NO169425B - Fremgangsmaate og skjoet for sammenfoeyning av konstruksjonselementer - Google Patents

Description

Akselerometer med en eneste akse.

Oppfinnelsen angår et akselerometer av den art som har

en eneste akse og egner seg for å utfores med små dimensjoner, og som omfatter et par skålformede organer som er koaksiale med den nevnte akse og vender sine åpne sider mot hverandre for å danne en omslutning, og som hvert innvendig bærer en magnetisk del som har et magnetpolstykke ved sin ene ende, og hvor de frie ender av disse polstykker står overfor hverandre koaksialt med den nevnte akse nær midten av omslutningen for å inngrense et mellomliggende sentralt rom, samtidig som polstykkene derved også danner et tilsvarende par av fluksmettede ringformede luftgap innenfor den nevnte omslutning slik at dennes deler innbefatter magnetiske tilbakeslutningsveier for hvert sitt av polstykkene, et par stasjonære avfSlingselementer som bæres på den

aksialtvendende frie endeflate av hvert sitt av polstykkene, samt en pendelformig provemasse som er lagret for å bevege seg i det nevnte sentrale rom som reaksjon på akselerasjoner meddelt omslutningen langs aksen og innbefatter et avfolingselement bestemt til å bevege seg mellom de stasjonære avfolingselementer, en tilbakeforingsvikling plasert for bevegelse i den nevnte fluksmettede luftspalter, samt elektroniske atromkretsanordninger anordnet for å motta avfolt bevegelse av provemassen og omdanne den til et signal proporsjonalt med den nevnte akselerasjon.

Det karakteristiske ved akselerometeret ifolge oppfinnelsen består i forste rekke i . et klemmebrett som er lagret utenpå omslutningen og direkte forbundet med fleksible ledere for elektrisk forbindelse mellom provemassen og den ytre elektroniske stromkretsanordning, og som er innstillbart i forhold til provemassen for å bevirke noniuslignende innstilling av provemassen og derved justere denne til dens nullstilling ved akselerasjon null.

Ved denne utformning tjener det innstillbare klemmebrett

og de fleksible ledninger en dobbelt funksjon,, nemlig dels til å over-fore elektriske signaler til og fra akselerometerets aktive deler og dels til å utfore nonius-innstilling av den pendelformige provemasse, hvorved der oppnås en betydelig forenkling.

Et ytterligere trekk ved oppfinnelsen,som også bidrar til en forenklet utforelse^ består i at anordningen til opplagring av den-pendelformede provemasse for bevegelse i det sentrale rom innbefatter et fleksibelt forbindelsesparti som er direkte forbundet med den nedre del av provemassen ved sin ene ende og med en av omslutningens deler ved sin annen ende og innbefatter et parti som er redusert i tverrsnitt for å danne en tynn plate og har et gjennomgående hull, så der fremkommer i tverretningen adskilte hengselsdeler med felles svingeakse hovedsakelig i rett vinkel til den forstnevnte akse.

Oppfinnelsen vil bli belyst nærmere i den fOlgende detal-jerte beskrivelse i forbindelse med tegningen,som viser en del ut-førelse sformer av akselerometeret. Fig. 1 viser lengdesnitt av et akselerometer i en utfo-rolooaform av oppfinnelsen, tatt efter linjen X - 1 på fig. 2.

Fig. 2 viser det samme i tverrsnitt efter linjen 2-2

på fig. 1.

Fig. 3 viser et delsnitt efter linjen 3 - 3 på fig# 2, hvor man ser de fleksible ledere.

Fig. 4 viser et lengdesnitt av et akselerometer i en

annen utforelsesform av oppfinnelsen.

Fig. 5 viser lengdesnitt av en del av et akselerometer

i enda en utforelsesform av oppfinnelsen.

Fig. 6 er et elektrisk koblingsskjerna for utforelsen på fig. 1-3.

Fig. 7 er et tilsvarende koblingsskjerna for utforelsen

på fig. 4, og

fig. 8 er et tilsvarende koblingsskjerna for utforelses-formen på fig. 5.

Der henvises forst til fig. 1, 2, 3 og 6. Det der viste akselerometer 10 har en liten flat pendel 12 som bærer en sekundær-eller uttaksspole 18 og er plasert mellom to magnetsystemer 14 og 16 som bærer stasjonære primærspoler henholdsvis 20 og 22. Pendelen 12 med primærspolen l8 er ved en boyelig opphengning 24 forbundet' med

et bunnstykke 26 i magnetsystemet 14, mens primærspolene 20 og 22 er festet direkte til magnetsystemene henholdsvis 14 og 16. Hvert magnetsystem 14, 16 er sammensatt av en magnet 28, et polstykke 30 og en tilbakeslutningsvei 32. Utvendige monteringsflater 34 såvel som en innvendig pendelmonteringsflate 36 på stykket 26 inngår i tilbake-'slutningsveien i magivet systemet 14.

De to magnetsystemer 14 og 16 er forbundet innbyrdes for fullstendig å inneslutte akselerometerets aktive elementer og dermed fylle den dobbelte funksjon som omslutning 38 for det aktive system og tilbakeslutningsveier 32 for magnetsystemene 14 og l6. Ved denne utformning blir storrelsen og vekten av akselerometeret 10 betydelig redusert.

Som vist på fig. 1 og 2 er pendelen 12 redusert i tykkelse og dessuten gjennomhullet i det bøyelige opphengningsparti 24 for å danne et par fleksible strimler 40 °g 42 og dermed skaffe mak-simal sidestivhet uten at der behoves særskilte boyelige organer, forbindende elementer til å bære disse eller alle de skjoter som vanligvis forekommer i anordningen til opphengning av pendelen.

Det bor bemerkes at boyestrimlene 40 og 42 er utfort

i ett stykke, hvorved behovet for gjensidig innretting av den blir redusert. I seg selv er derfor de to boyestrimler 40 og 42 bedre rettet inn og sikrer også jevnere tykkelse og innbyrdes avstand. Boyestrimlene 40 °g 42 tillater utgangsdelen av pendelen 12 å bevege seg i en bue som vist ved piler 44 og 46 på fig. 1, i et magnetisk felt i et ringformet luftgap 48 når akselerometeret er utsatt for virkningen av en akselerasjon.

På sin ovre ende bærer pendelen 12 således den forskyv-ningsfolende transduk.;ors sekundærspole eller bevegelige element 18, som benyttes som følerspole til å levere et signal, og bærer dessuten et par momentutovende eller tilbakeførende spoler 50 og 52, som er viklet med en sammenhengende tråd, altså uten behov for noen særskilt forbindelsestråd mellom dem, til å fore den ovre ende av pendelen tilbake til nøytralstillingen. Med andre ord blir den ovre ende av pendelen i samvirkning med magnetsystemene 14 og 16 svunget tilbake til den sentrale nullstilling ved hjelp av de momentutøvende spoler 50 og 52.

I utførelsesformen på fig. 1, 2, 3 og 6 er elektriske forbindelser til pendelen 12 under anvendelse av et innstillbart klemmebrett 54 tilveiebjraa;^ ved hjelp av fire isolerte ledere 56, 5^, 60 og 62 som går gjenno.i klemmebrettet 54 til fire fleksible ledere 66,

68, 70 og 72. Kraftvirkninger på pendelen 12 forårsaket av disse ledere 66, 68, 70 og 72 kan endres ved forskyvning av klemmebrettet 54

i de retninger som er vist ved piler 74 og 76 på fig. 1. På denne måte kan forspenning^virkninger på pendelen utlignes. Med andre ord, for innstilling av utgangs- eller null-vinkelstillingen av pendelen 12 er akselerometeret 10 på fig. 1-3 forsynt med det sidelengs bevegelige klemmebrett 54» Som best vist på fig. 2 bæres klemmebrettet 54

på kapselen 38 ved bolter " jQ. Disse bolter går gjennom langhull (ikke vist) i klemmebrettet for å tillate sideforstilling og er gjenget inn i kapselen 38 for å bære klemmebrettet fast på denne. Som best vist på fig. 3 har klemmebrettet 54 også organer til å bære de fire fleksible ledere 66, 68, 70 og 72. Disse ledere er i sin tur forbundet med pendelen som vist på fig. 2. Således vil enhver bevegelse av de fleksible ledere 66, 68, 70 og 72 innvirke på bevegelsen av pendelen 12. Det blir derfor mulig å utligne hvilke som helst forbelast-ninger på pendelen ved hjelp av de fleksible ledere, som kan stilles inn ved flytning av klemmebrettet 54 som vist ved pilene 74 og 76.

Den elektrisk kobling for akselerometeret 10 på fig. 1-3 er vist på fig. 6. Koblingen på fig. 6 innbefatter en velselspennings-kilde 80 som primærspolene 20 og 22 er tilkoblet i serie ved ledninger henholdsvis 82, 84 og 86, 88. Dessuten inneholder koblingen på fig. 6 en forsterker 90 hvis inngang sekundærspolen 18 er tilsluttet ved led-ningene 60 og 62, mens de momentutovende spoler 50 og 52 er tilsluttet forsterkerens utgang over ledninger 91 °g 93» Spolene 50 og 52 er tilsluttet i serie ved hjelp av de fleksible ledere henholdsvis 66 og 68 og klemmeledningene henholdsvis 56 og 58. Videre inneholder koblingen på fig. 6 en måler 96 som er innskutt mellom forsterkeren 90 og spolene 5-52, idet den ved ledninger 98 og 100 er tilkoblet over en motstand 102 i kretsen.

Der henvises nu til den annen utforelsesform, som er an-skueliggjort på fig. 4 og 7. Akselerometeret 104 har her en liten flat pendel 106 plasert mellom et par skiveformede polstykker 108 og 110 og innenfor omsluttende partier 112 og 114 av to magnetsystemer 116 og ll8. Som vist på fig. 4 danner den monolittiske pendel 106 også den bevegelige plate hos en transduktor mod diflferensiél kapasitet, hvis faste elementer utgjøres av de skiveformede polstykker 108 og 110,som inngår i hvert sitt magnetsystem 116 resp. 118. Kapseldelene 112 og 114 er festet til hverandre ved 120, og pendelen 106 er via et fleksibelt parti 122 montert nedentil på det ene magnetsystem ll6. Hvert magnetsystem 116, ll8 omfatter en magnet 124, polstykket ll8 resp. 110 og tilbakeslutningsveien 112 resp. 114. Likedan som i utforelsen på fig. 1 ■ 3 er utvendige monteringsflater såvel som inn-vendige pendelmonteringsflater på kapselen utformet på den ene tilbakeslutningsvei, her 112 i magnetsystemet 116.

Som ved de øvrige utf or else sf ormer av r-el - owe■.' o r^t har de to magnet systemer 116 og ll8 omsluttende partier 112, 114 som er san-menf.øyet .'for fullstendig å inneslutte akselerometeret s aktive elementer. De omsluttende partier 112 og 114 fyller således den dobbelte funksjon som omslutning for det aktive system og som tilbakeslutningsvei for:'- .• magnetanordningen 116 og ll8.

Den på fig. 7 viste elektriske kobling for denne annen utførelsesform for oppfinnelsen innbefatter pendelen 106 innskutt mellom polstykkene eller platene 108 og 110. Platen 108 er forbundet med en vekselstrømkilde 140 ved ledninger 144 °g l60 forbundet ved 148. Platen 110 er forbundet med den annen klemme på vekselstrømkil-den 140 over ledninger 142 og 158 forbundet ved 146. Forbindelsespunktet 148 er tilsluttet en utvendig kondensator 134 ved ledninger 150, og forbindelsespunktet 146 er forbundet med en annen utvendig kondensator 136 ved en ledning 154. På sin annen side er kondensa-torene. 134 og 136 forbundet med et punkt 151 ved ledninger henholdsvis 152 og 156, så der fremkommer en brokobling hvor forholdet mellom de kapasiteter den bevegelige plate eller pendel 106 danner med hver

av de fast plater 108 og 110, er lik., forholdet mellom kapasitetene av de faste kondensatorer 134 og 136 i en nullstilling av pendelen

106. Med andre ord er broen da i likevekt, og der blir ikke frem-bragt noe utgangssignal. Når pendelen 106 beveger seg den ene eller

den annen vei, blir kapasitetsforholdet endret i omvendt forhold til endringen i pendelens avstander fra de faste plater 108 og 110, hvorved det fremkommer et signal. Dette signal blir via ledninger 162 og 164 tilfort en forsterker 166. Som i koblingen på fig. 6 er forsterkeren 166 forbundet med momentutovende spoler 130 og 132 over ledninger 168 og 170. Spolene 130 og 132 er også her anbragt på pendelen ved sammenhengende påvikling. Videre innbefatter den elektriske kobling på fig. 7 også en måleinnretning 179 som ved ledninger 174 og 176 er tilsluttet over en motstand 178 innskutt i forbindelsen mellom forsterkeren 166 og spolene 130, 132.

I den tredje utforelsesform, som er vist på fig. 5 °g 8, har akselerometeret en liten pendel 188 som utgjor det bevegelige element av en hvirvelstromtransduktor med primærspoler 184» 186 festet til magnetsystemet 194 > 196. Som i de øvrige utførelsesformer har magnetsystemene 194 °g 19& hvert sitt polstykke 200, og pendelen 188 innbefatter en sylindrisk bærering for momentutøvende spoler 190 og

192. Akselerometeret på fig. 5 innbefatter også omsluttende partier 202 og 204 innbyrdes forbundet ved 206 for å danne et kompakt, fullstendig omsluttende hus som i utforelsesformene på fig. 1 og fig. 4'

Akselerometerets elektriske kobling innbefatter, som vist på fig. 8, en vekselstrømkilde 210 som primærspolene l8o og 182 er tilsluttet i serie over ledninger 212, 214 °g 221. Sekundærspolene' . 184, 186 er ved sin ene klemme innbyrdes forbundet med en leder 222 og ved sin annen klemme' forbundet med en forsterker 220 over hver sin ledning henholdsvis 2l8 og 216. Forsterkeren 220 er på sin utgangs-side forbundet med de momentutøvende spoler 190 og 192 i serie med ledninger 196, 197 på samme måte som på fig. 6 og 7. Koblingen på fig. 8 innbefatter også en måleinnretning 226 som ved ledninger 198 og 200 er tilsluttet over en motstand 202 innskutt mellom forsterkeren 'j 220 og spolene 198 og.200.

Skjønt det ikke er vist særskilt, vil det forstås at også de akselerometerutførelser som er vist på fig. 4 og 7 og på fig. 5 og 8,skal være utstyrt med en klemmebrettutførelse i samsvar med oppfinnelsen i likhet med hva som er vist på fig. 1 - 3«

Claims (2)

1. Akselerometer med en eneste akse og omfattende et par skålformede organer (32) som er koaksiale med den nevnte akse og vender sine åpne sider mot hverandre for å danne en omslutning, og som hvert innvendig bærer en magnetisk del (28) som har et magnetpolstykke (30) ved sin ene ende, og hvor de frie ender av disse polstykker står overfor hverandre koaksialt med den nevnte akse nær midten av omslutningen for å inngrense et mellomliggende sentralt rom, samtidig som polsttyk-kene derved også danner et tilsvarende par av fluksmettede ringformede luftgap innenfor den nevnte omslutning slik at dennes deler innbefatter magnetiske tilbakeslutningsveier for hvert sitt av polstykkene, et par stasjonære avfolingselementer (20, 22) som bæres på den aksialtvendende frie endeflate av hvert sitt av polstykkene, samt en pendelformig provemasse (12) som er lagret for å bevege seg i det nevnte sentrale rom som reaksjon på akselerasjoner meddelt omslutningen langs aksen og innbefatter et avfolingselement (l8) bestemt til å bevege seg mellem de stasjonære avfolingselementer, en tilbakeforingsvikling (50, 52) plasert for bevegelse i den nevnte fluksmettede luftspalter, samt elektroniske stromkretsanordninger (fig. 6) anordnet for å motta avfolt bevegelse av provemassen og omdanne den til et signal proporsjonalt med den nevnte akselerasjon, karakterisert ved et klemmebrett (54) som er lagret utenpå omslutningen og direkte forbundet med fleksible ledere ( 66, 68, 70, 72) for elektrisk forbindelse mellom provemassen (12) og den ytre elektroniske stromkretsanordning (90 - 102), og som er innstillbart i forhold til provemassen for å bevirke noniuslignende innstilling av provemassen og derved justere denne til dens nullstilling ved akselerasjon null.

2. Akselerometer som angitt i krav 1, karakterisert. ved at anordningen til opplagring av den pendelformede provemasse for bevegelse i det sentrale rom innbefatter et fleksibelt forbindelsesparti (24) som er direkte forbundet med den nedre del av provemassen ved sin ene ende og med en av omslutningens deler ved sin annen ende og innbefatter et parti som er redusert i tverrsnitt for å danne en tynn plate og har et gjennomgående hull, så der fremkommer i tverr-retningen adskilte hengseldeler (40, 42) med felles svingeakse hovedsakelig i rett vinkel til den førstnevnte akse.