DE747357C - Ellipsenlenker mit proportionaler UEbertragung des Messwertes - Google Patents

Description

• Ellipsenlenker mit proportionaler Übertragung des Meßwertes Ellipsenlenker :lassen bei richtiger Wahl der Abmessungen .der Schwingen eine praktisch vollkommene Geradführung zu, haben dagegen, ebenso wie auch andere G.eradfiihrungen, den Nachteil, daß die an der Antriebsschwinge eingeleiteten Winkelausschläge nicht proportional übertragen werden. Bei Schreibgeräten wird aber .eine proportionale Anzeige gefordert, um die aufgezeichneten Kurven mit einfachen Mitteln auswerten zu können. Die Proportionalität der Übertragung ist daher auch bereits auf verschiedene Weise angestrebt worden. Beispielsweise sind mehrere Ausführungen bekannt, bei denen der Antrieb über eine Hilfsschwinge erfolgt, deren Länge so bemessen ist, .daß die Fehler möglichst ausgeglichen werden. Derartige Hilfsschwingen stellen jedoch stets zusätzliche kinematische Elemente dar und vergrößern die Reibung beträchtlich, insbesondere wenn die Hilfsschwinge als Gleithebel ausgebildet ist. Überdies ist ,die erreichte Proportionalität noch unvollkommen. Im Folgenden wird daher ein neuer Weg zur proportionalen Übertragung vorgeschlagen, der insbesondere dann mit Erfolg angewandt wird, wenn der Meßwert vor Einleitung in den Ellipsenlenker ein Übersetzungsgetriebe durchlaufen muß, wie es fast stets der Fall ist. Es läßt sich nämlich bei geeigneter Ausbildung des Übersetzungsgetriebes eine proportionale Übertragung ohne irgendwelche zusätzlichen kinematischen Elemente erreichen.
• Zum besseren Verständnis des Erfindungsgedankens soll zunächst an Hand der Abb. z die Beziehung zwischen dem an der Antriebsschwinge c eingeleiteten Winkel y und dem Ausschlag x der Spitze des gera:degeführten Schreibhebels aufgestellt werden. Aus der Abbildung entnimmt man leicht folgenden geometrischen Zusammenhang: 1 an kann also zu einer proportionalen Anzeige kommen, -wenn man den Meß.wert zunächst sinusförmig verzerrt, ehe man ihn in den Ellipsenlenker einleitet. Die Geradführung entzerrt dann wieder den absichtlich umgeformten 1@-Ießwert.
• Die sinusförmige Verzerrung des Meßwerteskannbeispielsweise durch ein Parallelkurbelgetriebe erfolgen (Abb. 2). Der Antriebsstift s, der sich auf der Geraden A.3 bewegt, treibt über eine mit der Koppel 1, starr verbundene Gleitbahn ä den Parallelkurbeltrieb an. Hierbei behält die Koppel k ihre Richtung im Raum stets bei und es besteht folgender Zusammenhang zwischen den von der Mittellage aus gemessenen Ausschlägen des Antriebsstiftes und den Ausschlägen x des Ellipsenlenkers. Für den Fall, daß sich das Meßglied längs einer geraden Strecke bewegt, wird also auf diese Weise eine mathematisch strenge Proportionalität erzielt. Häufig ist jedoch der Meßwert als eine kleine Größe begeben, die erst noch künstlich vergrößert werden muß, ehe sie zur Anzeige gelangen kann. In diesem Fall wird das Übersetzttnosgetri,ebe unmittelbar zur sinus.förmigen Verzerrung verwendet, um zusätzliche Elemente zu vermeiden. Für kleine Winkelausschläge kann man nämlich das Parallelkurbelgetriebe näherungsweise durch ein gewöhnliches Kunbelviereck ersetzen. Wesentlich ist es hierbei, .die Koppel 1, (Abb.3) lang genug zu wählen, so daß sie im gewünschten Bereich noch annähernd parallel bleibt. Für kleine eingeleitete Winkel ö besteht dann angenähert eine Proportionalität zwischen d und sin y.
• Bei .genauer mathematischer Untersuchung ergeben sich im wesentlichen noch zwei weitere Xorrektionsglicder, -die auch anschaulich leicht gedeutet werden können. Das erste Fehlerglied drückt die Tatsache aus; daß die Antriebsschwinge des Kurbelvierecks nicht den Winkel selbst, sondern den Sinus eines allerdings als klein vorausgesetzten Winkels überträgt. Das erste Fehlerglied hängt daher nur vom Winkelbereich der Antriebsschwinge ab. Beträgt dieser beispielsweise -F 3° (eine Größenanordnung, die z. B. hei Röhrenfedern häufig vorkommt), so beträgt der Fehler 0,04 °/o und ist also praktisch vernachlässigbar. Das wichtigere zweite Fehlerglied hängt dagegen in beträchtlichem Maße von den geometrischen Abmessungen ab. Anschaulich gesehen trägt es dem Umstand Rechnung, die Koppel k nicht wie früher beim Parallelkurbelgetriebe ihre Richtung beibehält, sondern gleichzeitig eine gewisse Drehung ausführt. DaszweiteFehlergli-edwird daher wesentlich durch die Übersetzung und die Länge der Koppel bedingt. Ist beispielsweise die Übersetzung d - io und das Verhältnis der Koppellänge zur Länge der Antriebsschwinge k- = 1o, so beträgt für einen Winkelausschlag 8 des Meßgliedes von -1- 3° das: zweite Fehlerglied o,i4°/o. Wählt man die Koppel kürzer, so wächst der Fehler in gleichem Maße. Da die Übersetzung meist eine vorgegebene Größe ist, so ist für die Güte der Proportionalität wesentlich die Länge der Koppel k maßgebend. Selbstverständlich muß das Kurbelviereck in der Mittellage rechte Winkel bilden, weil sonst noch zusätzliche Fehler auftreten.
• Aus Gründen einer einfacheren Veränderung des Übersetzungsverhältnisses ist es zweckmäßig, ein zusätzliches Übersetzungsgetriebe in Gestalteines Kurbelvierecks zwischen das Meßwerk und das- erste Kurb!elviereck einzuschalten (Abb.4). Bei Benutzung eines zusätzliches: Kurbelvierecks d., k., c_ ist das Verhältnis k.,1`c#, je nach .der gewünschten Genauigkeit möglichst groß zu wählen, zumal der Fehler ,durch die Zerlegung in geringfügigem Maße vergrößert wird. Wesentlich ist auch, daß die Schwingen d., c., auf der gleichen Seite von k_, angreifen (gleichsinniges Kurbelviereck) .
• Die Veränderung des Übersetzungsverhältnisses wird aber noch weiter vereinfacht, wenn an Stelle .des zusätzlichen Kurbelvierecks eine Kurbelschleife mit Gleitbahn verwendet wird (Abb. 5). Beim Einstellen braucht hierbei nicht mehr auf .die Einhaltung der rechten Winkel geachtet «erden, was die Aufgabe .bedeutend erleichtert.
• In vielen Fällen, insbesondere bei eiastischen Meßgliedern, ist der Ausschlag des Meßgliedes nicht streng proportional der zu messenden Größe (z. B. Druck oder Temperatur), sondern zeigt gesetzmäßige Abweichungen.Durch richtige Wahl der Koppellänge und es Drehsinns des Kurbelvierecks können diese Abweichungen weitgehend kompensiert werden. Diese Kompensation ist insbesondere dann sehr erfolgreich, wenn die Abweichungen des Meßgliedes .einem ähnlichen Gesetz folgen, wie die durch die endliche Länge der °Koppel bedingten Fehler. Dies trifft insbesondere bei elastischen Meßgliedern zu, wie Versuche gezeigt haben.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Ellipsenlenker mit proportionaler Übertragung des Meßwertes, gekennzeichnet durch ein Parallelkurbelgetriebe zwischen dem Meßelement und dem Antriebs- Nebel des Ellipsenlenkers, so daß ,der Meßwert vor Einleitung in :die Geradführung sinusförmig verzerrt wird.
2. 2. Ellipsenlen'ker mit proportionaler @@Ubertragung kleiner Meßwerte, :die vor Einleitung in -die Geradführung durch eine Hebelübersetzung vergrößert werden, gekennzeichnet durch eine als Kurbelviereck ausgebildete Hebelübersetzung zur sinusförnnigen Verzerrung, bei der .die Länge der Koppel ein Vielfaches der Länge oder Antriebsschwinge ges Kurbelvierecks beträgt und ,die Koppel bei mittlerem Meßwert mit -der Antriebs- und Abtriebssch(winge annähernd rechte Winkel bilden.
3. 3. Ellipsenlenker nach Anspruch 2, dadurch :gekennzeichnet, daß zur Veränderung ges übersetzungsverhältnisses ein zusätzliches übertragungsgetriebe in Gestalt eines Kurbelvierecks oder einer Kurbelschleife zwischen das Meßwexk und das Kurbelviereck eingeschaltet ist. .
4. 4. Anwendung eines Ellipsenlenkers nach Anspruch i bis 3 zur Korrektur der Anzeige eines Meßgerätes, :dessen elastisches Meß@glied Abweichungen von der Proportionalität zeigt. Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: deutsche Patentschriften .... INTr. 179 903, 66o252.