DE7021087U - Rastvorrichtung. - Google Patents

Description

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HELMUT SCHROETER KLAUS LEHMANN

DIPL.-PHYS. DIPL.-ING. β MÜNCHEN 25 · LI POWSKYSTR. 10

sar-46 Sartorius-Werke GmbH, 54 Göttinnen 4.6.1970

Rastvorrichtung

Die Neuerung betrifft eine Vorrichtung zur erschütterungsfreien Rastung der Drehbewegung einer von Hand zu drehenden Achse mit einer vorgegebenen Anzahl RastStellungen, insbesondere einer Achse einer durch Drehbewegung einzustellenden Anzeige- oder Schaltervorrichtung z.B. e"ine& Meßgerätes.

Es ist bekannt, die Drehbewegung einer von Hand zu dr«=„enden Achse mit einer mechanischen Rastvorrichtung zu rasten. Diese kann beispielsweise mit einer gezahnten Rastscheioo und einer in die Zahnung einrastenden, mit einer Feder versehenen Klinke oder auch mit federnd an eine mit Vertiefungen versehene Rastscheibe gedruckten Kugeln arbeiten. Durch die Drehung der Achse wirkt die Rastscheibe auf den einzurastenden Mechanismus derart ein, daß dieser aus seiner jeweiligen Raststellung herausbewegt wird und die Weiterdrehung der Achse ermöglicht.

Die Rastung der Drehbewegung einer von Hand zu Achse ist vielfach in Meßgeräten erforderlich, tu

weise einen Schalter mit verschiedenen Schaltstellungen zu betätigen oder eine Anzeigevorrichtung auf einen Meßmechanismus einzustellen. Beispielsweise sind sog. yein- und Präzisionswaagen mit einer Mikrometer einstellt^ aus-

Ptwnroc München 1679 41 · Denude Bmk München Konto 70/57369 ·'telegAmine: Schroepac München · Telefon: (0811) '89

gerüstet, nit der in einem Anzeigefeld außer der unmittelbaren Ablesung eines direkt durch den V/ägevorgang erhaltenen und meist durch Projektion angezeigten Grobwertes auch die Einstellung eines Peinwertes mit Ziffernrollen möglich ist, die bei der Mikrometereinstellung auf einer Achse mitgedreht werden und an einem Skalenfenster vorbeilaufen. Die Einstellung einer derartigen Anzeigevorrichtung kann nun bis zu einem Punkt führen, bei dem ein Zwischenwert zweier Ziffern im Skalenfenster erscheint. Dabei muß die Bedienungsperson entscheiden, welche der beiden Ziffern als Meßergebnis gelten soll. Da der bei dieser Entscheidung auftretende Fehler durch den Stellenwert der mit der Mikrometer eins teilung eingestellten Ziffer bestimmt ist, fällt er bei einem Präzisionsinstrument mit hoher Stellenzahl des Meßergebnisses nicht ins Gewicht und ist vernachlässigbar gering.

Zur Vermeidung des Erscheinens eines Zwischenwertes im Skalenfenster bei der Digitalablesung kann eine Rastvorrichtung an der Drehachse der Mikrometer einrichtung vorgesehen werden, die eine Einstellung der Ziffernrolle zwischen zwei Ziffern verhindert. Bei allen rein mechanischen RastVorrichtungen sind erhebliche Kraftwirkungen zur Überwindung der Rastwirkung erforderlich, und während der Achsendrehung werden Schaltgeräusche erzeugt, die durch den Rastmechanismus und dessen Einrasten verursacht werden. Außerdem sind damit Erschütterungen des gesamten mit der Rastung arbeitenden Gerätes verbunden.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Rastung einer von Hand zu drehenden Achse zu schaffen, die leichtgängig ist, erschütterungsfrei arbeitet und kein Geräusch verursacht, so daß sie auch in hochempfindlichen Meß- und Anzeigegeräten eingesetzt werden -kann.

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Exne Vorrichtung der eingangs genannten Art ist zur Lösung dieser Aufgabe nach der Neuerung derart ausgebildet, daß ein auf der Achse vorgesehener und mit ihr drehbarer erster Träger in einer senkrecht zur Achse liegenden ersten Ebene auf einem mit der Achse konzentrischen ICreia eine erste Anzahl Magnete aufweist, der eine zweite Anzahl an einem ortsfest angeordneten zweiten Träger in einer zweiten, zur ersten Ebene parallelen Ebene befestigter Magnete gegenübersteht. Bei dieser Vorrichtung bewirken die an ihren Trägern befestigten Magnete eine Rastung dadurch, daß sie sich entweder gegenseitig abstoßen oder Anziehen. Auf diese Weise ist es möglich, den ersten Träger mit der Achse gegenüber dem zweiten Träger zu verdrehen und ohne gegenseitige Berührung beider Elemente und damit ohne Geräusch oder Erschütterung eine Rastwirkung zu erzielen.

Die Vorrichtung nach der Neuerung hat den besonderen Vorteil, daß die Raststärke, also die Kraft, mit der sich beide Magnetträger in einer Raststellung gegenseitig festhalten, von der jeweils vorhandenen Anzahl der Magnete abhängig ist. Ist die Vorrichtung beispielsweise derart ausgebildet, daß auf einem der Träger eine mindestens der Anzahl vorgegebener Raststellungen entsprechende Anzahl Magnete, auf dem anderen Träger mindestens ein Magnet vorgesehen ist, so ergibt sich für jede Raststellung eine Raststärke, die der Kraftwir±cung zwischen jeweils zwei sich gegenüberstehenden Magneten entspricht. Wird iie Anzahl der Magnete auf dem anderen Träger erhöht, so vergrößert sich entsprechend auch die RaststärZ^e, da dann mehrere Magnetpaare vorhanden sind, deren Einzelmagnete sich gegenüt ^stehen und deren Kraftwirkungen sich. addieren. Diese Ausführung der Neuerung ermöglicht also eine genaue Anpassung an d_ erschiedensten Verhältnisse.

Die beiden Träger können in weiterer Ausbildung der Neuerang vorteilhaft mit den Magneten auch derart "versehen sein, daß

die Anzahl der Magnete auf dem ersten Träger mit der Anzahl der Magnete auf dem zwei ' ^n Imager übereinstimmt und der Anzahl vorgegebener Eastsi^Iltmgen entspricht. Dadurch wird gleichfalls eine Rastwirkung jeweils zwischen zwei ~ ngleichnamigen, einander gegenüberstehenden Magnetpolen erz^ :1t. Die Anzahl der Raststellungen ergibt sich wieder aus aer Anzahl der Magnete auf einem Träger, wenn sich in jeder Stellung des beweglichen Trägers ungleichnamige Magnetpole gegenüberstehen.

Eine Rastvorrichtung nach der Neuerung kann auch, derart ausgebildet sein, daß die Anzahl der Magnete auf dem ersten Träger mit der Anzahl der Magnete auf dem zweiten Träger übereinstimmt und der doppelten Anzahl vorgegebener Rast stellungen entspricht und daß die Magnete auf ihren Trägern mit wechselnder Polarität angeordnet sind. Dadurch ergibt sich eine verbesserte Rastwirkung, denn bei der Drehung des beweglichen ersten Trägers relativ zum zweiten Träger werden nicht nur ungleichnamige Magnetpole voneinander angezogen, sondern zwischen den einzelnen Raststellungen erfolgt jeweils auch eine Abstoßung gleichnamiger Magnetpole, so daß die jeweils erreichte Raststellung eindeutig definiert und festgelegt und damit genauer wiederholbar ist.

Eine ähnliche Wirkung ergibt sich auch, wenn gemäß einer anderen Ausführungsform einer Rastvorrichtung nach der Neuerung auf einem der Träger die doppelte Anzahl Magnete als auf dem anderen vorgesehen ist und wenn diese Magnete mit wechselnder Polarität, die des anderen Trägers mit übereinstimmender Polarität in regelmäßigem Abstand auf ihrem jeweiligen Kreis angeordnet sind. Die RastStellungen werden .dann durch einander gegenüberstehende ungleichnamige Magnetpole erzeugt, wobei der Übergang von einer Raststellung zur anderen durch den Vorbeilauf der Magnetpole

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des einen Trägers an den ihnen glr-lr' .nam?" gen Magnetpolen des anderen Trägers gehemmt wird.

Eine neuerungsgemäße Vorrichtung kann ferner derart ausgebildet sein, daß die ortsfeste Anordnung des zweiten Trägers durch eine verstellbare Halterung in Richtung der Achse relativ zum ersten Träger einstellbar ist. Dadurch ist es möglich, den Abstand der Magnete des einen Trägers zu den Magneten des anderen Trägers zu ändern und damit gleichfalls die Rastwirkung den jeweiligen Erfordernissen anzupassen.

Die Träger können kreisrunde Scheiben gleichen Durchmessers sein, an deren Umfang die Magnete vorgesehen sind, oder die Vorrichtung kann so getroffen sein, daß der erste Träger eine kreisrunde Scheibe mit an ihrem Umfang vorgesehenen Magneten und der zweite Träger ein zur Scheibe konzentrischer Ring mit an seiner Innenfläche vorgesehenen Magneten ist. Entsprechend diesen beiden Anordnungen der Träger zueinander können auch verschiedene Anordnungen der Magnete zueinander verwirklicht werden, nämlich mit zueinander und zur Drehachse parallelen und mit zur Drehachse radialen Magneten.

Die Neuerung wird im folgenden an Hand in den Figuren dargestellter Ausführungsbeispiele beschrieben. Es zeigen:

1 eine gemäß der Neuerung ausgebildete Rastvorrichtung für eine auf einer Achse zu drehende Ziffernrolle,

2a und b eine Seitenansicht zweier in einer Vorrichtung

gemäß Fig. 1 verwendbarer Magnetträger,

Fig. 5a und b eine Seitenansicht zweier in einer Vorrichtung gemäß Fig. 1 verwendbarer Magnetträger mit einer gegenüber der Anzahl der Raststellungen

doppelten Anzahl der ^TlIa_e. - f mindestens

einem Magnetträger, JL , 4 eins konzentrische Anorununö iier Magnett-räger

mit zueinander und zur Drehachse parallelen

Magneten,
Fig. 5 eine Anordnung der Magnetträger mit zueinander

parallelen und zur Drehachse radialen Magneten

und
Fig. 6 eine konzentrische Anordnung von Magnetträgern

mit zur Drehachse radialen Magneten.

In Fig. 1 ist eine gemäß der Neuerung ausgebildete Rastvorrichtung dargestellt. Sie ist auf der Grundplatte 1 eines nicht näher dargestellten Gerätes teilweise mit einer Halterung 6, 7 befestigt, und ihre Drehachse 4 ist durch einen hochgezogenen Teil 5 der Grundplatte 1 und einen Gehäuseteil 2, beispielsweise eine Frontplatte, hindurchgeführt. Auf der Außenseite des Gehäuses ist sie mit einem Drehknopf 3 versehen., mit dem sie von Hand gedreht werden kann. An ihrem anderen Ende ist eine Ziffernrolle vorgesehen, die an einem nicht dargestellten Skalenfenster des Gerätes derart vor "be ige dreht wird, daß ihre Ziffern nacheinander im Skalenfenster erscheinen und abgelesen werden können. Eine Drehung der Achse 4 mit dem Knopf 3 bewirkt eine entsprechende Drehung der Ziffernrolle in Kopplung mit einem nicht dargestellten Meßmechanismus, "beispielsweise einer Mikrometervorrichtung.

Auf der Achse 4 ist ferner ein Träger 8 für Magnete 9 "befestigt. Dieser Träger hat die ."Form einer kreisrunden Scheibe, an deren Umfang kle ie Stabmagnete 9 parallel zur Achse 4 angeordnet sind. Ein dem Träger 8 entsprechender weiterer Träger 10 ist mit Abstand zum Träger 8 mit der Halterung 6, 7 an der Grundplatte 1 des Gerätes be-

festigt, und die Achse 4 ist durch ihn. Mndurungeführt. Er hat gleichfalls die Pona einer kreisrunden Scheibe -und ist an seinem "umfang mit Staomagneten 11 versehen, die parallel zur Achse 4 angeordnet sind. Beide Scheiben haben gleiche Abmessungen, so daß sich die Magnete 9 und 11 mit ihren Polflächen gegenüberstehen. Der Abstand beider Scheiben 8 und 10 kann durch """arschieben der Halterung und Anordnung der Befestigungsschraube 7 in einem Schlitz des Halte element es 5 variiert werden, um die Stärke der mit beiden Magnet scheiben erzielten Bastung zu verändern.

Die Punktion der in Pig. 1 dargestellten testvorrichtung läßt sich leicht an Hand der in Pig. 2a und b gezeigten Ansichten der beiden Träger 28 und 20 für die Magnete 29 und 21 verstehen. Die Magnete 29 bzw. 21 sind auf der jeweiligen Scheibe 28 bzw. 20 derart angeordr-i?.+_e daß sich in einer beliebigen Raststellung beider Scheiben zueinander stets Ungleichnamige Magnetpole gegenüberstehen. Demgemäß sind also die Magnete einer jeden Scheibe mit untereinander gleicher Polarität angeordnet. Eine Drehung der Achse 4 in der in Pig. I gezeigten Vorrichtung in beliebiger Richtung bewirkt eine Verlagerung der in der Raststellung einander gegenüberstehenden Magrete derar+, daß durch die Magnetfelder eine Kraftwirkung gegen die Drehung ausgeübt wird, die zwischen jeweils zwei Raststellungen überwunden werden muß, um eine die nächste Raststellung fixierende Kraftwirkung zweier Magnete aufeinander hervorzurufen. Die Magnete der in Pig. 2a gezeigten Scheiben stimmen in ihrer Anzahl überein, so daß die bei einer Drehung der Achse 4 hervorgerufene Rückstell- oder Vorstellkraft zweier einander gegenüberstehender Magnete entsprechend vervielfacht vorhanden ist. Andererseits ist es gemäß Pig. 2b auch möglich, auf der Scheibe 28 lediglich einen Magneten 29 vorzusehen. Auch dann ergibt sich für jede

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vorgegebene Raststellung eine Rastwirkung, die jedoch der Kraft zwischen zwei Magneten 21 und 29 entspricht. Ebenso kann auch ein Zv/ischenwert der Rastwirkungen der in Pig. 2a und b gezeigten Anordnungen verwirklicht werden, wenn die Anzahl der Magnete auf der Scheibe 28 erhöht wird.

Die beiden Träger 28 und 20 für die Magnete 29 und 21 können beispielsv/eise aus einem Kunstscoff bestehen und enthalten die Magnete in an ihrem Umfang vorgesehenen Aussparungen. Die Anzahl der Magnete entspricht der vorgegebenen Anzahl Raststellungen, so daß bei z.B. zehn vorgegebenen Raststellungen, die über eine Umdrehung der zugehörigen Achse verteilt sein sollen, für jede Scheibe 28 bzw. 20 jeweils zehn Magnete erforderlich sind, die zueinander jeweils eine Winkelstellung von 36° haben.

In Pig. 3a und b sind zwei Träger 38 und 30 für Magnete 39 und 31 dargestellt, die gleichfalls als kreisrunde Scheiben ausgebildet sind. Die Magnete 39 bzw. 31 sind jedoch jeweils mit wechselnder Polarität angeordnet, und ihre Anzahl entspricht auf mindestens einer Scheibe der doppelten Anzahl vorgegebener Raststellungen. Werden diese beiden Magnetträger in einer Rastvorrichtung einander gegenüberstehend angeordnet, so ergibt sich eine verbesserte Rastwirkung dadurch, daß bei Drehung des bev/eglichen Magnetträgers 38 von einer Raststellung in die andere neben der bereits für die in Pig. 2 gezeigte Anordnung beschriebenen Wirkung zwischen beiden Raststellungen eine Abstoßung gleichnamiger Magnetpole auftritt. Dadurch werden die beschriebenen Kraftwirkungen durch Abstoßungskräfte unterstützt. Ähnlich der Anordnung nach Pig. 2a stimmen die in Pig. 3a gezeigten Anzahlen der Magnete auf beiden Scheiben 30.und 38 überein. Es ist jedoch gemäß Pig. 3b auch möglich, auf der Scheibe

38 "beispielsweise nur dr^i Magnete vorzusehen, die mit wechselnder Polarität angeordnet sind. Dabei stellt sich wieder eine andere Rastwirkung ein, die durch Änderung der Magnetzahl auf der Scheibe 38 variiert werden kann.

Pig. 4 zeigt eine konzentrische Anordnung der beiden Magnetträger 48 und 40. Der mit der Achse 4 bewegliche Magnetträger 48 ist entsprechend dem in Pig. I gezeigten Magnetträger 8 ausgebildet und auf seinem Umfang mit den Stabmagneten 49 versehen. Als zweiter Magnetträger ist ein Ring 40 vorgesehen, der auf seiner Innenfläche die Magnete 41 trägt. Der Ring 40 kann mit einer Halterung ähnlich wie die in Pig. I gezeigte Anordnung auf einer Grundplatte verschiebbar befestigt sein. Bei dieser Anordnung der Magnetträger wird bei Drehung der Achse 44 gleichfalls eine Rastung erzielt, die durch die sich jewt'ls gegenüberstehenden und anziehenden Magnete 49 und 41 ve xsacht wird. Die Magnete beider Träger sind mit für jeden Träger gleichbleibender Polarität angeordnet, beide Träger stehen jedoch derart zueinander, daß jeweils ungleichnamige Magnetpole nebeneinander liegen und eine Anziehungswirkung auftritt.

In Pig. 5 ist eine Anordnung zweier Magnetträger dargestellt, die aus zwei einander gegenüberstehenden kreisrunden Scheiben 58 und 50 bestehen. Beide Scheiben 58 und 50 sind auf ihrem Umfang mit Stabmagneten 59 und 51 versehen, die jedoch nicht parallel, sondern radial zur Drehachse 54 angeordnet sind. Hinsichtlich ihrer Wirkung aufeinander gelten die im Zusammenhang mit Pig. 4 gemachten Ausführungen.

Pig. 6 zeigt eine weitere Anordnung zweier MagnetträgeT 68 und 60, die aus einer kreisrunden und auf der Achse 64 Deweglichen Scheibe 68 und einem dazu konzentrischen, ortsfesten Ring 60 besteht. Die Magnete 69 und 61 sind auf beiden Trägern radial zur Achse 64 angeordnet. Ihre Wirkung aufeinander entspricht der an Hand von Pig. I beschriebenen.

V/ie die in Pig. 1 dargestellte Rastvorrichtung können auch die Auoführungaformen gemäß Pig. 4, 5 und 6 mit einer gegenüber der vorgegebenen Anzahl RastStellungen doppelten Magnet zahl auf ,jedem Magnetträger versehen sein, um die Rastwirkung in der für die Anordnung gemäß Fig. 1 beschriebenen Weise zu verbessern. Eine ähnliche Wirkung läßt sich erzielen, wenn auf dem einen Träger die doppelte Anzahl Magnete des anderen Trägers vorgesehen ist. Wenn die Magnete des einen Trägers mit wechselnder Polarität, die des zweiten Trägers mit untereinander ubereinstimniender Polarität in regelmäßigem Abstand auf ihrem jeweiligen Kreis angeordnet sind, ergibt sich bei der Bewegung des einen Trägers von einer Raststellung zur anderen zunächst eine Hemmung der Drehbewegung, die durch die Abstoßungswirkung des auf dem ersten Träger zwischen zwei Raststellungen liegenden Magneten unterstützt wird. Bei der Bewegung des jeweiligen Magneten des zweiten Trägers an dem zwischen zv/ei Raststellungen liegenden Magneten des ersten Trägers vorbei tritt dann eine Abstoßungswirkung in Drehrichtung auf, die den beweglichen Träger in die nächste Raststellung treibt, welche wieder durch zwei ungleichnamige Magnetpole fixiert ist.

Claims (13)

1. - 11 Sch utzanspr ache

   Vorrichtung zur erschutterungsfrr tung der Dreh- --■ .'igung einer von Hand zu drehenden '-. j einer vorgefjvjenen Anzanl Raststellu igen, insbescnde^ einer Achse einerdurch Drehbewegung einzustellenden Anzeige- oder Schalter-Vorrichtung z.B, eines Meßgeräte.-, dpiurch gekennzeichnet, daß ein auf der Achse (4) vorgesehener und mit ihr drehbarer erster Träger (8) in einer senkrecht zur Achse (4) liegenden ersten 3be.it auf einen mit der Achse (4) konzentrischen Kreis eine erste Anzahl Magnete (9) aufweist, der eine zweite Anzalil an einem ortsfest angeordneten zweiten Träger (10) in einer zweiten, zur ersten Ebene parallelen Ebene befestigter Magnete (11) gegenübersteht«,
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem (20) der Träger (20, 28) eine mindestens der Anzahl vorgegebener Raststellungen entsprechende Anzahl Magnete (21), auf dem anderen Träger (28) mindestens ein Magnet (29) vorgesehen ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Magnete (9) auf dem ersten Träger (8) mit der Anzahl der Magnete (11) auf dem. zweiten Träger (10) übereinstimmt und der Anzahl vorgegebener Raststellungen entspricht.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Magnete (9) auf dem ersten Träger (8) mit der Anzahl der Magnete (11) auf dem zweiten Träger (10) übereinstimmt und der doppelten Anzahl vorgegebener Raststellungen entspricht und daß die Magnete (9, 11) auf ihren Trägern (ⁿ. 10) mit wechselnder Polarität angeordnet sind.

   - 12 -
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf einen der träger (8, 10) die doppelte Anzahl Magnete (9, 11) als auf dem anderen vorgesehen ist und daß diese Magnete (9 bzw. 11) mit "wechselnder Polarität, die des anderen Trägers (8 bzw. 10) mit übereinstimmender Polarität in regelmäßigem Abstand auf ihrem jeweiligen Kreis angeordnet sind.
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete v9) des ersten Trägers (8) und die Magnete (11) des zweiten Trägers (10) einander mit ihren PoIflachen gegenüberstehen.
7. 7. Vorricntung nach Anspruch 2, 3 oder 5_f dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete (9) des ersten Trägers (8) zu den Magneten (11) des zweiten Trägers (10) parallel angeordnet sind.
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarität der Magnete (9) des ersten Trägers (8) der Polarität der Magnete (11) des zweiten Trägers (10) entgegengesetzt ist.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete (9» 11) parallel zur Achse (4) angeordnet sind. " ·
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete (9, 11) radial zur Achse (4) angeordnet sind.
11. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die ortsfeste Anordnung des zweiten Trägers (10) durch eine verstellbare Halterung (6, 7) in

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    Richtung der Achse (4) relativ zum ersten Träger (8) einstellbar ist.
12. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 "bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die "rager (S, IC) krcicrundo Scheiben gleichen Durchmessers sind, an deren Umfang die Magnete (9, H) vorgesehen sind.
13. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Träger (8) eine kreisrunde Scheibe mit an ihrem Umfang vorgesehenen Magneten (9) und der zweite Träger (10) ein zur Scheibe (8) konzentrischer größerer Ring mit in seiner Innenfläche vorgesehenen Magneten (11) ist«