöglicht. Ein besonderer Vorteil besteht darin, daß die Gesamtkonstruktion gute Betriebszuverlässigkeit mit mäßigen Fertigungs- bzw. Herstellungskosten in sich vereinigt.

Bei einer Schreibstift- bzw. Griffelantriebsanordnung der vorstehend beschriebenen Art können Schwierigkeiten auf-

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treten, wenn der Druck im Signalbalgen 170 unter den Mindest-Nennwert (0,21 kg/cm²) abfällt oder über den

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Höchst-Nennwert (1,05 kg/cm ) ansteigt, da hierbei der Griffel über seinen normalen Bewegungsbereich hinaus ausgesteuert werden kann. Wenn beispielsweise die zum Schreiber führende Signalleitung abgetrennt wird, fällt der Signaldruck auf Null ab, wobei die Griffelantriebsservoeinrichtung durch Einrücken der Kupplung 66 anspricht und dabei den Griffel über den Skalenendbereich hinaus antreibt. Obgleich eine übermäßige Griffelverschiebung durch mechanische Anschläge verhindert werden könnte, wäre dies nach wie vor mit dem Problem behaftet, daß das Fehlersignal nicht auf Null zurückgeführt werden könnte und der Antrieb weiterarbeiten und den Griffel zu verschieben trachten würde. Wenn ein solcher Zustand für längere Zeit andauert, kann er zu übermäßigem Verschleiß und möglicherweise einer Beschädigung der Vorrichtung führen. Dieses Problem wird 'gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung gelöst, das in einer im folgenden zu beschreibenden Ausführungsform verkörpert ist.

In Fig. 11 ist in vergrößertem Maßstab ein pneumatischer Fehlermeßmechanismus dargestellt, der grundsätzlich demjenigen gemäß Fig. 4 entspricht, jedoch zusätzliche Bauteile aufweist, die bei einem den Meßbereich überschreitenden Signalzustand wirksam werden. Diese zusätzlichen Bauteile umfassen unter anderem einen Kompensierbalgen 200, welcher dem Signalbalgen 170 entspricht und ebenfalls an die Signalleitung angeschlossen ist, um auf dieselbe Weise wie der Signalbalgen mit Druck beaufschlagt zu werden. Die Unterseite des Balgens 200 ist an einer Halterung festgelegt, während sein oberes Ende mit einem Arm 204 verbinden ist, der an seinem rechten Ende 206 gelenkig gelagert ist.

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Eine über dem Arm 204 angeordnete Druckfeder 208 übt eine der Kraft des Kompensierbalgens 200 entgegenwirkende Kraft aus. Wenn der Signaldruck über seinen normalen Bereich von 0,21 bis 1,05 kg/cm² variiert, verschwenkt sich der Arm 204, wie durch die gestrichelten Linien angedeutet, über einen entsprechenden Lagenbereich.

Vom linken Ende des Arms 204 geht eine allgemein mit 210 bezeichnete Totganggestängeanordnung ab, welche in der Vorrichtung vorgesehene Ausschnitte durchsetzt und an ihrem unteren Ende am Abgleichhebel 164 befestigt ist. Diese in Fig. 12 deutlicher dargestellte Gestängeanordnung umfaßt einen oberen Lenker bzw. Gestängeteil 212, der mit einem Gewindeschaft 214 verbunden ist, welcher seinerseits in einer an einem unteren Endgestängeteil 218 angebrachten Hülse bzw. Mutter 216 verschiebbar angeordnet ist. Auf den Gewindeschaft ist eine normalerweise Abstand vom oberen Ende der ,Hülse besitzende erste, einstellbare Mutter 220 aufgeschraubt. Der Gewindeschaft trägt außerdem an seinem anderen Ende einen in Querrichtung abstehenden Lappen bzw. eine Lasche 222, wobei die Hülse mit einem axialen Schlitz 224 zur Ermöglichung einer Bewegung dieser Lasche versehen ist, wenn sich der Gewindeschaft in der Hülse verschiebt. Auf der Hülse sitzt eine zweite einstellbare Mutter 226, die normalerweise ein kleines Stück über der Lasche 222 angeordnet ist.

Wenn der Arm 204 in Abhängigkeit von Änderungen des Signaldrucks aufwärts und abwärts schwingt, bewegt sich ersichtlicherweise das obere Ende des Gestängeteils 212 mit dem Arm mit, so daß sich der Gewindeschaft 214 entsprechend in der Hülse 216 verschiebt. Wenn der Arm genügend weit nach unten ausgelenkt wird, schlägt die erste Mutter 220 am Ende der Hülse an. Anschließend wird jede weitere Abwärtsbewegung des Arms 204 unmittelbar auf die Hülse und von dieser auf den unteren Endgestängeteil 218 und somit auf

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den Abgleichhebel 164 übertragen. Wenn sich der Arm 204 dagegen ausreichend weit nach oben bewegt, schlägt die Lasche 222 an der zweiten Mutter 276 an, worauf eine weitere Aufwärtsbewegung des Arms 204 auf ähnliche Weise auf den Abgleichhebel 164 übertragen wird.

Der vorstehend beschriebene Mechanismus übt also bei einer Bereichsüberschreitung.des Signals auf den Abgleichhebel 164 ein zusätzliches Drehmomentinkrement geregelter Größe aus. Durch dieses zusätzliche Drehmoment wird einer schrittweisen Drehmomentänderung am Abgleichhebel entgegengewirkt, die darauf zurückzuführen ist, daß der Signaldruck über seinen normalen Betriebsbereich hinaus abweicht. Im Fall eines vom Normalbereich abweichenden Signaldrucks wird also der Schreibstift bzw. Griffel in seine Endstellung bewegt, doch kehrt an diesen Punkt der Abgleichhebel 164 auf Null zurück, wobei das scheinbare Fehlersignal unabhängig von Änderungen des Signaldrucks außerhalb des angegebenen Bereichs bei Null liegt. Infolgedessen wird die Kupplung 66 ausgerückt, so daß keine weitere Antriebskraft auf den Griffel übertragen wird.

Die Größe dieses eine Meßbereichabweichung kompensierenden Drehmoments wird dadurch auf den richtigen Wert geregelt, daß die Geometrie des Mechanismus so gewählt wird, daß die Hebelarme L₁, L₂/ L₃ , L^ (Fig. 11) die Beziehung

L₁ L3
^L2 " ^L4

besitzen. Wenn diese Beziehung durch entsprechende Anordnung der beiden Balgen 170 und 200 und entsprechende Einstellung der Muttern 220 und 226 festgelegt ist, führt jeder außerhalb des normalen Betriebsbereichs liegende Signaldruck da-

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zu, daß die Gestängeanordnung 210 auf den Abgleichhebel 164 ein zusätzliches bzw. erhöhtes Drehmomentinkrement ausübt, welches genau das auf diesen Hebel einwirkende Teildrehmoment ausgleicht, welches von dem seinen normalen Betriebsbereich verlassenden Signaldruck herrührt, weil die Balgen 170 und 200 dieselbe Effektivfläche besitzen. Dieser Abweichkompensiermechanismus arbeitet mit dem Griffelantrieb-Servomechanisinus in stabiler Weise zur Verhinderung einer Bewegung des Griffels über vorbestimmte Endstellungen hinaus, ohne eine Beschädigung oder einen übermäßigen Verschleiß der Griffelantriebsbauteile hervorzurufen.

In einer bereits erprobten Ausführungsform der Erfindung wurde der Überlauf-Kompensiermechanismus so eingestellt, daß er wirksam wurde, wenn der Griffel um etwa 0,5 % des vollen Zahlenbereichs über die nominelle Null-Stellung (0,21 kg/cm²) oder die Höchstwertstellung (1,05 kg/cm²) auswanderte. Der Mechanismus war dabei so eingestellt, daß er nicht mehr als eine zusätzliche Bewegung von +0,5 % des vollen Skalenbereichs zuließ, wenn der Signaldruck am unteren Ende von 0,21 auf 0 kg/cm² und am oberen Ende von 1,05 auf 1,4 kg/cm² variierte. Bei einer Vorrichtung mit einem vollen Skalenweg des Griffels von 100 mm war diese Auswanderung des Schreibstifts bzw. Griffels also auf höchstens etwa 1 mm beschränkt.

Wie erwähnt, können verschiedene Kupplungssteueranordnungen für den Kupplungsmechanismus 66 vorgesehen werden, um eines der Antriebs- bzw. Mitnehmerräder 74, 76 selektiv in Mitnahmeberührung mit einer der Antriebstrommeln 90, 92 zu verlagern. Im folgenden ist anhand der Fig. 13 bis 15 ein elektrisch betätigter Kupplungssteuermechanismus für diesen Zweck beschrieben.

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Fig. 13 ist eine schematische Funktionsdarstellung der elektrisch betätigten Anordnung, welche im wesentlichen der vorher beschriebenen Fig. 9 entspricht und ebenso wie letztere in verschiedener Beziehung den tatsächlichen Aufbau der Vorrichtung nicht physikalisch richtig wiedergibt. Die dargestellte Vorrichtung umfaßt eine elektrisch betätigte Wandlereinheit 250 mit zwei unabhängig gesteuerten Ausgangsgestängen 254, 256, welche den Abtriebsschäften 114, 116 des pneumatischen Wandlers gemäß Fig. 10 entsprechen. Wie bei der pneumatischen Version sind diese Ausgangsgestänge 254, 256 mit zugeordneten Schwenkarmen verbunden, von denen nur der Arm 78 dargestellt ist.

Der Wandler 250 vom Schwingspulentyp enthält zwei bewegbare Spulen 258, 260, die mit dem betreffenden Ausgangsgestänge 254 bzw. 256 verbunden und in entsprechenden Luftspalten eines Magnetkreises 262 montiert sind. Wenn eine der Spulen von einem Gleichstrom durchflossen wird, wird auf das betreffende Ausgangsgestänge eine proportionale Kraft in einer Richtung (einwärts oder auswärts) ausgeübt, welche durch die Richtung des Stromflußes durch die betreffende Spule bestimmt wird. Die Einzelheiten eines

solchen Doppelwandlers sind in der Dt-OS (US-

Serial No. 801.692- case 103.004) beschrieben.

Zur Vereinfachung der Beschreibung sind im folgenden nur die elektronischen Bauteile zur Zufuhr des Steuerstroms für eine Spule 258 erläutert. Selbstverständlich sind jedoch für die andere Spule 260 identische elektronische Bauteile und zugeordnete Einrichtungen vorgesehen.

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Der Gleichstrom für die Wandlerspule 258 wird durch eine schematisch bei 270 (vergleiche auch Fig. 15) dargestellte Griffel-Steuerschaltung geliefert. Diese Schaltung besteht im wesentlichen aus einem elektronischen Signalkomparator 272 in Form eines Differentialverstärkers, der ein Gleichstrom-Ausgangssignal der einen oder anderen Polarität liefert, je nachdem, ob sich der Schreibstift bzw. der Griffel über oder unter seiner Soll-Stellung befindet. Diese Gleichstrom-Ausgangssignal wird über einen noch zu beschreibenden Abweich- bzw. Uberlauf-Grenzschalterkreis 274 zur Wandlerspule 258 geliefert.

Der Komparator bzw. Verstärker 272 erhält über eine Leitung 276 ein Gleichstrom-Eingangssignal, beispielsweise ein übliches Verfahrensbedingung-Meßsignal, um dieses mit einem Gleichstrom-Rückkopplungssignal von einer zweiten Leitung 278 zu vergleichen. Das Rückkopplungssignal wird von einem Potentiometer 280 (vergleiche Fig. 14) mit einem bewegbaren Schleifer 282 erzeugt, der von der Gewindemuffeneinheit 42a getragen wird, welche zur Steuerung der Positionierung des Griffels 30a an der Schraubspindel 38a aufwärts und abwärts läuft. Das Potentiometer 280 wird an seinen Endklemmen von einer geregelten Spannungsversorgung 284 her mit einer Gleichspannung gespeist. Der Schleifer 282 ist elektrisch mit einem zweiten Schleifer 286 verbunden, der als Kontaktbürste wirkt, die an einem leitfähigen Streifen 288 entlang^schleift, der seinerseits das Rückkopplungssignal zur Rückkopplungsleitung 278 liefert.

Wenn sich der Griffel 30a in der richtigen Position befindet, gleicht das auf der Leitung 278 liegende Rückkopplungssignal effektiv das Eingangssignal der Leitung 276 aus, so daß der Komparator-Verstärker 272 ein Nettobzw. Gesamtausgangssignal gleich Null liefert. Infolge-

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dessen fließt kein Strom durch die Wandlerspule 258, d.h. der Antrieb befindet sich in seinem Null- bzw. Neutralzustand, in welchem keine Kraft auf den Schwenkarm 78 ausgeübt wird und die Kupplung 66 daher nicht eingerückt ist.

Wenn die Griffelstellung von der Soll-Stellung abweicht, wird am Eingang des Komparator-Verstärkers 272 ein Nettobzw. Gesamteingangssignal entwickelt, so daß dieser Verstärker daraufhin die Wandlerspule 258 mit einem Strom beschickt, dessen Größe dem Ausmaß des Fehlers (innerhalb des Nichtsättigungsbereichs) proportional ist. Die Richtung bzw. Polarität des Ausgangsstroms wird dadurch bestimmt, ob sich der Griffel über oder unter seiner Soll-Stellung befindet. Der Wandler 250 entwickelt also an seinem Abtriebsschaft bzw. Ausgangsgestänge 254 eine Ausgangskraft mit einer Größe, welche dem Griffel-Stellungsfehler (innerhalb des Nichtsättigungsbereichs) proportional ist, und einer durch die Richtung des Griffel-Stellungsfehlers bestimmten Richtung (einwärts oder auswärts zum Wandler). Dementsprechend wird der Kupplungs-Schwenkarm 78 gemäß Fig. 13 entweder aufwärts oder abwärts verschwenkt, um das Antriebsrad 74 selektiv in Mitnahmeeingriff mit einer der Antriebstrommel 90 oder 92 zu bringen und dabei den Griffel in entsprechender Richtung in seine richtige Stellung zu bewegen. Bei der dargestellten Ausfuhrungsform wird der Griffel bei einem Stromfluß in die Wandlerspule 258 aufwärts verlagert, während er bei einem Stromfluß in entgegengesetzter Richtung abwärts bewegt wird.

Bei der elektronischen Anzeige/Schreib-Vorrichtung gemäß Fig. 13 bis 15 sind auch Vorkehrungen zur Verhinderung ungünstiger Auswirkungen von BereichsüberschreitungsbedLngungen vorgesehen, wenn nämlich der Schreibstift bzw.

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Griffel zur Bewegung über seinen Normalbereich hinaus angesteuert wird. Wenn der Griffel zum einen oder anderen Ende seines Bewegungsbereichs verlagert wird, kommt ein von der Gewindemuffe 42a getragener Teil in Anschlagberührung mit einem entsprechenden Schalterbetätigungselement 290 bzw. 292 (Fig. 15) zum öffnen eines zugeordneten Schalters 294 bzw. 296. Diese Schalter sind mit zugeordneten, entgegengesetzt gepolten Dioden 298 bzw. 300 in zwei Parallelschaltungen zwischen dem Ausgang des Komparator-Verstärkers 272 und der Wandlerspule 258 verbunden.

Wenn der Griffel zum oberen Endpunkt seines Bewegungsbereichs bewegt wird, wird der Endschalter 296 für den oberen Endpunkt geöffnet. Wenn dieser Schalter geöffnet ist, kann kein Strom vom Komparator in Vorwärtsrichtung zur Wandlerspule 258 fließen, weil der offene Schalter 296 die obere der beiden Parallelschaltungen blockiert bzw. sperrt, während der Stromfluß in Vorwärtsrichtung durch die andere Parallelschaltung durch die Diode 298 verhindert wird. Beim öffnen des Schalters 296 wird daher die Aufwärtsbewegung des Griffels unterbrochen. Wenn sodann das Eingangssignal auf seinen unter dem oberen Endpunkt liegenden Normalbereich abfällt, leitet das entstehende negative Ausgangssignal vom Komparator-Verstärker 272 einen Stromfluß in Gegenrichtung durch die untere Diode 298 und ihren zugeordneten, immer noch geschlossenen Schalter 294 ein, wodurch die Wandlerspule 258 erregt und der Griffel in seinen Normalbereich zurückgeführt wird.

Eine identische Folge von Vorgängen tritt auf, wenn der Schreibstift bzw. Griffel unter seinen unteren Endpunkt hinaus verlagert wird, nur mit dem Unterschied, daß in diesem Fall der untere Endschalter 294 öffnet und die Abwärtsbewegung des Griffels beendet, während der obere Schalter

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296 geschlossen bleibt und einen Vorwärtsstromfluß zur Wandlerspule 258 zuläßt, um den Griffel in seinen normalen Bewegungsbereich zurückzuführen. Durch die beschriebene Anordnung wird somit eine Griffelbewegung über den normalen Betriebsbereich hinaus, nämlich entweder über den oberen oder über den. unteren Endpunkt, verhindert, während dennoch eine Erregung des Antriebs für die Rückführung des Griffels in seinen normalen Betriebsbereich ermöglicht wird, wenn das Eingangssignal von seiner den Meß- bzw. Anzeigebereich überschreitenden Größe zurückgeführt wird.

Obgleich vorstehend verschiedene Ausführungsformen der Erfindung im einzelnen dargestellt und beschrieben sind, sollen diese Ausführungsformen die Erfindung lediglich erläutern und keinesfalls einschränken, da dem Fachmann selbstverständlich verschiedene Änderungen und Abwandlungen möglich sind, ohne daß vom Rahmen und Grundgedanken der Erfindung abgewichen wird.

Zusammenfassend wird mit der Erfindung also eine kompakte Bandanzeiger/Blattschreiber-Vorrichtung zur Verwendung bei Verfahrensregelanlagen geschaffen, welche die Werte oder Größen zweier voneinander unabhängiger Verfahrensveränderlicher anzuzeigen und gleichzeitig aufzuzeichnen vermag. Die Antriebskraft für den Schreibstift- bzw. Griff el/-Anzeigerantrieb wird von einem ständig laufenden Elektromotor geliefert, der zwei nebeneinander angeordnete Antriebstrommeln gegensinnig antreibt. Neben diesen Antriebstrommeln befinden sich zwei voneinander unabhängige Antriebs- bzw. Mitnehmerräder, von denen jeweils eines für jede Schreibstift/Anzeigeeinheit vorgesehen ist und die unter Steuerung bzw. Regelung in Berührung mit der einen oder der anderen Antriebstrommel verlagerbar sind, um durch diese in die entsprechende Richtung in Drehung versetzt zu werden. Jeder Schreibstift/Anzeigerantrieb unterliegt einer Servosteuerung durch einen Fehlermeß-

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mechanismus, der einen Stelltrieb zum Verschieben des betreffenden Antriebsrads in Mitnahmeberührung mit der einen oder anderen Antriebstrommel betätigt, so oft die Position des Schreibstifts bzw. Griffels und Anzeigers nicht mit dem Eingangssignal übereinstimmt. Durch die dabei hervorgebrachte Drehung des Antriebsrads wird der Schreibstift/Anzeiger entsprechend in die richtige Stellung geführt. Offenbart sind zwei bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung, von denen die eine pneumatische Federdetektoren und pneumatische Betätigungselemente zur Steuerung der Antriebsräder verwendet, während die andere entsprechende elektrische Elemente für denselben Zweck benutzt.

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Claims

Henkel, Kern, Feiler & Hänzel Patentanwälte

Möhlstraße 37 The Foxboro Company . D-8000 München 80

Foxboro, Mass., V.St.A. Tel■ 089/982085-87

Telex: 0529802 hnkld Telegramme: ellipsoid

2 3. Feb, 1978

case 900.107

Patentansprüche

/ 1.J Vorrichtung zur Anzeige der Größe mindestens einer gemes- Vy senen Veränderlichen, gekennzeichnet durch ein bewegbares Element, das aufgrund seiner Stellung eine Anzeige der Größe eines die gemessene Veränderliche wiedergebenden Eingangssignals liefert, durch eine ständig arbeitende Motoreinrichtung zur Lieferung von ohne weiteres verfügbarer Antriebsenergie für die geregelte Verschiebung des bewegbaren Elements über einen Bereich von Stellungen, durch zwei nebeneinander angeordnete, drehbar gelagerte Antriebsglieder, durch eine die Motoreinrichtung mit den Antriebsgliedern koppelnde Einrichtung zur Hervorbringung einer ständigen Drehung dieser beiden Glieder in vorbestimmten Richtungen„ durch mindestens ein Antriebs- bzw. Mitnehmerelement , das neben den Antriebsgliedern angeordnet und (selektiv) mit dem einen oder anderen Antriebsglied in Ein-

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ORIGINAL INSPECTED

griff bringbar ist, durch eine Kupplungseinrichtung mit Mitteln zur beweglichen Lagerung des Antriebselemente gegenüber den Antriebsgliedern für den selektiven Eingriff mit dem einen oder anderen dieser Glieder, um durch das betreffende Antriebsglied in der entsprechenden Richtung angetrieben zu werden, durch eine mit dem Antriebselement gekoppelte Ausgangseinrichtung, die bei der Drehung des Antriebselements durch eines der Antriebsglieder das bewegbare Element in einer Richtung verschiebt, die durch das antreibende Antriebsglied bestimmt wird, und durch eine auf ein Eingangssignal ansprechende Betätigungseinrichtung zur Verlagerung des Antriebselements in Mitnahmeberührung mit dem einen oder anderen Antriebsglied, um dadurch eine entsprechende Verschiebung des bewegbaren Elements in eine neue Stellung herbeizuführen, welche die Größe des Eingangssignals wiedergibt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsglieder zwei mit parallel zueinander stehenden Achsen nebeneinander angeordnete, gegenläufige, zylindrische Trommeln sind und daß das Antriebselement ein Antriebsbzw. Mitnehmerrad ist, dessen Achse parallel zu den Trommelachsen liegt und das längs einer zwischen den Trommeln verlaufenden Bahn derart bewegbar ist, daß seine Umfangsflache mit dem Umfang der einen oder der anderen Trommel in Berührung bringbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsflache des Antriebsrads aus einem Werkstoff besteht, der bei der Berührung mit einer der Trommeln eine mäßige Reibung erzeugt, und daß die Oberflächen der Trommeln härter sind als der Werkstoff des Antriebsradumfangs.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Antriebsrad längs einer Bahn bewegt, die von einer die Mittelpunkte der Trommeln miteinander verbindenden Linie versetzt angeordnet und zumindest ungefähr auf diese Linie ausgerichtet ist, und daß sich die Trommeln in solcher Richtung drehen, daß ihre mit dem Antriebsrad in Berührung bringbaren Bereiche bestrebt sind, das Antriebsrad in festere Mitnahmeberührung zu ziehen, so daß die Einrückkraft zwischen Antriebsrad und Trommel wirksam erhöht wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Anzahl bewegbarer Elemente zur Anzeige jeweils der Größe einer entsprechenden gemessenen Veränderlichen, durch mehrere neben den Antriebstrommeln angeordnete Antriebsräder, die jeweils unabhängig mit einer der Trommeln in Mitnahmeberührung bringbar sind, durch Einrichtungen zur Verbindung jedes Antriebsrads mit einem zugeordneten bewegbaren Element zur Hervorbringung einer Verschiebung desselben in einer Richtung, die durch die jeweils wirksame Trommel bestimmt wird, und durch mehrere Betätigungseinrichtungen zur Steuerung der Bewegung der betreffenden Antriebsräder für den selektiven Angriff jedes dieser Antriebsräder an der einen oder der anderen Trommel in Abhängigkeit von Änderungen des zugeordneten Eingangssignals.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Trag- bzw. Lagereinrichtung einen Schwenkarm aufweist, welcher das zugeordnete Antriebsrad mit seinem Mittelpunkt an einer von der Schwenkachse des Schwenkarms entfernten Stelle trägt bzw„ lagert, und daß am Schwenkarm eine Feder verankert ist, welche den Schwenkarm normalerweise in einer Null- bzw. Neutralstellung hält?

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in welcher sich das Antriebsrad außer Eingriff mit beiden Trommeln befindet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die bzw. jede Betätigungseinrichtung einen auf ein elektrisches Signal ansprechenden elektromagnetischen Stelltrieb zur Erzeugung einer Kraft aufweist, durch welche der Schwenkarm gegen d.ie Kraft der Feder aus der Null- bzw. Neutralstellung heraus verschiebbar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung einen auf ein Drucksignal ansprechenden pneumatischen Stelltrieb zur Erzeugung einer Kraft aufweist, durch welche der betreffende Schwenkarm gegen die Kraft der Feder verlagerbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungseinrichtung das Antriebsrad mit einer Kraft, welche einem der Betätigungseinrichtung zugeführten Aktiviersignal proportional ist, gegen die gewählte Antriebstrommel anzudrücken vermag, wobei die Andruckberührung bzw.

der Eingriff derart erfolgt, daß zwischen Trommel und Antriebsrad bei vergleichsweisen niedrigen Kräften ein Schlupf entsteht, welcher der Kraft umgekehrt proportional ist, so daß das Anzeigeelement mit dieser Kraft proportionalen Geschwindigkeiten verschiebbar ist.

1O. Verfahren zur Änderung der Stellung eines bewegbaren Anzeigeelements in Abhängigkeit von einem Signal, dadurch gekennzeichnet, daß eine Antriebseinrichtung ständig in Drehung versetzt wird, um ständig Antriebskraft für die Verschiebung des bewegbaren Anzeigeelements zu liefern, daß ein Signal abgetastet wird, um anhand einer Eigen-

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schaft des Signals zu bestimmen, in welche Richtung das Anzeigeelement verschoben werden soll, daß ein drehbares Antriebselement mit der sich drehenden Antriebseinrichtung in dem einen oder anderen von zwei an sich möglichen Kupplungssinnen gekoppelt wird, die entsprechend der erforderlichen Bewegungsrichtung gemäß der genannten Richtungsbestimmung gewählt werden, um das Antriebselement je nach der gewählten Kupplungsverbindung im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn anzutreiben, daß das Anzeigeelement durch die Antriebskraft in Bewegung gesetzt wird, die vom Antriebselement bei dessen Drehung aufgrund seiner Verbindung mit der umlaufenden Antriebseinrichtung abgenommen wird, und daß das Antriebselement von der Antriebseinrichtung getrennt wird, wenn das Anzeigeelement eine vorgesehene, durch das genannte Signal bestimmte Stellung erreicht hat.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,

daß die Verbindung des Antriebselements mit der Antriebseinrichtung in der Weise erfolgt, daß das Antriebselement selektiv mit dem einen oder anderen von zwei umlaufenden, einen Teil der Antriebseinrichtung bildenden Antriebsgliedern in Eingriff gebracht wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebselement aufgrund der Mitnahmeberührung bzw. des Eingriffs mit einem der Antriebsglieder mit einer von der Andruckkraft abhängigen Drehzahl in Drehung versetzt wird.

13. Verfahren nach Anspruch' 11, dadurch gekennzeichnet,

daß die Stellung des Anzeigeelements abgetastet bzw. festgestellt wird, daß ein Fehlersignal entsprechend dem Unterschied zwischen der tatsächlichen Stellung des Änzeigeelements und der Endstellung„ in welche es verschoben wer-

den soll, erzeugt wird und daß die Andruckberührung bzw. der Eingriff zwischen Antriebselement und Antriebsglied in Abhängigkeit von dem Pehlersignal gesteuert wird, um eine vom Fehlersignal abhängige Geschwindigkeit der Verschiebung zu gewährleisten.

14. Instrumentierungsvorrichtung zur Anzeige der Größe mindestens einer gemessenen Veränderlichen, gekennzeichnet durch ein bewegbares Element, das mittels seiner Stellung eine Anzeige der Größe eines die gemessene Veränderliche wiedergebenden Eingangssignals liefert, durch eine ständig arbeitende Motoreinrichtung zur Lieferung von ohne weiteres verfügbarer Drehantriebsenergie für die geregelte Verschiebung des bewegbaren Elements über einen Bereich von Stellungen, durch eine mit der Motoreinrichtung zur Mitdrehung mit dieser gekoppelte Antriebseinrichtung, durch mindestens ein neben der Antriebseinrichtung angeordnetes Antriebselement, das mit der Antriebseinrichtung verbindbar und durch diese antreibbar ist, durch eine Kupplungseinrichtung zur selektiven Verbindung des Antriebselements mit der Antriebseinrichtung in jeweils einer von zwei verschiedenen Verbindungsarten, so daß das Antriebselement durch die Antriebseinrichtung in der einen oder anderen Richtung antreibbar ist, durch eine mit dem Antriebselement gekoppelte Ausgangseinrichtung, die bei der Drehung des Antriebselements durch die Antriebseinrichtung die Drehbewegungsenergie vom Antriebselement für die Verschiebung des bewegbaren Elements in der einen oder anderen Richtung auszunutzen vermag, je nachdem, welche Verbindungsart gewählt ist, und durch eine auf ein Eingangssignal ansprechende Einrichtung zur Steuerung der Kupplungseinrichtung für die selektive Verbindung des Antriebselements mit der Antriebseinrichtung in der einen oder anderen Kupplungsart entsprechend einer Eigenschaft bzw. Charakteristik des Signals,

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um dadurch eine entsprechende Verschiebung des bewegbaren Elements in einer durch die Signalcharakteristik bestimmten Richtung hervorzubringen.

15= Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung zwei Glieder aufweist, die jeweils in einer vorbestimmten, festen Richtung umlaufen, und daß die Kupplungseinrichtung Mittel zur selektiven Verbindung des Antriebselements mit einem der Antriebsglieder in Abhängigkeit von der vorgesehenen Bewegungsrichtung des Anzeigeelements aufweist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung zwei gegenläufige Antriebsglieder aufweist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,

daß die Antriebseinrichtung zwei gegenläufige, mit parallelen Achsen nebeneinander angeordnete Antriebstrommeln aufweist.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebselement ein Antriebs- bzw. Mitnehmerrad ist, das zwischen den Antriebstrommeln bewegbar gelagert und mit der einen oder anderen Antriebstrommel in Berührung bringbar ist.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsbahn des Mittelpunkts des Antriebsrads von einer die Mittelpunkte der beiden Antriebstrommeln miteinander verbindenden Linie versetzt ist und daß die Äntriebstrommeln in solchen Richtungen drehbar sind, daß sich die Trommelabschnitte, die an der der Bewegungsbahn zugewandten Seite liegen, von einer Linie

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wegbewegen, die sich vom Mittelpunkt des Antriebsrads erstreckt und senkrecht zu der die Trommelmittelpunkte verbindenden Linie verläuft, so daß dann, wenn das Antriebsrad an einer Antriebstrommel angreift, der Berührungsabschnitt der betreffenden Trommel bestrebt ist, daß Antriebsrad fester an sich heranzuziehen.

20. Anzeigevorrichtung zur Verwendung bei einer Verfahrensinstrumentierungsanlage zur Anzeige der Größe mindestens einer gemessenen Veränderlichen, gekennzeichnet durch ein bewegbares Element, das mittels seiner Stellung eine Anzeige für die Größe eines Eingangssignals liefert, welches die gemessene Veränderliche darstellt, durch eine Skala für das bewegbare Element zur Lieferung eines Bezugspunkts für die Bestimmung der Größe der Verfahrensveränderlichen, durch eine drehbare Schraubspindel, durch eine auf der Schraubspindel sitzende, in Abhängigkeit von der Drehung der Schraubspindel axial verschiebbare Gewindemuffe, durch eine das Anzeigeelement zur Bewegung mit der Gewindemuffe halternde Einrichtung, durch eine Motoreinrichtung zur Lieferung der Antriebskraft für die Schraubspindel, durch eine Kupplungseinrichtung mit einer steuerbaren Kupplung zur selektiven Verbindung der Motoreinrichtung mit der Schraubspindel in einer von zwei Kupplungs- bzw. Verbindungsarten für die Hervorbringung einer Drehbewegung der Schraubspindel im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn, durch eine Meßeinrichtung zur Lieferung eines Fehlersignals, welches den Unterschied in Größe und Richtung zwischen der Stellung des bewegbaren Elements und seiner durch das Eingangssignal bestimmten Sollstellung wiedergibt, und durch eine durch das Fehlersignal gesteuerte Einrichtung, die bei jedem Abweichen der Stellung des bewegbaren Elements von der durch das Eingangssignal bestimmten Stellung die Kupplungseinrich-

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tung betätigt, um den Motor mit der Schraubspindel in der einen der beiden Kupplungsarten zu verbinden, so daß das bewegbare Element in seine Sollstellung geführt wird.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet,

daß die Motoreinrichtung ständig arbeitet, daß die Kupplungseinrichtung zwei Antriebsglieder aufweist, die für ständigen Antrieb mit der Motoreinrichtung gekoppelt sind, und daß die Kupplungseinrichtung weiterhin ein Antriebselement umfaßt, das entsprechend der Richtung, in welcher das bewegbare Element zum Erreichen der Sollstellung bewegt werden soll, selektiv mit dem einen oder anderen Antriebsglied in Berührung bringbar ist»

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet,

daß die Antriebsglieder mit parallel zueinander liegenden Achsen nebeneinander gelagerte, gegenläufige Trommeln sind und daß das Antriebselement ein Antriebs- bzw. Mitnehmerrad ist, das selektiv mit der einen oder anderen Antriebstrommel in Mitnahmeeingriff verschiebbar ist.

23. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungseinrichtung ein an der Schraubspindel montiertes Rad (Riemenscheibe), einen um das Rad herumgelegten und mit dessen Umfangsflache in Antriebseingriff stehenden, endlosen Riemen sowie eine durch die Kupplungseinrichtung gesteuerte Einrichtung zum Bewegen des Riemens in der einen oder anderen Richtung aufweist, um die Schraubspindel in Drehung zu versetzen.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet,

daß der Riemen und das Rad (Riemenscheibe) zur Gewährleistung einer zwangsläufigen Antriebsverbindung verzahnt sind.

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25. Anzeigevorrichtung zur Verwendung bei einer Verfahrensinstrumentierungsanlage, bei welcher ein Servomechanismus zur Steuerung der Verschiebung eines bewegbaren Anzeigeelements entsprechend einem Eingangssignal vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Servomechanismus folgenden Bauteile umfaßt: ein ausgleichbares bzw. abgleichbares Element, das von einer ersten, das Eingangssignal wiedergebenden Kraft und einer entgegengesetzten, die Position des Anzeigeelements wiedergebenden Kraft beaufschlagt wird, und eine auf die Bewegungen des abgleichbaren Elements ansprechende Antriebseinrichtung zur Verschiebung des Anzeigeelements unter Aufrechterhaltung eines Abgleichzustands des abgleichbaren Elements; daß eine eine Meßbereichüberschreitung kompensierende Einrichtung vorgesehen ist, die einen einwandfreien Betrieb für den Fall gewährleistet, daß das Eingangssignal vorgegebene Grenzwerte übersteigt, und daß die Kompensiereinrichtung eine auf die Größe des Eingangssignals ansprechende Meßeinrichtung, um eine Überschreitung eines vorbestimmten Grenzwerts durch dieses Signal festzustellen, und eine auf die Meßeinrichtung ansprechende Steuereinrichtung aufweist, die dann, wenn das Eingangssignal einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet, mindestens eine auf das abgleichbare Element einwirkende Kraft steuert, um dieses Element im Gleichgewicht bzw. im Abgleich zu halten, wenn das Anzeigeelement eine vorbestimmte Endstellung erreicht hat.

26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste druckabhängige Einrichtung vorgesehen ist, die mit einem pneumatischen Eingangssignal zur Erzeugung der erstgenannten Kraft am abgleichbaren Element beaufschlagbar ist, daß die Meßeinrichtung eine zweite druckabhängige Einrichtung aufweist, die mit einem dem pneumatischen Eingangssignal entsprechenden Druck beaufschlagbar ist,

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so daß sie eine Kraft erzeugt, welche der durch die erste druckabhängige Einrichtung erzeugten Kraft nachfolgt, daß eine mechanische Kupplungseinrichtung vorgesehen ist, die dann, wenn der Druck des pneumatischen Eingangssignals einen vorbestimmten End- bzw. Grenzwert überschreitet, eine Kraftübertragungsverbindung zwischen der zweiten druckabhängigen Einrichtung und dem abgleichbaren Element herstellt,- und daß die zweite druckabhängige Einrichtung so angeordnet ist, daß sie dann, wenn der Signaldruck den vorbestimmten Grenzwert überschritten hat, auf das abgleichbare Element eine Kraft ausübt, welche der durch die erste druckabhängige Einrichtung auf das abgleichbare Element ausgeübten Kraft entgegenwirkt und deren Wirkung aufhebt.

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß ein von der Kraft der zweiten druckabhängigen Einrichtung beaufschlagbares, verschiebbares Element vorgesehen ist, mit dem¹eine Feder verbunden ist, welche der Kraft der zweiten druckabhängigen Einrichtung entgegenwirkt, so daß das verschiebbare Element eine Stellung einnimmt, die eine Funktion des pneumatischen Eingangssignaldrucks darstellt, und daß die Kupplungseinrichtung Mittel zur mechanischen Verbindung des verschiebbaren Elements mit dem abgleichbaren Element in dem Fall aufweist, daß der Signaldruck den vorbestimmten Grenzwert überschreitet.

28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungseinrichtung einen das genannte Element mit dem abgleichbaren Element verbindenden und eine freie Bewegung des bewegbaren Elements innerhalb eines vorgegebenen Bewegungsbereichs desselben zulassenden Totgangmechanismus aufweist, welcher jedoch eine unmittelbare Verbindung zwischen den beiden Elementen herstellt, wenn die Bewegung den vorgegebenen Bereich überschreitet.

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29. Anzeigevorrichtung für eine industrielle Verfahrensinstrumentierungsanlage zur Lieferung einer Information bezüglich der Größe einer gemessenen Verfahrensbedingung, mit einem bewegbaren Anzeigeelement und einem Servomechanismus zur Steuerung der Bewegung bzw. Verschiebung des Anzeigeelements entsprechend einem Meßsignal, wobei der Servomechanismus einen Komparator, an den ein Eingangssignal zur Wiedergabe einer Sollstellung des Anzeigeelements entsprechend dem Meßsignal und ein die tatsächliche bzw. Iststellung des Anzeigeelements wiedergebendes Rückkopp lungs signal anlegbar sind, und eine durch ein Signal betätigbare Antriebseinrichtung zum Verschieben des Anzeigeelements aufweist, wobei die Antriebseinrichtung normalerweise vom Ausgang des !Comparators ein Signal abnimmt, welches den Unterschied zwischen dem Eingangssignal und dem Rückkopplungssignal darstellt, und in Abhängigkeit von diesem Signal das Anzeigeelement in eine Stellung antreibt, in welcher der Servomechanismus in seinen Nullbzw. Neutralzustand zurückgestellt wird, so daß die Antriebseinrichtung unwirksam gemacht und das Anzeigeelement stationär ist, und mit einer Schutzeinrichtung zur Gewährleistung einer einwandfreien und sicheren Arbeitsweise der Anzeigevorrichtung im Fall einer Meßbereicte- bzw. AnzeigebereJehsüberschreitung bei welcher das Eingangssignal eine Größe besitzt, die eine Verschiebung des Anzeigeelements über einen vorbestimmten Endpunkt hinaus verlangt, welcher das Ende des normalen Bewegungsbereichs des Anzeigeelements darstellt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzeinrichtung eine Meßeinrichtung zur Feststellung einer Bereichsüberschreitung und eine auf die Meßeinrichtung ansprechende Regel- bzw. Steuereinrichtung aufweist, die bei der Feststellung einer Bereichsüberschreitung das Eingangssignal zur Antriebseinrichtung auf einen effektiven Null-Zustand des Servomechanismus steuert, in welchem die Antriebseinrichtung unwirksam gemacht ist,

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um eine Verschiebung des Anzeigeelements über die vorgegebenen GrenzStellungen hinaus ohne die Verwendung von mechanischen Anschlägen zu verhindern.

30. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Komparator ein kraftmäßig abgleichbares Element aufweist, daß das Eingangssignal in Form einer das abgleichbare Element beaufschlagenden ersten Kraft und das Rückkopplungssignal in Form einer zweiten Kraft vorliegt, die das abgleichbare Element entgegengesetzt zur ersten Kraft beaufschlagt, daß die Antriebseinrichtung auf die Bewegung des abgleichbaren Elements ansprechende Mittel zur Steuerung der Antriebsbewegung des Anzeigeelements aufweist, und daß diese Steuermittel die das abgleichbare Element beaufschlagenden Kräfte so zu steuern vermögen, daß an diesem Element ein Kräftegleichgewicht erhalten bleibt, wenn das Eingangssignal eine Größe überschritten, hat, die eine Verschiebung des Anzeigeelements über den vorgegebenen Grenzwert bzw. Endpunkt hinaus verlangt, und wenn das Anzeigeelement die vorgegebene Endstellung erreicht hat.

31. Vorrichtung nach Anspruch 30, gekennzeichnet durch eine erste druckabhängige Einrichtung zur Lieferung der erstgenannten Kraft und durch eine zweite druckabhängige Einrichtung, die einen Teil der Steuereinrichtung bildet und dann, wenn das Eingangssignal eine vorgegebene Größe überschreitet, am abgleichbaren Element eine Kraft zu erzeugen vermag, welcher der erstgenannten Kraft entgegenwirkt und das abgleichbare Element im Gleichgewicht bzw. in einem Abgleichzustand hält.

32. Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückkopplungssignal durch eine mit dem Anzeigeelement verbundene Feder erzeugbar ist.

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33. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß der Komparator einen elektrischen Verstärker umfaßt, an dessen Eingang ein Gleichstrommeßsignal zusammen mit einem die Stellung des Anzeigeelements wiedergebenden Gleichstromrückkopplungssignal anlegbar ist und der je nach der Polarität des Eingangssignals positive oder negative Ausgangssignale liefert, und daß die Antriebseinrichtung einen mit dem Ausgang des Verstärkers verbundenen bi-direktionalen Wandler aufweist, welcher die auf das Anzeigeelement ausgeübte Antriebskraft zu regeln vermag, um das Anzeigeelement entsprechend der Polarität des vom Verstärker gelieferten Ausgangssignals in der einen oder anderen Richtung zu verschieben.

34. Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung zwei durch das Anzeigeelement in dessen Endstellungen an den Endpunkten des normalen Bewegungsbereichs betätigbare Schalterbetätigungsmittel, zwei elektrische Schalter, die durch das betreffende Schalterbetätigungsmittel geöffnet werden können, eine mit dem ersten Schalter zwischen dem Ausgang des Verstärkers und dem Eingang des Wandlers in Reihe geschaltete erste Diode und eine mit dem zweiten Schalter zwischen dem Ausgang des Verstärkers und dem Eingang des Wandlers in Reihe geschaltete zweite Diode aufweist und daß die Dioden entgegengesetzt gepolt sind, so daß ein Strom der einen Polarität durch die erste Diode und dem entsprechenden Schalter bzw. ein Strom der entgegengesetzten Polarität durch die andere Diode und ihren Schalter fließt.

35. Anzeigevorrichtung mit einem bewegbaren Anzeigeelement, einer elektrisch steuerbaren Antriebseinrichtung zur Bewegung des Anzeigeelements, einem Servomechanismus für die Antriebseinrichtung mit einem Komparator zur Auf-

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nähme eines Eingangssignals und eines Stellung-Rückkopplungssignals zur Lieferung eines AusgangsSteuersignals für die Antriebseinrichtung, wobei eine Einrichtung zur Gewährleistung eines sicheren Betriebs der Anzeigevorrichtung in dem Fall vorgesehen ist, daß der Servomechanismus für den Antrieb des Anzeigeelements über einen Endpunkt an jedem Ende eines normalen Bewegungsbereichs angesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf bi-polare Signale ansprechende und einen Teil der Antriebseinrichtung bildende Einrichtung so angeordnet ist, daß sie mit einem Gleichstrom-Steuersignal entweder positiver oder negativer Polarität beaufschlagbar ist und das Anzeigeelement sich in Abhängigkeit davon entsprechend in der einen oder anderen Richtung bewegen läßt, daß der Komparator Mittel zur Lieferung eines Gleichstrom-Ausgangssteuersignals der einen oder anderen Polarität in Abhängigkeit davon aufweist, ob das Eingangssignal größer ist als das Rückkopplungssignal oder umgekehrt, daß zwei Endschalter vorgesehen sind, die durch das Anzeigeelement betätigbar sind, wenn dieses die eine oder andere Endstellung erreicht„ daß mit dem ersten Endschalter ein erstes einseitig wirkendes Stromsteuerelement in Reihe zwischen dem Ausgang des Komparators und dem Eingang der auf das Signal ansprechenden Einrichtung zum Durchlassen von Strom der einen Polarität verbunden ist, daß ein mit dem zweiten Endschalter verbundenes, einseitig wirkendes Stromsteuerelement in Reihe zwischen den Ausgang des Komparators und den Eingang der auf das Signal ansprechenden Einrichtung eingeschaltet ist, und welches Strom der entgegengesetzten Polarität durchläßt, und daß der betreffende, vom Anzeigeelement betätigte Endschalter verhindert, daß zu der auf das Signal ansprechenden Einrichtung ein Strom einer Polarität fließt, der eine Weiterbewegung des Anzeigeelements über den betätigten Endschalter hinaus bewirken würden, während ein Strom

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in entgegengesetzter Polarität zu der auf das Signal ansprechenden Einrichtung fließen kann, um das Anzeigeelement in seinen normalen Bewegungsbereich zurückzuführen.

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