DE2829265C2 - - Google Patents

Description

Das Hauptpatent geht aus von einem Meßwerk für Weitwinkel- Drehspulsysteme nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Zur Montage des Magnetsystems ist dabei vorgesehen, daß zunächst das Gestell mit beweglicher Spule für sich fertig montiert, ausbalanciert und justiert wird. Anschließend werden Teile der beweglichen Spule nur in den inneren Polring eingeschoben. Um die beiden Polringe und die Magnete in der endgültigen Zentrierlage zu positionieren, sind zunächst beim Ineinanderschieben der Teile der beweglichen Spule und des inneren Polringes die Arme des inneren Polringes zum Meßwerkträger hin ausgerichtet sind. Erst anschließend wird der äußere Polring mit ebenfalls zum Meßwerkträger hin ausgerichteten Armen über den inneren Polring gesteckt. Dies setzt voraus, daß die Umrisse des betreffenden Tragarmes des Meßwerkträgers so gestaltet sind, daß dieses, in Richtung der Achse des Meßwerkträgers erfolgende Überschieben des äußeren Polringes möglich ist. Dies heißt, daß sich der betreffende Arm des Meßwerkträgers nicht über einer Teilfläche des äußeren Polringes befinden darf. Danach müssen beide Polringe gemeinsam um 180° gedreht werden. Hiernach erfolgt ihr Verpressen miteinander durch die Permanentmagnete.

Das Meßwerk nach dem Hauptpatent hat sich an sich bewährt. Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, bei Beibehaltung eines großen Winkelausschlages, z. B. 250°, und gleichbleibenden Abmessungen des Meßwerkes eine größere Stabilität, bzw. bei gleichbleibender Stabilität noch kleinere Abmessungen des Meßwerkes zu erreichen, ohne daß dies mit Nachteilen in der Montage verbunden ist, insbesondere daß gegenüber der Montage nach dem Hauptpatent keine Komplizierung eintritt.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einem Meßwerk gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 die Merkmale gemäß Kennzeichen des Anspruchs 1 vorgesehen.

Die mit der Erfindung gegebene Vergrößerung der Fläche des Tragarmes des Meßwerkes ermöglicht ohne eine Vergrößerung der Abmessungen des Meßwerkes ebenfalls die Montage des Magnetsystemes, womit also unter Beibehaltung der Baugröße des Meßwerkes eine größere Stabilität, bzw. bei Beibehaltung der Stabilität eine kleinere Baugröße erzielt wird, ohne daß man auf die große, konstante Magnetkraft und den großen Drehwinkel des Magnetsystems verzichten müßte. In dem Zusammenhang ist darauf hinzuweisen, daß der zweite Merkmalsabschnitt des Kennzeichens des Anspruchs 1 bei der Anordnung nach dem Hauptpatent nicht vorgesehen bzw. möglich war. Vielmehr war dort eine andere Montage vorgesehen, welche aber ihrerseits die mit dieser Zusatzerfindung mögliche gedrängte Bauweise (siehe oben) verhinderte. Es sind bei der vorliegenden Erfindung weiter konventionelle Magnete einsetzbar, wobei auch ein relativ kleiner Luftspalt verwirklicht ist. Erwähnt sei, daß der Begriff "in ihrer Ebene" des zweiten Merkmalsabschnittes des Anspruchs 1 so zu verstehen ist, daß die Polringe gegenüber ihrer Höhenlage, die sie im Betrieb einnehmen nur um einen geringen Betrag angehoben werden müssen, dann in dieser angehobenen Position verschoben und anschließend in die Betriebslage abgesenkt werden. Vorteilhafterweise bleibt die hohe Genauigkeit des Drehspulsystems nach dem Hauptpatent erhalten. Dies ist besonders dann wichtig, wenn hiermit ausgerüstete Instrumente unter extremen Bedingungen eingesetzt werden sollen (z. B. Einbau in Schiffe, Flugzeuge, Geländefahrzeuge und dergleichen).

Die vorstehend erläuterte Möglichkeit der Reduzierung der Außenabmessungen eines solchen Meßwerkes wird durch die Merkmale des Anspruchs 2, die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beinhalten, noch verstärkt. Dies wird zum einen durch die Reduzierung des Abstandes des äußeren Polringes von der Rückwand des Meßwerkträgers und ferner durch den fensterartigen Ausschnitt erreicht, der es ermöglicht, daß man die Polringe durch die Rückwand des Meßwerkträgers hindurchbewegen und montieren kann. Dabei bleibt aber die magnetische Wirksamkeit der Anordnung und insbesondere auch deren Stabilität durch die entsprechend großflächige Ausbildung der Arme des Meßwerkträgers erhalten. Die vorstehend erwähnte Reduzierung der Baugröße ermöglicht es z. B. in das genormte Maß von 96 × 96 mm in Mosaikbauweise vier Meßwerke nach der Erfindung einzubringen, ohne daß die Effizienz der Instrumente hierunter leidet.

Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Zusammenbau eines Meßwerkes nach der Erfindung, wobei gemäß dem Hauptpatent 26 45 068 zunächst der Meßwerkträger mit der beweglichen Spule für sich fertig montiert, ausbalanciert und justiert wird. Während aber beim Hauptpatent der Meßwerkträger mit seiner Achse über die Polringe geschoben wurde, ist hier eine Schiebung beider Polringe über die Achse bzw. Achsstummel vorgesehen, wozu im einzelnen auf das Kennzeichen des Anspruchs 3 verwiesen wird. Hierdurch ist in einfacher und verhältnismäßig leicht zu handhabender Weise die Montage des Magnetsystems möglich und zwar ohne daß Rücksicht auf die Abmessungen des Meßwerkträgers, insbesondere seines Tragarmes genommen werden muß. In den Unteransprüchen 4 und 5, sowie in der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der dazugehörigen Zeichnung sind weitere vorteilhafte Ausbildungen der vorgeschlagenen Verfahrensmaßnahme enthalten. Die Erfindung erlaubt jedoch auch andere Montagemöglichkeiten.

Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben und in der dazugehörigen Zeichnung dargestellt. In dieser zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein nach der Erfindung ausgestaltetes Meßwerk,

Fig. 2 die dazugehörige Unteransicht,

Fig. 3 eine Ansicht gemäß dem Pfeil A in Fig. 2,

Fig. 4 bis 7 verschiedene Montagestadien des Magnetsystems eines Meßwerkes gemäß den Fig. 1 bis 3.

Das Meßwerk besteht im Prinzip aus dem beweglichen Organ, dem Magnetsystem und dem Gestell, zu dem der Meßwerkträger gehört. Zur Erleichterung des Verständnisses ist nachfolgend soweit als möglich die Figurenbezifferung des Hauptpatentes beibehalten worden. Im übrigen wird zur Vermeidung von Wiederholungen auf den Offenbarungsinhalt des Hauptpatentes Bezug genommen.

Das Magnetsystem des Meßwerkes besteht aus dem äußeren Polring 1, dem inneren Polring 2 und den beiden Magneten 3. Die Magnete und die Polringe können einfache Strangpreß- und Sinterteile sein, die sehr formgenau herstellbar sind. Durch die formschlüssige Ausgestaltung und Anordnung dieser Teil zueinander ist dafür gesorgt, daß die Polringe 1, 2 zueinander genau zentrisch sind und in dieser Lage in jeder Richtung der in Fig. 1 dargestellten Zeichenebene fix gehalten sind.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die beiden Polringe jeweils als Teil eines Zylinderringes ausgebildet. Zwischen dem Außenumfang 4 des inneren Polringes 2 und dem Innenumfang 5 des äußeren Polringes 1 befindet sich ein zylindrischer Luftspalt 6 für die Aufnahme und Drehbewegung des Drehspulrahmens 7. Die Konzentrizität der Polringe 1, 2 zueinander und ihre Fixierung in jeder Richtung der Zeichenebene der Fig. 1 und damit die Homogenität und der konzentrische Verlauf des Luftspaltes 6 werden durch Zentrierflächen 8 des äußeren Polringes und Zentrierflächen 9 des inneren Polringes gesichert, die sich an den Enden oder Armen der Polringe befinden und miteinander zusammenwirken. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel erfolgt die formschlüssige Zentrierung über die beiden dazwischen befindlichen Magnete 3. Formgebung und Abmessung der Magnete 3 sind so, daß ihre Außenflächen formschlüssig an den Zentrierflächen 8, 9 anliegen. Gemäß dem Ausführungsbeispiel können die Zentrierflächen 8, 9 und die Magnete zylindrisch, bzw. als Zylinderflächen ausgebildet sein. Es sind aber auch andere Formgebungen der Magnete und der Zentrierflächen möglich. Bei Verwendung moderner Magnete, z. B. Samarium Kobalt-Magnete, sind z. B. auch vorteilhafte Ausführungen von Magneten mit rechteckigem Querschnitt und eine dementsprechende Formgebung der Zentrierflächen denkbar. Im vorgenannten Beispiel können die Magnete relativ dünne Blättchen sein.

Die Arme 2′ des inneren Polringes 2 ragen bis in den Bereich des äußeren Polringes und sind dort mit ihren die Zentrierflächen 9 aufweisenden Enden nach außen abgewinkelt. Zwischen den Armen 2′ befindet sich ein Schlitz 10, dessen Breite so gewählt ist, daß die Achse 11 des beweglichen Organs, bzw. der innere Teil des Rahmens 7 in Pfeilrichtung B in den Innenraum 12 des inneren Polringes 2 von außen her einschiebbar sind, bzw. der innere Polring 2 mit seinem Schlitz 10 über die Achse 11 bzw. den inneren Teil des Rahmens 7 geschoben werden kann.

Der Meßwerkträger 13 ist mit einem in der Zeichnung oberen Arm 13′ und ferner mit einem in der Zeichnung unteren Arm 13′′ versehen, wobei sich der Arm 13′′ in drei Einzelarme aufteilt, von denen der mittlere eines der Achslager 14 trägt, während sich das andere im oberen Arm 13′ befindet. Das Magnetsystem ruht auf den beiden äußeren Armen 13′′ der unteren Arme des Meßwerkträgers und ist daran durch die Schrauben 19 befestigt, welche den äußeren Polring 1 durchsetzen. Die Begriff "unten" und "oben" sind stets im bezug auf die zeichnerische Darstellung zu verstehen.

Es ist ersichtlich, daß beide Arme 13′ und 13′′, insbesondere auch der obere Arm 13′ des Meßwerkträgers 13 Außenabmessungen aufweisen, die sich unabhängig von der Drehlage der Polringe 1, 2 bzw. unter einer Teilfläche des äußeren Polringes 1 befinden; gegebenenfalls auch über oder unter einer Teilfläche des inneren Polringes 2. Dies gilt auch für den Fall, daß die Polringe gegenüber der Darstellung in Fig. 1 in ihrer Ebene um 180° gedreht sein sollten. Durch diese Vergrößerung der Meßwerkträgerarme, insbesondere die des oberen Armes 13′, werden die erläuterten Vorteile erreicht.

Der Abstand a zwischen der Mantelfläche des äußeren Polringes 1 und der Innenfläche 21 der parallel zur Mantelfläche verlaufende Rückwandung 20 des Meßwerkträgers ist sehr klein gehalten, wodurch weiter die Baugröße reduziert wird. In diesem Zusammenhang empfiehlt es sich die Rückwandung 20 mit einem fensterartigen Ausschnitt 22 zu versehen (siehe Fig. 3), der bis zum unteren Tragarm 13′′ des Meßwerkträgers reicht, jedoch etwas höher ist als die Dicke d der Polringe. Dies erleichtert das nachstehend zu erläuternde Montieren des Magnetsystems.

Schließlich sieht die Erfindung zwecks Konstanthaltung der Magnetkraft über einen möglichst großen Drehwinkelbereich vor, daß sich der Innenumfang 5 des äußeren Polringes 1 soweit sich der Rahmen bewegt konzentrisch bis zum Magneten 3 hin erstreckt (siehe Ziff. 5′).

Beim Zusammenbau wird so vorgegangen, daß die Achse 11 zusammen mit dem Rahmen 7, dem Meßwerkträger 13 und den Achslagern 14 für sich fertig montiert, ausbalanciert und justiert wird. Danach geschieht das Montieren des Magnetsystems dieses Ausführungsbeispiels gemäß den Fig. 4 bis 7 wie folgt:

Beide Polringe 1, 2 werden ineinandergelegt und exzentrisch zueinander verschoben, so daß der Luftspalt einseitig gemäß Ziff. 6′ vergrößert und auf der anderen Seite gemäß Ziff. 6′′ verkleinert ist. Der eine, in der Zeichnung linke Arm des inneren Polringes 2 wird in den Rahmen 7 eingesteckt, wobei der innere Rahmenteil, der die Drehachse 11, oder die Achslager 14 trägt, in den Schlitz 10 zwischen den Armen des inneren Polringes 2 gelangt. Der äußere Teil dieses Rahmens wird dabei in den vergrößerten Luftspalt 6′ eingeführt. Hierbei werden die Polringe 1, 2 in ihrer Ebene weiter verschoben, wie es aus den Fig. 5 bis 7 hervorgeht und nachstehend noch näher erläutert wird.

Es empfiehlt sich bei dem in Fig. 4 dargestellten Beginn dieses Montagevorganges und "Einfädeln" des Rahmens, daß die innen gelegene Ecke 23 des den verkleinerten Luftspaltes 6′ bildenden Armes des äußeren Polringes 1 in die konkave Ausnehmung 24 des Endes des benachbarten Armes des inneren Polringes 2 eingreift. Dabei kann das "Einfädeln" des Rahmens durch Bewegen der beiden Polringe 1, 2 in einer Schlangenlinie etwa gemäß Pfeil 25 erfolgen.

Nachdem die Polringe 1, 2 in die Position gemäß Fig. 5 gelangt sind, werden sie in ihrer Ebene um 180° gedreht, bis sie über die Zwischenstellung gemäß Fig. 6 in die Betriebslage gemäß Fig. 7 gelangen. Hierbei ist der erläuterte Ausschnitt 22 von Vorteil, da durch ihn die äußeren Enden der Polringarme bei dem vorgenannten Drehvorgang hindurchtreten können, wodurch die Baugröße des Meßwerkträgers relativ klein gehalten werden kann.

In der Lage gemäß Fig. 7 werden die Befestigungsschrauben 19 durch Bohrungen des äußeren Polringes hindurchgesteckt und in den unteren Tragarm 13′′, bzw. daran befindliche Gewindestutzen 26 eingeschraubt. Dann werden die Magnete 3 zwischen die Flächen 8, 9 eingesetzt, wodurch das Magnetsystem formschlüssig gehalten ist. Dies kann zusätzlich noch kraftschlüssig dadurch erfolgen, daß die Magnete zwischen die Flächen 8, 9 eingepreßt werden, wodurch die beiden Polringe und die beiden Magnete fest miteinander verspannt werden. Für eine genaue Positionierung des äußeren Polringes und damit des Magnetsystems zum Meßwerkträger dienen die genannten Befestigungsschrauben 19.

Die zylindrischen Rundmagnete 3 haben je einen Schlitz 15. Die Magnete selber sind entsprechend den strichpunktiert eingezeichneten Linien 16 magnetisiert und zwar alternativ entweder beide in der horizontal, oder beide Magnete in der vertikal gezeichneten Achse 16. Dann werden sie mittels eines Schraubenziehers über die Schlitze 15 so gedreht, daß die Magnetrichtung wie die gestrichelt eingezeichnete Linie 17 verläuft. Die Drehung mittels der Schlitze 15 erlaubt ferner eine gewisse Korrektur der Linearisierung. Sollte in Sonderfällen eine nicht lineare Skala gewünscht sein, so kann durch Drehen eines der Magneten die Linearität auch unsymmetrisch eingestellt werden.

Es ist ersichtlich, daß mit dem vorgeschlagenen Verfahren in besonders einfacher Weise das Magnetsystem in die gewünschte Betriebslage bringbar ist und zwar unter Beibehaltung eines relativ kleinen Luftspaltes und ferner unter Beibehaltung der konstruktiven Merkmale und Vorteile, die zuvor erläutert wurden, wie geringe Baugröße, große Stabilität und großer Meßdrehwinkel.

Claims (5)

1. Meßwerk für Weitwinkel-Drehspulsysteme, bestehend aus einem Gestell mit beweglicher Spule und mit einem Meßwerkträger mit zwei Tragarmen, in denen die Spule über eine Achse oder über Achsstummel drehbar gelagert ist, einem inneren Polring und einem äußeren Polring, die in im Abstand voneinander befindliche Arme auslaufen und mit einem oder zwei Permanentmagneten derart, daß ein sich gegenseitig stützender Halt zwischen dem inneren und dem äußeren Polring über deren Arme gegeben ist, sowie der innere Polring einen Innenraum zur Aufnahme des inneren Teiles des Drehspulrahmens und dessen Drehachse, oder einen Innenraum zur Aufnahme des inneren Teiles des Drehspulrahmens ohne dessen Drehachse aufweist, daß der äußere Teil des Drehspulrahmens in einem kreisringförmigen Luftspalt zwischen dem inneren Polring und dem äußeren Polring verschwenkbar angeordnet ist, daß ferner die Arme beider Polringe entweder über Permanentmagnete oder unmittelbar miteinander einen Formschluß in der Art bilden, daß die Polringe zueinander in jeder Richtung einer Ebene zentriert und fest gehalten sind, die senkrecht zur Drehachse des Drehspulsystems verläuft, und daß beide Polringe derart geformt sind, daß sich in vorgenannter Stellung eine unveränderbare gleichmäßige Breite und Konzentrizität des Luftspaltes zwischen innerem und äußerem Polring ergibt, und daß der Innenraum des inneren Polringes über einen zwischen seinen Armen befindlichen schlitzartigen Zwischenraum von außen her zugängig ist, und daß die Breite des Zwischenraumes so bemessen ist, daß die bewegliche Spule mit ihrem inneren Teil ihres Rahmens und ihrer Drehachse oder mit ihrem inneren Teil ihres Rahmens ohne ihre Drehachse durch den Zwischenraum in den Innenraum des inneren Polringes bringbar ist, nach Patent 26 45 068 dadurch gekennzeichnet, daß die Tragarme (13′, 13′′) des Meßwerkträgers (13) bei eingebrachten und zentrisch zur Lagerachse (11) oder den Lagerachsstummeln angeordneten Polringen (1, 2) unabhängig von der jeweiligen Drehlage der Polringe zum Meßwerkträger über oder unter einer Teilfläche des äußeren Polringes (1) liegen und daß die ineinander gelegten Polringe (1, 2) im Verhältnis zueinander und zur Drehspule so dimensioniert sind, daß sie Öffnungen zum Aufschieben auf die bewegliche Drehspule bilden und in ihrer Ebene in die Betriebslage schieb- und drehbar sind.

2. Meßwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Polring (1) in der Betriebslage nahezu an der parallel zur Drehachse des Meßwerkes verlaufenden Rückwand (20) des Meßwerkträgers (13) anliegt und daß in der Rückwand (20) des Meßwerkträgers (13) ein fensterartiger Ausschnitt (22) vorgesehen ist, der bis zum unteren Tragarm (13′′), auf dem die Polringe (1, 2) aufliegen, des Meßwerkträgers (13) reicht und höher als die Dicke (d) der Polringe ist.

3. Verfahren zum Zusammenbau eines Meßwerkes nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei gemäß dem Hauptpatent (P 26 45 068) zunächst der Meßwerkträger mit der beweglichen Spule für sich fertig montiert, ausbalanciert und justiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß beide Polringe (1, 2) ineinandergelegt und exzentrisch zueinander verschoben werden, so daß einseitig an den Enden zweier Arme der Polringe eine Vergrößerung (6′) des Luftspaltes (6) erfolgt, daß anschließend ein Arm des inneren Polringes (2) in den Rahmen (7) der Drehspule eingesteckt wird, und daß dessen innerer Teil, an dem sich die Drehachse (11) oder Achsstummel und die Lager (14) befinden, in den Schlitz (10) zwischen den Armen des inneren Polringes gelangt und dessen äußerer Teil in den vergrößerten Luftspalt (6′) eingeführt wird, und daß beide Polringe (1, 2) in ihrer Ebene in die endgültige Betriebslage geschoben oder gedreht und dann mittels der Magnete (3) formschlüssig in der Betriebslage fixiert werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Polringe (1, 2) zunächst schräg in einem spitzen Winkel zur Rückwand (20) des Meßwerkträgers (30)zu dieser hingeschoben und danach in die endgültige Betriebslage gebracht werden.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß beim Verschieben der beiden Polringe (1, 2) exzentrisch zueinander und bei dem Einführen des Rahmens (7) die innen gelegene Ecke (23) des einen Armes des äußeren Polringes (1) in die konkave Ausnehmung (24) des benachbarten Armes des inneren Polringes (2) eingelegt wird.