WO2007104426A1 - Anzeigeeinrichtung zur analogen anzeige von grössen, parametern etc - Google Patents

Anzeigeeinrichtung zur analogen anzeige von grössen, parametern etc Download PDF

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    • G01D11/00Component parts of measuring arrangements not specially adapted for a specific variable

Definitions

  • the invention relates to a display device for the analog display of variables, parameters, etc., with a stepping motor and a display element which is adjustable by means of the stepper motor.
  • Such displays are common for a variety of instruments. These may be measuring instruments, such as movements, tachometers, concentration-indicating instruments.
  • the invention has the object of developing such a display device such that with minimal technical and design effort significant speed reductions can be achieved with high accuracy.
  • a worm gear stage is arranged between the stepper motor and the display element.
  • the use of such a worm gear stage results in technical, qualitative and economic advantages.
  • the worm gear stage includes a stepping motor side worm and a display element side worm gear drivingly engaged with each other, the geometrical position of the stepping motor side worm can be almost arbitrary to the driving or worm wheel as long as the driving engagement is realized.
  • the screw is arranged on an output shaft of the stepping motor.
  • the worm wheel may be non-rotatably connected to an output shaft, which in turn rotatably connected to the actual display element, e.g. a pointer or the like., Is connected.
  • the actual display element e.g. a pointer or the like.
  • two different parameters or parameters can be displayed by means of a single pointing device.
  • the display device has two coaxial output shafts, one of which is assigned to one display element and the other assigned to the other display element and designed as a hollow shaft surrounding an output shaft, the two display elements or pointer can pivot about the same pivot axis, so that on an axis center different parameters can be displayed with different pointers. If the display device is an electronic part, by means of which the displayable sizes, parameters, etc.
  • the at least one stepper motor according to the received signals can be controlled or regulated, and an LED, by means of which the at least one display element illuminated and the is designed so that by means of her light radiation can be emitted in different colors, the LED can be controlled with respect to the color of the emitted light by the electronic part of the display device, certain information content can be assigned to certain colors of the light emitted by the LED. For example, it is possible to assign different colors of the light radiation that can be emitted by the LED to different sizes, parameters that can be represented by the display device, etc. Then, by means of one and the same display device, a number of sizes, parameters, etc., corresponding to the number of available colors, can be displayed, although in the same quality.
  • a stepping motor can advantageously be a two-phase stepping motor used, so that different drive directions for the display element can be controlled or realized realized.
  • the stepping motor has a hollow axis in which the display element is received.
  • a movement of the display element can be effected in a simple manner by means of an output member of the stepping motor.
  • a plurality of gear stages can be coupled to each stepping motor, by means of which a corresponding number of display elements with coaxial output shafts can be driven.
  • Such an embodiment is e.g. for a watch with seconds, minutes and hour hand advantageous.
  • the display device according to the invention is provided with a zero-point detection for detecting the pointer position.
  • the zero point detection can be configured as a light barrier on the basis of the reflection or transmitted light principle.
  • gear stages of the display device according to the invention also gear stages of a different design can be combined, these gear stages of different design can be performed in all common transmission types.
  • the number of display elements that can be driven by a stepping motor of the display device according to the invention can be increased by the installation of additional drive or worm wheels quasi arbitrary.
  • Figure 1 is an exploded perspective view of an embodiment of the essential parts of the present invention for a display device according to the invention
  • Figure 2 is a side view of the embodiment shown in Figure 1 of the display device according to the invention in the assembled state;
  • FIG. 3 is a plan view of the embodiment shown in Figure 2 of the display device according to the invention.
  • FIG. 4 shows the section A-A in FIG. 3; and
  • FIG. 5 shows the section B-B in FIG. 3.
  • FIGS. 1 to 5 An embodiment of a display device 1 according to the invention which is illustrated with the aid of FIGS. 1 to 5 and described in more detail below serves to display any technical, physical, chemical, biological, etc. variables and / or parameters analogously.
  • the display device 1 has two two-phase stepping motors 2, 3 and two display elements, eg hands, not shown in the figures. - S -
  • the two two-phase stepper motors 2, 3 are arranged in a housing 4, which is connected on one side by a housing cover 5.
  • the first two-phase stepping motor 2 and the second two-phase stepping motor 3 each have an output shaft 6 and 7, respectively, on which a worm 8 or 9 is formed.
  • the worm 8 on the output shaft 6 of the first two-phase stepping motor 2 is in engagement with a first formed as a worm wheel drive wheel 10, which forms a first worm gear 8, 10 with the screw.
  • the first worm wheel 10 is rotatably connected to an output shaft 11.
  • the output shaft 11 is provided in the illustrated embodiment in the region of the first worm wheel 10 opposite end portion with the display element, not shown in the figures.
  • this display element which is for example designed as a pointer, is rotatably connected to the output shaft 11. Since the worm 8 and the first worm wheel 10 form a reduction gear with a considerable speed reduction, the rotational movement of the first two-phase stepping motor 2 can be converted into a suitable for the display of the pointer rotation movement.
  • the arrangement of the screw 8 with respect to the outer circumference of the first worm wheel 10 may be arbitrary, solan ⁇ ge proper engagement between the screw 8 and the first worm wheel 10 is present.
  • the worm 9 formed on the output shaft 7 of the second two-phase stepping motor 3 is engaged with a second drive gear formed as a worm wheel 12.
  • the second drive gear 12 is also provided with an output shaft 13 which, at its second worm wheel 12 opposite end portion with the display element in the form of the pointer or the like. is provided.
  • the output shaft 13 of the second worm wheel 12 is formed as a hollow shaft and arranged coaxially with the output shaft 11 of the first worm wheel 10.
  • a housing-fixed sleeve 14 is arranged in the illustrated embodiment, which serves to guide both output shafts 11, 13.
  • the two worm gears 10, 12 and with them the two output shafts 11, 13 are fixed within the housing 4 by means of a hold-down device 15.
  • the display device 1 can be equipped with an electronic part, by means of which the signals, parameters, etc. signals can be received and the two two-phase stepping motors 2, 3 corresponding to received signals are controlled or regulated.
  • the or the display elements of the display device 1 can be illuminated by means of LED, wherein the LED can emit light radiation in different colors. This allows be illustrated by color change hazard states by means of the display device 1.
  • Each two-phase stepping motor 2, 3 may be coupled to a plurality of gear stages, wherein a corresponding number of display elements with coaxial output shafts through the one stepper motor 2, 3 are driven.
  • Such a stepper motor 2, 3 with several gear stages can be used, for example, for a movement with different seconds, minutes and hour hands.
  • the display device can be provided with a gearbox detection in order to display reference points or defined states. Furthermore, a point detection can be realized in order to detect the pointer position. This zero-point detection can be configured as a light barrier on the basis of the reflection or transmitted-light principle.
  • Each stepper motor 2, 3 may be equipped with other gear stages other than its worm gear stage 8, 10 and 9, 12.

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Abstract

Eine Anzeigeeinrichtung zur analogen Anzeige von Größen, Parametern etc. hat einen Schrittmotor (2) und ein Anzeigeelement, das mittels des Schrittmotors (2) verstellbar ist. Um mit einem möglichst geringen technisch-konstruktiven Aufwand hohe Drehzahlreduzierungen zu erzielen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, zwischen dem Schrittmotor (2) und dem Anzeigeelement eine Schneckengetriebestufe (8, 10) anzuordnen.

Description

„Anzeigeeinrichtung zur analogen Anzeige von Größen, Parametern etc . "
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anzeigeeinrichtung zur analogen Anzeige von Größen, Parametern etc., mit einem Schrittmotor und einem Anzeigeelement, das mittels des Schrittmotors verstellbar ist.
Derartige Anzeigeeinrichtungen sind für verschiedenste Instrumente gebräuchlich. Hierbei kann es sich um Messinstrumente, wie Uhrwerke, Tachometer, Konzentrationsanzeigeinstrumente, handeln.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine derartige Anzeigeeinrichtung derart weiterzubilden, dass mit einem möglichst geringen technisch-konstruktiven Aufwand erhebliche Drehzahlreduzierungen mit hoher Genauigkeit erreicht werden können .
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zwischen dem Schrittmotor und dem Anzeigeelement eine Schneckengetriebestufe angeordnet ist. Durch den Einsatz einer derar- tigen Schneckengetriebestufe ergeben sich technische, qualitative und wirtschaftliche Vorteile. Wenn die Schneckengetriebestufe eine schrittmotorseitige Schnecke und ein anzeigeelementseitiges Schneckenrad aufweist, die miteinander in Antriebseingriff stehen, kann die geometrische Lage der schrittmotorseitigen Schnecke zu dem Antriebs- bzw. Schneckenrad quasi beliebig sein, solange der Antriebseingriff realisiert ist.
Zweckmäßigerweise ist die Schnecke auf einer Abgangswelle des Schrittmotors angeordnet.
Entsprechend kann das Schneckenrad drehfest mit einer Abtriebswelle verbunden sein, die ihrerseits drehfest mit dem eigentlichen Anzeigeelement, z.B. einem Zeiger od.dgl., verbunden ist. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der er- findungsgemäßen Anzeigeeinrichtung ist diese mit zwei
Schrittmotoren, zwei Anzeigeelementen und zwei Schneckengetriebestufen versehen, von denen jede zwischen einem Schrittmotor und dem diesem Schrittmotor zugeordneten Anzeigeelement angeordnet ist. Hierdurch können mittels einer einzigen An- Zeigeeinrichtung zwei unterschiedliche Größen bzw. Parameter angezeigt werden.
Wenn die Anzeigeeinrichtung zwei koaxiale Abtriebswellen aufweist, von denen die eine dem einen Anzeigeelement zugeordnet und die andere dem anderen Anzeigeelement zugeordnet und als die eine Abtriebswelle umgebende Hohlwelle ausgebildet ist, können die beiden Anzeigeelemente bzw. Zeiger um dieselbe Schwenkachse schwenken, so dass auf einem Achszentrum unterschiedliche Parameter mit unterschiedlichen Zeigern darge- stellt werden können. Wenn die Anzeigeeinrichtung ein Elektronikteil, mittels dem den anzeigbaren Größen, Parametern etc. entsprechende Signale empfangbar sind, und der zumindest eine Schrittmotor entsprechend den empfangenen Signalen Steuer- bzw. regelbar ist, und eine LED aufweist, mittels der das zumindest eine Anzeigeelement beleuchtbar und die so ausgebildet ist, dass mittels ihr Lichtstrahlungen in unterschiedlichen Farben abstrahlbar sind, kann die LED hinsichtlich der Farbe des von ihr abgestrahlten Lichts mittels des Elektronikteils der Anzeigeein- richtung gesteuert werden, wobei bestimmten Farben des von der LED abgestrahlten Lichts bestimmte Informationsinhalte zugeordnet werden können. So ist es z.B. möglich, unterschiedlichen, mittels der Anzeigeeinrichtung darstellbaren Größen, Parametern etc. unterschiedliche Farben der mittels der LED abstrahlbaren Lichtstrahlung zuzuordnen. Dann kann mittels ein und derselben Anzeigeeinrichtung eine der Anzahl der zur Verfügung stehenden Farben entsprechende Anzahl von Größen, Parametern etc. angezeigt werden, uns zwar in derselben Qualität. Weiterhin ist es möglich, unterschiedlichen Größenbereichen der mittels der Anzeigeeinrichtung anzuzeigenden Größen bzw. Parameter unterschiedliche Farben der mittels der LED abstrahlbaren Lichtstrahlung zuzuordnen. Hierbei kann dann der entsprechende Parameter bzw. die entsprechende Größe über einen ausgedehnten Wertebereich exakter als bei aus dem Stand der Technik bekannten Anzeigeeinrichtungen dargestellt werden, wobei der apparatetechnische Aufwand praktisch unverändert bleibt .
Als Schrittmotor kann vorteilhaft ein Zwei-Phasen- Schrittmotor zum Einsatz kommen, so dass unterschiedliche Antriebsrichtungen für das Anzeigelement gesteuert bzw. geregelt realisierbar sind. Um mittels des Schrittmotors in einfacher Weise die Bewegung des Anzeigeelements zu bewirken, ist es vorteilhaft, wenn der Schrittmotor eine Hohlachse aufweist, in der das Anzeigeele- ment aufgenommen ist. So kann mittels eines Abtriebsglieds des Schrittmotors in einfacher Weise eine Bewegung des Anzeigeelements bewirkt werden.
An jeden Schrittmotor können mehrere Getriebestufen angekop- pelt sein, mittels denen eine entsprechende Anzahl von Anzeigeelementen mit koaxialen Abtriebswellen antreibbar sind. Eine derartige Ausführungsform ist z.B. für eine Uhr mit Sekunden-, Minuten- und Stundenzeiger vorteilhaft.
Wenn in die erfindungsgemäße Anzeigeeinrichtung eine Getriebestandserkennung eingebaut ist, können in einfacher Weise Referenzpunkte oder definierte Zustände angezeigt werden.
Vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Anzeigeeinrichtung mit einer Nullpunkterkennung zur Erfassung der Zeigerposition versehen.
Die Nullpunkterkennung kann als Lichtschranke auf der Grundlage des Reflexions- oder des Durchlichtprinzips ausgebildet sein.
Mit den Schneckengetriebestufen der erfindungsgemäßen Anzeigeeinrichtung können auch Getriebestufen anderer Bauart kombiniert werden, wobei diese Getriebestufen anderer Bauart in sämtlichen gängigen Getriebebauarten ausgeführt sein können. Die Anzahl der Anzeigeelemente, die durch einen Schrittmotor der erfindungsgemäßen Anzeigeeinrichtung antreibbar sind, kann durch den Einbau zusätzlicher Antriebs- bzw. Schneckenräder quasi beliebig erhöht werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Ausführungsform der für die vorliegende Erfindung wesentlichen Teile einer erfindungsgemäßen Anzeigeeinrichtung; Figur 2 eine Seitenansicht der in Figur 1 gezeigten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anzeigeeinrichtung im zusammengebauten Zustand;
Figur 3 eine Draufsicht auf die in Figur 2 gezeigte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anzeigeeinrichtung; Figur 4 den Schnitt A-A in Figur 3; und Figur 5 den Schnitt B-B in Figur 3.
Eine anhand der Figuren 1 bis 5 dargestellte und im Folgenden näher beschriebene Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anzeigeeinrichtung 1 dient dazu, beliebige technische, physikalische, chemische, biologische etc. Größen und/oder Parameter analog darzustellen.
Hierzu weist die Anzeigeeinrichtung 1 im dargestellten Aus- führungsbeispiel zwei Zwei-Phasen-Schrittmotoren 2, 3 und zwei in den Figuren nicht gezeigte Anzeigeelemente, z.B. Zeiger, auf. - S -
Die beiden Zwei-Phasen-Schrittmotoren 2, 3 sind in einem Gehäuse 4 angeordnet, das einseitig durch einen Gehäusedeckel 5 angeschlossen ist.
Der erste Zwei-Phasen-Schrittmotor 2 und der zweite Zwei- Phasen-Schrittmotor 3 haben jeweils eine Abgangswelle 6 bzw. 7, auf der eine Schnecke 8 bzw. 9 ausgebildet ist.
Die Schnecke 8 auf der Abgangswelle 6 des ersten Zwei-Phasen- Schrittmotors 2 ist in Eingriff mit einem ersten als Schneckenrad ausgebildeten Antriebsrad 10, welches mit der Schnecke 8 eine erste Schneckengetriebestufe 8, 10 ausbildet. Das erste Schneckenrad 10 ist drehfest mit einer Abtriebswelle 11 verbunden. Die Abtriebswelle 11 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel im Bereich ihres dem ersten Schneckenrad 10 entgegengesetzten Endabschnitts mit dem in den Figuren nicht dargestellten Anzeigeelement versehen. Auch dieses Anzeigeelement, das beispielsweise als Zeiger ausgebildet ist, ist drehfest mit der Abtriebswelle 11 verbunden. Da die Schnecke 8 und das erste Schneckenrad 10 ein Reduziergetriebe mit einer erheblichen Drehzahlreduzierung bilden, kann die Drehbewegung des ersten Zwei-Phasen-Schrittmotors 2 in eine für die Anzeige des Zeigers taugliche Rotationsbewegung umgesetzt werden. Die Anordnung der Schnecke 8 in Bezug auf den Außenumfang des ersten Schneckenrads 10 kann beliebig sein, solan¬ ge ein ordnungsgemäßer Eingriff zwischen der Schnecke 8 und dem ersten Schneckenrad 10 vorliegt.
Entsprechend ist die auf der Abgangswelle 7 des zweiten Zwei- Phasen-Schrittmotors 3 ausgebildete Schnecke 9 in Eingriff mit einem zweiten als Schneckenrad ausgebildeten Antriebsrad 12. Das zweite Antriebszahnrad 12 ist ebenfalls mit einer Abtriebswelle 13 versehen, die an ihrem dem zweiten Schneckenrad 12 entgegengesetzten Endabschnitt mit dem Anzeigeelement in Form des Zeigers od.dgl. versehen ist.
Die Abtriebswelle 13 des zweiten Schneckenrads 12 ist als Hohlwelle ausgebildet und koaxial zur Abtriebswelle 11 des ersten Schneckenrads 10 angeordnet. In einem Ringspalt zwischen der Abtriebswelle 13 des zweiten Schneckenrads 12 und der Abtriebswelle 11 des ersten Schneckenrads 10 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel eine gehäusefeste Hülse 14 angeordnet, die der Führung beider Abtriebswellen 11, 13 dient. Die beiden Schneckenräder 10, 12 und mit ihnen die beiden Abtriebswellen 11, 13 werden mittels eines Niederhalters 15 in- nerhalb des Gehäuses 4 fixiert.
Durch die koaxiale Anordnung der als Hohlwelle ausgebildeten Abtriebswelle 13 des zweiten Schneckenrads 12 und der Abtriebswelle 11 des ersten Schneckenrads 10 können zwei unter- schiedliche Größen bzw. Parameter mittels zweier Zeiger angezeigt werden, die um dieselbe Achse schwenken.
Zur Ansteuerung der beiden Zwei-Phasen-Schrittmotoren 2, 3 kann die Anzeigeeinrichtung 1 mit einem Elektronikteil ausge- rüstet sein, mittels dem den anzeigbaren Größen, Parametern etc. entsprechende Signale empfangbar sind und die beiden Zwei-Phasen-Schrittmotoren 2, 3 entsprechend den empfangenen Signalen Steuer- bzw. regelbar sind.
Das bzw. die Anzeigeelemente der Anzeigeeinrichtung 1 können mittels LED beleuchtet werden, wobei die LED Lichtstrahlung in unterschiedlichen Farben abstrahlen kann. Hierdurch können durch Farbwechsel Gefahrenzustände mittels der Anzeigeeinrichtung 1 verdeutlicht werden.
Jeder Zwei-Phasen-Schrittmotor 2, 3 kann an mehrere Getriebe- stufen angekoppelt sein, wobei eine entsprechende Anzahl von Anzeigeelementen mit koaxialen Abtriebswellen durch den einen Schrittmotor 2, 3 antreibbar sind. Ein derartiger Schrittmotor 2, 3 mit mehreren Getriebestufen kann beispielsweise für ein Uhrwerk mit verschiedenen Sekunden-, Minuten- und Stun- denzeigern eingesetzt werden.
Die erfindungsgemäße Anzeigeeinrichtung kann mit einer Getriebestandserkennung versehen werden, um Referenzpunkte oder definierte Zustände anzuzeigen. Des Weiteren ist eine NuIl- punkterkennung realisierbar, um die Zeigerposition zu erfassen. Diese Nullpunkterkennung kann als Lichtschranke auf der Grundlage des Reflexions- oder des Durchlichtprinzips ausgebildet sein.
Jeder Schrittmotor 2, 3 kann außer seiner Schneckengetriebestufe 8, 10 bzw. 9, 12 mit weiteren Getriebestufen anderer Bauart ausgerüstet sein.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Anzeigeeinrichtung zur analogen Anzeige von Größen, Para- metern etc., mit einem Schrittmotor (2) und einem Anzeigeelement, das mittels des Schrittmotors (2) verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Schrittmotor (2) und dem Anzeigeelement eine Schneckengetriebestufe (8, 10) angeordnet ist.
2. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 1, bei der die Schneckengetriebestufe (8, 10) eine schrittmotorseitige Schnecke (8) und ein anzeigeelementseitiges Schneckenrad (10) aufweist, die miteinander in Antriebseingriff stehen.
3. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 2, bei der die Schnecke (8) auf einer Abgangswelle (6) des Schrittmotors (2) angeordnet ist.
4. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 2 der 3, bei der das
Schneckenrad (10) drehfest mit einer Abtriebswelle (11) verbunden ist, die ihrerseits drehfest mit dem Anzeigeelement, z.B. einem Zeiger od.dgl., verbunden ist.
5. Anzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, mit zwei Schrittmotoren (2, 3), zwei Anzeigeelementen und zwei Schneckengetriebestufen (8, 10; 9, 12), von denen jede zwischen einem Schrittmotor (2, 3) und dem diesem Schrittmotor (2, 3) zugeordneten Anzeigeelement angeordnet ist.
6. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 5, mit zwei koaxialen Abtriebswellen (11, 13), von denen die eine dem einen Anzeigeelement zugeordnet und die andere dem anderen Anzeigeelement zugeordnet und als die eine Abtriebswelle (11) umgebende Hohlwelle (13) ausgebildet ist.
7. Anzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einem Elektronikteil, mittels dem den anzeigbaren Größen, Parametern etc. entsprechende Signale empfangbar sind und der zumindest eine Schrittmotor (2, 3) entsprechend den empfangenen Signalen Steuer- bzw. regelbar ist, und einer LED, mittels der das zumindest eine Anzeigeelement beleuchtbar und die so ausgebildet ist, dass mittels ihr Lichtstrahlung in unterschiedlichen Farben abstrahlbar ist.
8. Anzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, deren zumindest ein Schrittmotor (2, 3) als Zwei-Phasen- Schrittmotor ausgebildet ist.
9. Anzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, deren zumindest ein Schrittmotor (2, 3) eine Hohlachse aufweist, in der das zumindest eine Anzeigeelement aufgenommen ist.
10. Anzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der an zumindest einen Schrittmotor (2, 3) mehrere Getriebestufen angekoppelt sind, mittels denen eine entsprechende Anzahl von Anzeigeelementen mit koaxialen Abtriebswellen antreibbar sind.
11. Anzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, in die eine Getriebestandserkennung eingebaut ist.
12. Anzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, die mit einer Nullpunkterkennung zur Erfassung der Zeigerposition ausgestattet ist.
13. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 12, deren Nullpunkt- erkennung als Lichtschranke auf der Grundlage des Reflexionsoder des Durchlichtprinzips ausgebildet ist.
14. Anzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei der außer Schneckengetriebestufen (8, 10; 9, 12) auch Getriebestufen anderer Bauart vorgesehen sind.
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