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Verfabren zur Anzeige von Bewegungsvorgängen In der Praxis kommt es
häufig vor, daß man gezwungen ist, Bewegungsvorgänge zu messen oder selbsttätig
zu regeln oder anzuzeigen. Am häufigsten tritt dieser Fall bei rotierenden Maschinenteilen
auf. Bisher wurden für die Kontrolle solcher Bewegungsvorgänge Umdrehungsanzeiger
verwendet, bei welchen an den rotierenden Teilen selbst eine stromerzeugende Einrichtung
angeordnet ist, wie es z. B. bei der Anzeige von Bewegungsvorgängen durch Frequenzmesser
oder für die Messung von Umdrehungszahlen durch geeignete Spannungsmesser Voraussetzung
ist.
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Dort, wo die Entfernung zwischen dem Ableseort und der zu messenden
Welle nicht zu groß ist, finden auch bewegliche Wellen Anwendung, wie z. B. bei
Fahrzeugen. In manchen Fällen, besonders in solchen, bei denen es auf die Regelung
von Bewegungsvorgängen ankommt, sieht man von der elektrischen Übertragung ab und
bedient sich des Fliehkraftreglers oder eines Anzeigeinstrumentes, das nach dem
Fliehkraftprinzip arbeitet.
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Alle vorgenannten Einrichtungen benötigen jedoch bewegliche, der
Abnutzung und Wartung unterliegende Teile, und deshalb müssen diese Teile bei geringer
Umdrehungszahl groß sein, damit die für die Fernanzeige benötigten Energien erreicht
werden. Die machstehentd beschriebene Erfindung vermeidet alle diese Nachteile dadurch,
daß sie für die Anzeige des Bewegungsvorganges einen Umschaltkontakt an dem bewegten
Teil vorsieht, der durch einen Nocken auf dem bewegten Teil gesteuert wird. Für
die Regelung des Bewegungsvorganges sieht die Erfindung mehrere Umschaltkontakte
vor, die durch einen oder mehrere Nocken auf dem beweglichen Teil gesteuert werden.
Der sich bewegende
Teil kann auch unabhängig von der Regelaufgabe,
lediglich, wenn die Aufgabe der Bewegungsanzeige vorliegt, mit mehreren Nok-Iien
versehen sein, ohne daß sich hierdurch dessen Abmessungen zu verändern brauchen.
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Durch den oder die gesteuerten Kontakte werden nach der Erfindung
eine oder mehrere Spulen nelbst parallel geschaltetem Kondensator (Kondensatoren)
periodisch an Spannung gelegt und abgeschaltet. Außerdem werden Lade- und strombegrenzende
Widerstände angewendet. Die Kondensatoren und die Magnetspulen können räumlich von
der Nockenanordnung getrennt werden. und es kann auch die Nockenanordnung in einer
kleinen Apparatur mit den Kondensatoren und Spulen zusammengebaut werden. so daß
man eine ähnliche Einrichtung wie ein Handtachometer erhält. Die Wirkung der einfachsten
Anordnung gemäß der Erfindung läßt sich am besten an Hand der beiliegenden Abbildungen
erläutern.
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In den Abbildungen sind mit h: der oder die Kontakte bezeichnet,
deren Steuerung durch einen Nocken N oder eine ähnlich wirkende Einrichtung geschieht.
C¹ und C sind Kondensatoren. wohei der Kondensator C eine kleinere Kapazität aufweisen
kann als der Kondensator C'. R stellt die Spule eines oder mehrerer hintereinandergeschalteter
Magneten, z. B. eines Relais oder anderer Steuerapparate, dar.
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Die Abb. I und 2 zeigen die erfindungsgemäße Einrichtung in verschiedenen
Stellungen. Es geben dabei die Abb. ia und 2a die rein schematischen Schaltungsbilder
wieder, wobei es vollkommen offen bleibt, wodurch der Kontakt K in die gezeichneten
Lagen gekommen ist. Die Abb. I titid 2 geben darüber hinaus an, wie die Kontaktschließungen
und -öffnungen durch den Nocken N eines sich drehenden Teiles zustande gekommen
sind.
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In der Abb. 2 bzw. 2a beginnt die Maschine gerade aus der Grundstellung
zu laufen, die aus den Abb. 1 und ia a ersichtlich ist. Bei Stillstand des den Nocken
tragenden beweglichen Teiles sind zwei Möglichkeiten denkbar. Es kann, wie in der
Abli. I dargestellt. der Nocken mit dem beweglichen Teil des Kontaktes JC, der Schaltzunge,
außer Rerührung sein, und es kann, wie in Abb. 2 dargestellt, der Nocken die Schaltzunge
ge rade berühren. In beiden Fällen muß der Stillstand des beweglichen Teiles in
iragendeiner Weise angezeigt werden, während eine andere Anzeige zu erfolgen baut,
wenn der zu überwachende Teil sich bewegt. Diese andere Anzeigemöglichkeit ist dadurch
gegeben, daß die Spule R dauernd vom Strom durchflossen wird.
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Begiiint beispielsweise gemäß Abb. 2 die Maschine aus ihrer Grundstellung
gemäß Abb. 1 heraus zu laufen. so wird bei Smschaltung des Kontaktes die in dem
aufgcladenen Kondensator C¹ vorhandene Energie sowohl den Kondensator C aufladen
als auch Strom durch die Spule R schicken. Schaltet der Kontakt K wieder in die
Grundstellung der Al)b. I zurück. so lädt der Kondensator sich erneut auf. Zwischendurch
bleibt alter die Spule R trotzdem weiterhin vom Strom durchflossen. weil der Kondensator
C- noch Energie abgibt. Bevor die Energie in C- verbraucht ist, hat der kontakt
K. unter der Voraussetzung, daß der zu überwachende Teil sich noch bewegt. schon
wieder umgeschaltet. so daß C² neue Energie von C¹ zufließt.
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Bei Bewegung des zu überwachenden Teiles wird also die Spule dauernd
rom Strom durchflossen, sie kann daher für eine Bewegungsanzeige oder Bewegungsregulierung
verwendet werden.
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Erst dann, wenn der Kontakt so langsam umschaltet, daß der Kondensator
C- sich il der Stellung der Abb. I ganz entladen kann. bevor eine neue Aufladung
stattfindet, wird die Spule zwischenzeitlich nicht vom Strom durchflossen. In diesem
Falle kann der Alagnet seine Tätigkeit aufgeben, und es erfolgt eine Anzeige. trotzdem
der Machinenteil sich noch bewegt. Es zeigt sich also. daß es bei entsprechender
elektrisch oder mechanischer Bemessung gelingt, die Einrichtung erst bei einer bestimmten
Schnelligkeit der Bewegung ansprechen zu lassen. Durch zwei derartige Anordnungen,
liei denen die eine bei einer Geschwindigkeit von v¹, die andere dagegen erst hei
einer Geschwindigkeit von v- anspricht. läßt sich also eine feste Regelung innerhalb,
eines vorher bestimmten Geschwindigkeitsbereiches erreichen.
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Dasselbe läßt sich auch erreichen, wenn der Anordnung nach Abb. 1
zwei Magnetspulen verschiedenen Charakters parallel geschaltet werden, oder man
bei gleichen Alagneter diesen verschiedene Wicklungen gibt oder bei gleichen Wicklungen
verschiedene Widerstände vorschaltet. so daß die Spulen hei verschiedenen Spannungen
ansprechen und verschiedenen Energiebedarf halten.
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Es ist möglich. entweder den Zustand nach Abb. r oder den nach Alib.
2 unabhängig voneinander länger oder kürzer herbeizuführen.
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Hierzu ist mir nötig, die Läiige des Nockens im Verhältnis zum übrigen
Umfang der Welle beliel)ig zu machen, woraufhin die hiervon gesteuerte Kontaktstellung
sich mehr oder weniger in dem Zustand nach Abb. r und 2 befinden wird. Es lassen
sich ferner unter Verwendung der Lade- und Entladecharakteristiken der Kondensatoren
jeweils Zustände hervorrufen, die mir zur Folge haben. daß
erst
von einer bestimmten Geschwindigkeit der Bewegung an ein genügend starker Strom
durch eine Spule fließt, um eine dauernde Wirkung an dieser Spule hervorzurufen.
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Die Abb. 3; schließt sich an die vereinfiaclhte Ausführungsform der
Abb. I und 2 an. Sie unterscheidet sich insofern von ihnen, als sie noch einen den
Kontakt K in seiner dargestellten Lage üerbrüdenden Auf,ladewiderstand W² für den
Kondensator C² enthält und einen Widerstand W1 zur besseren Angleichung von W2 und
R und damit zum Zweeke eines geringeren Energieentzuges.
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Solange der Kontakt so liegt, daß der Kondensator C¹ unter Spannung
steht, sind über den Widerstand W2 der Kondensator C2 und die Spule R leitend mit
Ct verbunden. Der Strom, der über den Widerstand W² dem Kondensator C2 zugeführt
wird, reicht aber nicht aus, den Kondensator C2 voll aufzuladen oder der Spule R
für sich allein genügend Betriebsstrom zuzufiihren. Schaltet dagegen der Kontakt
K um und stellt er die unmittelbare Verbindung zwischen C¹, C und R her, so wird
C schneller aufgeladen. Dadurch - erreicht man, daß R für längere Zeit einen Betriebsstrom
erhält, da der Energieentzug, den R bei C bewirkt, zum Teil durch den über den Widerstand
W fließenden Strom wieder ausgeglichen wird.
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In den Abb. 4 und 5 sind Ausführungsbeispiele gezeigt, bei denen
der Magnet im Gegensatz zu dem bisher angeführten Beispiel bei Stillstand des zu
überwachenden Teiles immer angezogen, dagegen bei Einsetzen der Bewegung abgefallen
ist. Die Anordnung nach Abb. 4 arbeitet hierbei mit einer Anzugsverzögerung, die
nach Abb. 5 nach dem Differentialprinzip.
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In der Anordnung nach Abb. 4 sind zwei Kontakte K1 und K² angenommen,
die in Reihe mit Widerständen W3 und W4 liegen.
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Dem Widerstand W3 und dem Kontakt K¹ nebengeschaltet sind Kondensatoren
C1, C2, und der Reihenschaltung von W3, Ki und K2 nebengeschaltet ist die Magnetspule
R. Wenn der zu überwachende bewegliche Teil stillsteht, so befindet sich die Einrichtung
der Abb. 4 in der dargestellten Lage, d. h. die Kontakte 1C1 und K2 sperren den
Strom für die der Spule R nebengeschaltete, den Widerstand W3 und die Kontakte K1,
K enthaltende Leitung. R wird also vom Strom durchflossen und zieht an. Bewegt sich
dagegen der zu überwachende Maschinenteil, dann wird die Spule R über die Leitung
W3, K1, K² kurzgeschlossen, da die Kontakte in die Schließstellung umgelegt werden.
Die Kondensatoren C¹. C entladen sich dann über K1 und W3 und müssen hei Stillstand
des zu überwachenden Teiles erst wieder aufgeladen werden, wodurch sich eine Anzugsverzögerung
für R ergibt.
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Die Abb. 5 gleicht in ihrem Aufbau demjenigen der Abb. I a, nur mit
der Ausnahme, daß statt einer Relaisspule R zwei Wicklungen Rt, R2 vorhanden sind,
die einander entgegenwirken. Werden beide Wicklungen vom Strom durchflossen, so
heben sich ihre magnetischen Wirkungen auf, und der Magnet ist abgefallen.
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Ist dagegen nur eine Wicklung stromdurchflossen, so ist das Relais
als solches in Tätigkeit.
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In der Anordnung nach Abb. 5 ist in der gezeichneten Stellung Stillstand
des zu überwachenden Teiles angenommen. Infolgedessen sperrt der Kontakt K einseitig
die Verbindung zwischen Ci und C2, gestattet aber die Aufladung von C>. Ist der
Teil in Bewegung, dann wird K umgelegt, so daß nun der aufgeladene Kondensator C1
über C2 einen Stromdurchfluß durch die Relaisspule R' ermöglicht.
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Das bedeutet, daß beide Spulen von einem gleich großen, aber entgegengesetzt
geriohteten Strom durchflossen sind und daß der Magnet nun abfällt.
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Die geschilderten Beispiele stellen nur einige wenige Ausführungsmöglichkeiten
dar, die die Anwendungsmöglichkeiten des übergeordneten Erfindungsgedankens veranschaulichen,
die Erfindung aber nicht an diese Ausführungen binden sollen. Die Schaltungsmöglichkeinen
sind aber so mannigfaltig, daß es zu weit führen würde, alle Ausführungsformen hier
zu nennen.