DE3218969C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Spannbandinstrument der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Ein solches ist aus der DE-OS 19 18 545 bekannt. Es weist, wie an Spannbandinstrumenten üblich, eine Bewegungeinheit auf, die mittels Spannbändern zwischen oberen und unteren Spann-Federscheiben aufgehängt ist. Das Ausmaß der Auslenkung der Bewegungseinheit wird mittels Haltestücken begrenzt, die zwischen einander gegenüberliegenden und feststehenden Teilen ausgebildet sind, die hier zylindrisch ausgebildet sind. Bei diesem bekannten Spannbandinstrument ist das eine Ende jedes Spannbandes, dessen anderes Ende an der Bewegungseinheit befestigt ist, sowohl durch den Druchbruch des feststehenden Teils als auch durch die Innenseite des zylindrischen Haltestücks hindurchgeführt und an der Federscheibe befestigt. Nachteilig an diesem bekannten Spannbandinstrument ist es, daß das Einziehen der Spannbänder über die dafür vorgesehenen Durchbrüche nicht maschinell ausgeführt werden kann, sondern vielmehr einer aufwendigen Einfädel-Handarbeit bedarf.

Spannbandinstrumente, bei denen die Spannbänder durch Durchbrüche der feststehenden Teile und der Haltestücke hindurchgeführt und an den Spann-Federscheiben befestigt sind, sind beispielsweise aus der US-PS 40 19 137, der US-PS 35 86 976 und der deutschen Patentanmeldung 5 14 841 bekannt. Auch bei diesen Spannbandinstrumenten in das Einziehen der Spannbänder nicht maschinell ausführbar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Spannbandinstrument der eingangs genannten Art zu schaffen, das auch eine maschinelle Montage der Spannbänder erlaubt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Maßnahmen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Instrument sind also alle Durchbrüche, welche Spannbänder aufzunehmen haben, über eine Ausnehmung nach außen geöffnet, so daß das an den Enden von Maschinenteilen erfaßte Spannband leicht automatisch in die dafür vorgesehene Durchbrüche eingeführt werden kann.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Spannbandgeräts bzw. -meßinstruments mit Merkmalen nach der Erfindung,

Fig. 2A und 2B eine Aufsicht bzw. eine Seitenansicht eines Mechanismus des erfindungsgemäßen Spannbandgeräts,

Fig. 3 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Spannbandgeräts,

Fig. 4 einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen Schnitt längs der Linie A-A′ in Fig. 3,

Fig. 5 eine Aufsicht auf eine an einer Anschlußanordnung angebrachte Dreh- oder Schwingspule,

Fig. 6 eine Aufsicht auf ein Tragelement, an dem ein oberes Plättchen montiert ist,

Fig. 7 eine Vorderansicht des Tragelements, auf seine Stirnseite gesehen,

Fig. 8 eine Aufsicht auf das Tragelement mit daran angebrachten Teilen,

Fig. 9 eine Aufsicht auf eine zusammengesetzte Bewegungseinheit und

Fig. 10 einen in vergrößertem Maßstab gehaltenen Teilschnitt längs der Linie B-B′ in Fig. 9.

Fig. 1 veranschaulicht ein erfindungsgemäßes Spannbandgerät, das einen durchsichtigen Deckel 1 aus einem Kunststoff und mit abgeschrägten oberen Kanten und Ecken und einen schwarzen (undurchsichtigen) Sockel 2 aus Kunststoff aufweist, auf dem der Deckel 1 eingerastet ist. Deckel 1 und Sockel 2 bilden gemeinsam ein Gehäuse, in welchem der noch zu beschreibende Gerätemechanismus untergebracht ist.

Die Fig. 2A und 2B veranschaulichen den Mechanismus des Spannbandgeräts gemäß der Erfindung. Das Gerät besteht im wesentlichen aus einer Erregereinheit 100, einer Brückeneinheit 200 und einer Schwing- oder Bewegungseinheit 300, die zusammengebaut und im folgenden anhand von Fig. 3 im einzelnen erläutert sind.

Erregereinheit 100

Die Erregereinheit 100 umfaßt ein Joch 110 in Form einer Platte, einen halbringförmigen Kern 120 und zwei Dauermagnete 130, 140. Das Joch 110 ist mit einem dreieckigen Ausschnitt 111 und einem mit letzterem in Verbindung stehenden kreisförmigen Durchbruch 112 versehen. Die Dauermagnete 130, 140 sind am Joch 110 in den bei 130′, 140′ gestrichelt eingezeichneten Positionen montiert. Der Kern 120 ist auf die Dauermagnete 130, 140 aufgesetzt und an diesen mit Hilfe eines Klebmittels befestigt.

Brückeneinheit 200

Die Brückeneinheit 200 umfaßt eine Brücke 210, ein oberes und ein unteres Haltestück 220 bzw. 230 aus einem Isoliermaterial, wie Kunststoff, sowie eine obere und eine untere Spann-Federscheibe 240 bzw. 250 aus einem federnden Werkstoff. Die Brücke 210 weist einen zentral angeordneten und sich über einen Schlitz 212 nach außen öffnenden kreisförmigen Durchbruch 211 auf. Die U-profilförmig ausgebildete Brücke 210 weist zwei Schenkel 213, 214 auf, die in entsprechende Öffnungen 113, 114 im Joch 110 eingesetzt und an letzterem durch Stauchen befestigt sind. Das Haltestück 220 ist im wesentlichen sektorförmig und weist an seiner Rück- bzw. Unterseite einen angeformten zylindrischen Teil 223 auf, der gemäß Fig. 4 aus einem Teil 221 größeren Durchmessers und einem Teil 222 kleineren Durchmessers besteht. Außerdem weist das Haltestück 220 in seiner Randkante auf Abstand voneinander angeordnete Ausschnitte 224 auf. Eine Bohrung 223′ in dem zylindrischen Teil 223 steht mit der Außenseite des Haltestücks 220 über eine axial verlaufende Ausnehmung 225 in Verbindung. Das Haltestück 220 wird an der Brücke 210 so montiert, daß der Teil 221 größeren Durchmessers (Fig. 4) von oben her in die Bohrung 211 der Brücke 210 eingepreßt wird. Das untere Haltestück 230 besitzt dieselbe Konstruktion wie das obere Haltestück 220. Das Haltestück 230 weist einen zylindrischen Teil 233 mit einem Teil 231 größeren Durchmessers und einem Teil 232 kleineren Durchmessers auf, der zur Montage des Haltestücks 230 am Joch 110 von unten her in dessen Bohrung 112 eingepreßt wird. Von einer Bohrung 233′ in dem zyl. Teil 233 erstreckt sich eine Ausnehmung 235 nach außen.

Die Spann-Federscheibe 240 weist eine zentrale Zunge oder Lasche 241 mit einem abgebogenen Abschnitt 242 auf. Die Federscheibe 240 wird am Haltestück 220 durch Ultraschallschweißung so befestigt, daß der abgebogene Abschnitt 242 auf dem zylindrischen Teil 223 des Haltestücks 220 zu liegen kommt. Die untere Spann-Federscheibe 250 ist genauso geformt wie die obere Federscheibe 240, und sie wird am unteren Haltestück 230 befestigt.

Bewegungseinheit 300

Die Bewegungseinheit 300 umfaßt einen Zeiger 310, einen Zeigeranschluß 320, eine Dreh- oder Schwingspule 330, eine Anschlußanordnung 340, ein Tragelement 350, ein oberes und ein unteres Plättchen 360 bzw. 370 sowie ein Spannband 380. Der Zeigeranschluß 320 weist einen Sockel in Form eines halbzylindrischen Elements 321 aus einem Kunstharz auf, das obere und untere, halbkreisförmige Ausnehmungen 322, 323 und eine in einer flachen Fläche des Elements 321 ausgebildete zentrale Ausnehmung 324 aufweist. Von der flachen Fläche stehen zwei Arme 325, 326 parallel bzw. in entgegengesetzte Richtungen ab. An der Basis 321 sind ein Zeigeranschlußelement 327, mit dem der Zeiger 310 verbunden ist bzw. wird, sowie ein Anschluß 329 angeformt, an welchem ein Ausgleicharm 32′ angebracht ist: die Teile 327 und 329 erstrecken sich senkrecht zur flachen Fläche des Sockels 321. Die Dreh- oder Schwingspule 330 weist einen Spulenrahmen 331 aus Aluminium mit zwei angeformten Ansätzen 332, 333 auf. Die aus Kunstharz hergestellte Anschlußanordnung 340 weist zwei einander diagonal gegenüberstehende Anschlüsse oder Klemmen(stifte) 341, 342 auf. Der Spulenrahmen 331 ist an der Anschlußanordnung 340 in der Weise montiert, daß er an einen Körper 343 der Anschlußanordnung 340 angesetzt ist und die Ansätze 332, 333 auf die durch die gestrichelten Linien (Fig. 3) angedeutete Weise nach innen umgebogen sind. Um den Spulenrahmen 331 ist gemäß Fig. 5 eine (waagerecht liegende) Spule 344 herumgewickelt, deren Enden um die Anschlüsse 341 und 342 herumgeschlungen sind.

Das Tragelement 350 besteht aus einem Kunstharz und besitzt im wesentlichen die Form eines rechtwinkeligen Parallelepipeds. Es weist eine Längs-Stirnfläche 351 mit einer oberen und einer unteren halbkreisförmigen Ausnehmung 352 bzw. 353 auf (vgl. auch Fig. 6). Das obere Plättchen 360 sitzt die Form einer kreuzförmigen Platte aus einem leitenden Werkstoff und weist einen nach unten abgebogenen Arm 361 sowie einen anderen Arm 362 auf, der nach oben abgebogen ist und senkrecht zum Arm 361 verläuft. Das untere Plättchen 370 besitzt dieselbe Form wie das obere Plättchen 360. Letzteres ist durch Ultraschallschweißung am Tragelement 350 so befestigt, daß der abgebogene Arm 361 gemäß Fig. 6 an der Stirnfläche 351 des Tragelements 350 liegt, während das Plättchen 360 auf einer Oberseite des Tragelements 350 angeordnet ist. Das untere Plättchen 370 ist an einer Unterseite des Tragelements 350 so angeordnet, daß sein abgebogener Arm 371 dem Arm 261 des Plättchens 360 an der Stirnfläche des Tragelements 350 mit Abstand gegenübersteht. Fig. 7 zeigt in Vorderansicht die Stirnfläche 351 des Tragelements 350 mit an diesem angebrachten, oberen und unteren Plättchen 360 bzw. 370. Die Anschlußanordnung 340 mit dem an ihr montierten Spulenrahmen 331 und der auf letzteren aufgewickelten Spule 344 ist an einer von der Stirnfläche 351 abgewandten Fläche 356 des Tragelements 350 so befestigt, daß der am Tragelement 350 befestigten Plättchens 360 gehalten wird, während der andere Anschluß 342 gegen einen abgebogenen Arm 372 des Plättchens 370 in Anlage gehalten wird. Die Anschlüsse 341, 342 sind dabei an den abgebogenen Armen 362 bzw. 372 angelötet. Das Tragelement 350 mit den dran montierten Teilen ist in Fig. 8 in Aufsicht dargestellt.

Das Spannband kann aus verschiedenartigen Werkstoffen, z. B. PtNi, hergestellt sein. Da das erfindungsgemäße Gerät vergleichsweise dünn bzw. flach ist, muß das Spannband kurz sein, so daß es schlechte Dehnungs- bzw. Kriecheigenschaften (creeping characteristics) besitzt. Zur Verbesserung dieser Eigenschaften wird vorzugsweise ein metallischer Werkstoff verwendet, der als Hauptbetandteil Palladium (Pd) anstelle von PtNi enthält. Beim erfindungsgemäßen Spannbandgerät besteht das Spannband 380 hauptsächlich aus Palladium. Das Spannband 380 weist einen Endabschnitt auf, welcher den Schlitz 212 in der Brücke 210 sowie die Ausnehmung 225 im Haltestück 220 durchsetzt und in den Durchbruch 211 der Brücke 210 sowie in die Bohrung 223′ des oberen Haltestücks 220 eingesetzt ist. Das Außenende dieses Endabschnitts erstreckt sich längs des abgebogenen Abschnitts 242 der Federscheibe 240 und ist mit der Zunge 241 verlötet. Der andere Endabschnitt des Spannbandes 380 erstreckt sich durch den Ausschnitt 111 im Joch 110 sowie die Ausnehmung 235 im Haltestück 230 in den Durchbruch 112 im Joch 110 sowie in die Bohrung 233′ des unteren Haltestücks 230. Das Außenende dieses anderen Endabschnitts ist mit einer Zunge 251 der unteren Federscheibe 250 verlötet. Das Spannband 380 erstreckt sich somit unter einer vorbestimmten Zugspannung zwischen oberer und unterer Spannfederscheibe 240 bzw. 250.

Die Dreh- oder Schwingspule 230, die Anschlußanodnung 240 und das Tragelement 350 sind in diesem zusammengesetzten Zustand mit dem Zeigeranschluß 320 verbunden, so daß sie die Bewegungseinheit 300 bilden. Der Zusammenbau geschieht wie folgt: Das Tragelement 350 wird so angordnet, daß der abgebogene Arm 361 des Plättchens 360 sowie der abgebogene Arm 371 des Plättchens 370 an der Stirnfläche 351 des Tragelements 350 in Berührung mit dem Spannband 380 stehen, das zwischen oberer und unterer Federscheibe 240 bzw. 250 gestrafft bzw. gespannt gehalten wird. Sodann wird das Spannband 380 an den abgebogenen Armen 361, 371 angelötet. Danach wird das Spannband 380 zwischen den Armen 361, 371 durchgetrennt. Der Zeigeranschluß 320 wird mit dem Tragelement 350 in Berührung gebracht und durch Ultraschallschweißung mit ihm verbunden. Hierauf wird der Zeiger 310 am Zeigeranschlußteil 327 des Zeigeranschlusses 320 angebracht, worauf die Bewegungseinheit 300 vollständig zusammengebaut ist. Fig. 9 veranschaulicht die so zusammengesetzte Bewegungseinheit 300 in Aufsicht.

Wenn der Zeigeranschluß 320 und das Tragelement 350 miteinander verbunden sind, bilden deren oberen halbkreisförmigen Ausnehmungen 322, 352 gemeinsam eine kreisförmige Ausnehmung bzw. Aussparung 410 gemäß Fig. 9 und 10. Auf ähnliche Weise bilden die unteren halbkreisförmigen Ausnehmungen 323, 353 gemeinsam eine kreisförmige Aussparung 420 (in Fig. 9 nicht dargestellt). Der den kleineren Durchmesser besitzende bzw. dünnere Teil 222 des oberen Haltestücks 220 befindet sich in der oberen Aussparung 410, während der dünnere Teil 232 des unteren Haltestücks 230 in der unteren Aussparung 420 liegt. Diese beiden Teile 222, 232 sind dabei in einem bestimmten Abstand voneinander angeordnet.

Die Bewegungseinheit 300 ist unter dem Einfluß von Stößen oder Schwingungen axial und seitlich bzw. in Querrichtung auslenkbar. Die Größe der Axialverschiebung der Bewegungseinheit 300 wird durch einen Spalt oder Zwischenraum l₁ (Fig. 10) zwischen den Außenenden der dünneren Teile 222, 232 der Haltestücke 220 bzw. 230 und den flachen Bodenflächen der Aussparungen 410, 420 begrenzt. Die Größe der Querauslenkung der Bewegungseinheit 300 ist auf die Größe eines Spalts oder Zwischenraums l₂ zwischen den Umfangsflächen der dünneren Teile 222, 232 und den Innenwänden der Aussparungen 410, 420 begrenzt. Durch diese Anordnung wird ein Abscheren oder Ermüden des in die Spannbandteile 381, 382 getrennten Spannbands 380 vermieden.

Der Zusammenbau des erfindungsgemäßen Spannbandgeräts aus den vorstehend beschriebenen Bauteilen geschieht wie folgt:

• 1. Die Brücke 210 wird am Joch 100 montiert, und die Dauermagnete 130, 140 werden am Joch 100 in den Positionen 130′ bzw. 140′ angebracht, d. h. angeklebt.
• 2. Die obere Federscheibe 240 wird am oberen Haltestück 220 befestigt, worauf der den größeren Durchmesser besitzende bzw. dickere Teil 221 des Haltestücks 220 in den Durchbruch 211 in der Brücke 210 eingepreßt wird. Auf ähnliche Weise wird die untere Federscheibe 250 am unteren Haltestück 230 befestigt, worauf der dickere Teil 231 des Haltestücks 230 von der Unterseite des Jochs 110 her in den Durchbruch 112 eingepreßt wird.
• 3. Die Spannbandteile 381 und 382 werden an der oberen bzw. unteren Federscheibe 240 bzw. 250 durch Verlöten an der Zunge 241 bzw. 251 befestigt und zwischen diesen Federscheiben unter einer vorbestimmten Zugspannung gehalten.
• 4. Die Spule 344 wird um den Spulenrahmen 331 der Dreh- bzw. Schwingspule 330 herumgewickelt, an welchem die Anschlußanordnung 340 angebracht worden ist. Die Enden der Spule 344 werden um die Anschlüsse (Klemmenstifte) 341, 342 herumgewickelt.
• 5. Oberes und unteres Plättchen 360 bzw. 370 werden am Tragelement 350 befestigt.
• 6. Die Anschlußanordnung 340 wird mit dem Tragelement 350 verbunden, wobei die Anschlüsse 341, 342 an den Plättchen 360 bzw. 370 angelötet werden.
• 7. Das Spannband 380 wird an den abgebogenen Armen 361, 371 der Plättchen 360 bzw. 370 angelötet. Sodann wird das Spannband 380 zwischen den abgebogenen Armen 361, 371 abgeschnitten bzw. durchgetrennt.
• 8. Die flache Stirnfläche des Zeigeranschlusses 320 wird durch Ultraschallschweißung mit der Stirnfläche 351 des Tragelements 350 verbunden.
• 9. Der Kern 120 wird in den Schwingspulenrahmen 331 eingesetzt, worauf die Enden des Kerns 120 mit den Dauermagneten 130, 140 verbunden, z. B. verklebt werden.
• 10. Der Zeiger 310 wird mit dem Zeigeranschlußteil 327 des Zeigeranschlusses 320 verbunden.

Der auf die vorstehend beschriebene Weise zusammengesetzte Mechanismus des Spannbandgerätes ist in den Fig. 2A und 2B dargestellt. Der Mechanismus wird sodann in das aus dem Deckel 1 und dem Sockel 2 bestehende Gehäuse gemäß Fig. 1 eingesetzt.

Wenn ein zu messendes Eingangssignal an einer Eingangsklemme 31 (Fig. 1) angelegt wird, wird das Eingangssignal von der Federscheibe 240 zum oberen Teil des Spannbands 380, zur Spule 334, zum unteren Teil des Spannbands 380, zur Federscheibe 250 und zu einem Anschluß 32 übertragen. Die Bewegungseinheit 300 dreht sich dabei um das Spannband 380 über einen von der Größe des angelegten Eingangssignals abhängenden Winkelbetrag, so daß der Zeiger 310 die Größe des zu messenden Eingangssignals anzeigt.

Das bisherige Montageverfahren für ein solches Spannbandgerät besteht darin, daß das Spannband im voraus in einen oberen und einen unteren Teil unterteilt wird, diese Spannbandteile jeweils mittels Schlitzen in Halterungen oder dergleichen an letzteren befestigt werden und die anderen Enden der Spannbandteile über in Haltestücken und einer dieser tragenden Brücke vorgesehene Bohrungen an Spannfedern befestigt werden, so daß diese Spannbandteile mit einer Bewegungseinheit verbunden sind.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung wird dagegen das Spannband, das an einer oberen und einer unteren Federscheibe (als Spannfeder) befestigt ist und sich zwischen diesen Federscheiben erstreckt, an den am Tragelement, an welchem die Dreh- oder Schwingspule angebracht ist, montierten Plättchen angelötet und sodann zu zwei getrennten Spannbandteilen geschnitten, an denen dann der Zeigeranschluß mit an diesem angebrachtem Zeiger befestigt wird.

Das erfindungsgemäße Spannbandgerät bzw. -meßinstrument besitzt im Vergleich zu den bisherigen Konstruktionen die folgenden Vorteile:

• (a) Es ist nicht nötig, ein dünnes Spannband durch Schlitze hindurchzuziehen, so daß der gesamte Zusammenbauvorgang vereinfacht wird.
• (b) Oberer und unterer Spannbandteil brauchen nicht getrennt an einer Bewegungseinheit angelötet zu werden, wodurch die Zahl der Zusammenbauschritte verkleinert wird.
• (c) Das erfindungsgemäße Spannbandgerät kann auf maschinellem Wege automatisch zusammengebaut bzw. montiert werden.

Claims (4)

1. Spannbandinstrument mit zwei einander gegenüberliegenden und feststehenden Teilen (210, 110), die in Durchbrüchen (211, 112) Haltestücke (220, 230) und Spannfederscheiben (240, 250) tragen, an denen die Spannbandteile (381, 382) mit ihren äußeren Enden befestigt sind, während deren innere Enden an einer Bewegungseinheit (300) befestigt sind und diese halten und die Spannbandteile (381, 382) dabei durch Bohrungen (223′, 233′) in den Haltestücken (220, 230) verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß in den feststehenden Teilen (Brücke 210 und Jochplatte 110) und in den Haltestücken (220, 230) Ausnehmungen bzw. Schlitze (225, 235; 212, 111) ausgebildet sind, über welche die Durchbrüche (211, 112) und Bohrungen (223′, 233′) in diesen Teilen und Haltestücken von außen zum Einführen der Spannbandteile (381, 382) zugänglich sind.

2. Spannbandinstrument nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungseinheit (300) ein Tragelement (350) und einen Zeigeranschluß (320) aufweist, welche gemeinsam zwei kreisförmige Vertiefungen (410, 420) zur Aufnahme der zylindrischen Abschnitte (223, 233) der Haltestücke (220, 230) und zu deren Führung bei ihrer Drehbewegung bilden.

3. Spannbandinstrument nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Tragelement (350) und der Zeigeranschluß (320) jeweils Stirnflächen aufweisen, an denen sie miteinander verbunden sind, und daß die Spannbänder jeweils mit einem Ende zwischen diesen Stirnflächen an jeweils einem mit dem Tragelement (350) verbundenen Plättchen (360, 370) angelötet sind.

4. Spannbandinstrument nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (212, 111; 225, 235) dieselbe Ausrichtung aufweisen, wenn die feststehenden Teile (210, 110) und die Haltestücke (220, 230) bestimmungsgemäß zusammengesetzt sind.