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Einrichtung zum Messen von Kräften Zusatz zum Patent 1008 021 Das
Hauptpatent betrifft eine Einrichtung zum Messen von Kräften mit einem Meßwerk zur
Aufnnhme der Kräfte und mit einem Anzeigewerk zur Anzeige der Größe der Kräfte.
Gemäß dem Hauptpatent ist der das Anzeigewerk nach einer Anzeige zurückstellenden
Rückstellkraft eine Gegenkraft überlagert, die bei zunehmendem Ausschlag des Anzeigewerkes
kleiner wird.
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Die Merkmale der Erfindung des Hauptpatentes ermöglichen es, die
Anzeigemarlien des Anzeigewerkes für dicht beieinanderliegeude Meßwerte im Bereich
des Nullpunktes der Messung weiter entfernt voneinander anzuordnen als die Anzeigemarken
für weiter vom Nullpunkt der Messung entfernt liegende Meßwerte. Das ist von Vorteil.
da hiermit eine kürzere Skala zu erzielen ist. als wenn alle Anzeigemarken mit einem
dem Bereich des Nullpunktes entspredeuden Abstand voneinander angeordnet wären.
Es ist andererseits auch ohne weiteres zu vertreten, da in vielen Fällen nur im
Bereich des Nullpunktes der Messung dient heieinanderliegende Meßwerte tatsächlich
interessieren. während in einem vom Nullpunkt der Messung weiter entfernt liegenden
Bereich nur relativ weit auseinanderliegende Meßwerte interessieren.
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Bei den im Hauptpatent behandelten Anordnungen nimmt die Wirksamkeit
der Gegenkraft stetig bis zum Wert Null ab. Das kann dann als wenig befriedigend
angesehen werden, wenn besonders dicht beieinander liegende Meßwerte in der Nähe
des Nullpunktes durch zur Ablesung genügend weit voneinander entfernte Anzeigemarken
kenntlich gemacht werden sollen. In diesem Fall kann nämlich die Wirkung der Gegenkraft
so groß sein müssen. daß auch die Anzeigemarken von Meßwerten, die in größerer Entfernung
vom Nullpunkt der Messung liegen, durch relativ weit auseinanderliegende Anzeigemarken
gekennzeichnet werden und erst noch weiter vom Nullpunkt abliegende Meßwerte durch
dicht beieinanderliegende Anzeigemarken gekennzeichnet werden, so daß in solchen
Fällen die Skala eine größere Länge haben kann, als es mit Rücksicht auf die Ablesegenauigkeit
unbedingt erforderlich wäre.
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Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde. die Erfindung
des Hauptpatentes in der Weise weiter auszugestalten, daß auch besonders dicht beieinanderliegende
Meßwerte in der Nähe des Nullpunktes der Messung durch Anzeigemarken mit ausreichendem
Abstand voneinander zu kennzeichnen sind, trotzdem aber die Skala eine geringstmögliche
Länge haben kann.
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Zur Lösung der gestellten Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß
der Einfluß der Gegenkraft bei einem festgelegten, von Null verschiedenen Wert ausge-
schaltet
ist. Bei einer durch die Merkmale der Erfindung weiter ausgestalteten Anordnung
gemäß dem Hauptpatent können auch sehr dicht beieinanderliegende Meßwerte in der
Nähe des Nullpunktes der Messung durch Anzeigemarken angezeigt werden, die einen
eine einwandfreie - Ahlesung gestattenden Abstand voneinander haben. während andererseits
die hierzu unter Umständen erforderliche sehr große Wirkung der Gegenkraft von einem
Skalenpunkt an ausgeschaltet werden kann, von dem an auf die' Anzeige dicht ljeieinanderliegender
Meßwerte kein Wert mehr gelegt wird. so daß also im Bereich des Nullpunktes der
Messung sehr dicht beieinanderliegende Werte ermittelt werden kömlen, die Skala
jedoch trotzdem eine besondere Kürze haben kann. Außerdem weist die Skala zwei scharf
voneinander getrennte Anzeigebereiche auf. in deren einem die Gegenkraft wirksam
ist. in deren anderem die Gegenkraft nicht wirksam ist, während bei der Anordnung
des Hauptpatentes noch eine Zwischenzone mit nur geringer Wirkung der Gegenkraft
vorliegt. was die Auslegung der Skala im Bereich der Zwischenzone schwierig gestalten
kann.
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Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung zeigt Fig. 1 ein Diagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der
Anordnung gemäß dem Hauptpatent, Fig. 2 eine Skala für eine Anzeigevorrichtung gemäß
der Erfindung mit einer wünschenswerten Skalenteilung, Fig. 3 ein Diagramm zur Erläuterung
der Arbeitsweise der Anordnung gemäß der Erfindung, Fig. 4 eine vorzugsweise Ausführungsform
der Erfindung.
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Bei einer der im Hauptpatent dargestellten Anordnungen wird die Wirkung
der Gegenkraft auf die Rückstellkraft mit zunehmendem Ausschlag des Anzeigewerkes
stetig kleiner, bis sie den Wert Null erreicht hat. Die Wirkung 1 der Gegenkraft
in einem Diagramm über dem Ausschlag 2 des Anzeigewerkes aufgetragen. ergibt also
eine Kurve 3 (Fig. 1). je größer die Wirkung der Gegenkraft im Bereich des Xullpunktes
der Messung ist, desto steiler verläuft die Kurve zu Beginn und desto später erreicht
sie den Wert Null. Das bedeutet. daß bei dem Wunsch. im Bereich des Nullpunktes
einer Messung sehr dicht leieinanderl i egende Meßwerte durch ausreichend weit voneinanderliegende
Anzeigemarken kenntlich zu machen. auch vom Nullpunkt entferntere, dicht heieinanderl
iegende Meßwerte, auf deren Kenntlichmachung unter Umständen gar kein Wert mehr
gelegt wird. durch weit auseinanderliegende Anzeigemarken gekennzeichnet werden
und erst hei einem noch größeren Abstand vom Nullpunkt der Messung dicht heieinanderliegende
Werte nicht mehr durch weit voneinanderl iegende Anzeigemarken gekennzeichnet werden.
lDas bedeutet weiter, daß die Anordnung gemäß dem Hauptpatent zwar eine Verkürzung
der Skala gegeniiber üblichen Anordnungen zuläßt, die Skala in manchen Fällen jedoch
immer noch länger sein muß, als es mit Rücksicht auf die Forderung der Ablesung
unhedingt erforderlich wäre. Man kann z. B. mit der Anordnung des Hauptpatentes
nicht das Problem lösen, aus einer an sich linearen Skala eine solche nach Fig.
2 zu machen, d. h. den Bereich von 0 bis 10 derart zu dehnen. daß er genau so lang
ist, wie der Bereich von 10 bis 100, ohne an diesem Bereich von 10 bis 100 selbst
etwas zu ändern. Daraus ergibt sich, daß es wünschenswert ist, die Erfindung des
Hauptpatentes in der Weise weiter auszugestalten, daß die Wirkung der Gegenkraft,
über dem Ausschlag des Anzeigewerkes aufgetragen, nicht einen Kurvenverlauf gemäß
Fig. 1, sondern einen grundsätzlichen Kurvenverlauf gemäß Fig. 3 ergibt. Der Kurvenverlauf
gemäß Fig. 3 bedeutet, daß in einem Bereich 4 die Wirkung der Gegenkraft sehr intensiv
sein kann, in einem von dem Bereich 4 scharf getrennten Bereich 5 dagegen keine
Gegenkraftwirkung mehr vorliegt. Diesem Wunsch wird die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform
der Erfindung gerecht.
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Als Meßwerk dient eine hydraulische Druckmeßdose mit einem mit Drucköl
gefüllten Gehäuse 31, das ohen durch einen Deckel 32 abgeschlossen ist. Die Abdichtung
zwischen Gehäuse und Deckel ohne Behinderung der Bewegungsmöglichkeit zwischen Gehäuse
und Deckel erfolgt durch eine Membran 33, die in dem Gehäuse 31 und dem Deckel 32
der Druckmeßdose eingespannt ist. Die zu messenden Kräften, P2... wirken auf den
Deckel 32 der Meßdose ein. An das Gehäuse 31 der Meßdose ist über eine Leitung 34
ein Meßzylinder 35 angeschlossen. In dem Meßzylinder 35 ist ein Kolhen 36 geführt.
Dieser Kolben dichtet den Meßzylinder nach der unteren offenen Seite hin ab. Durch
den Deckel des Meßzylinders ist eine Zahnstange 37 hindurchgeführt, welche auf ein
fest auf einer drehbar gelagerten Wachse 38 sitzendes Ritzel einwirkt. Auf der Achse
38 sitzt drehfest ein Pendel 39. Dieser Pendel greift über eine Stiftschlitzkupplung
40 an einer Zahnstange 41 an, die mit dem Zahnrad 42 kämmt. Mit dem Zahnrad ist
ein Zeiger 43 verbunden, der gegenüber einer festen Skalenscheibe 44 verstellbar
ist. Die Zahnstange 41, das Zahnrad 42, der Zeiger 43 und die Skalenscheibe 44 bilden
zusammen das Anzeigewerk zur Anzeige der vom Meßwerk
aufgenommenen Kräfte. Kräfteänderungen
führen zu nruckänderungen in der SIeßdose 31 bis 33 und dem Meßzylinder 35, Druckänderungen
im nleßzylinder 35 führen zu Verstellbewegungen des Kolbens 36 und zu Drehbewegungen
der Achse 38. Drehl)ewegungen der Achse 38 führen zu Schwenkl)ewegullgen des Pendels
39 und diese wiederum über \7erstellhewegullgen der Zahnstange 41 und des Zahnrades
~ 42 zu Anzeigehewegungen des Zeigers 43 gegenüber der Skalenscheibe 44. Ist das
Anzeigewerk durch eine Druckänderung aus seiner Grundstellung ausgeschwenkt und
läßt die Wirkung der Druckänderung nach. so bringt das Pendel 39 als Rückstellkraft
das Anzeigewerk wieder in seine Ausgangsstellung zurück.
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Auf der Achse 38 sitzt weiter drehfest eine kreisrunde Scheibe 45.
An dieser Scheibe ist ein gerader Ausleger 46 befestigt. dessen Außenkante den Umfang
der Scheibe 45 tangiert. Über den Ausleger 46 läuft ein Stahlband 47. welches bei
48 am Ausleger 46 befestigt ist titid durch Kröpfung des Auslegers 46 in der Ebene
der Scheibe 45 liegt. An seinem der Befestigung 48 abgewandten Ende ist an dem Stahlband
47 ein Gewicht49 hefestigt. Auf der Scheibe45 ist weiter bei 50 ein Stahlhand 51
befestigt, welches ein Gewicht 52 trägt. Das Gewicht 52 entspricht genau dem Gewicht
49. Das Gewicht 49 bringt die der vom Pendel 39 aufgebrachten Rückstellkraft entgegenwirkende
Gegenkraft auf, während das Gewicht 52 eine dem Gewicht 49 entgegenwirkende Ausgleichskraft
aufbringt. Die vom Gewicht 49 aufgehrachte Gegenkraft wird dank des mit zunehmendem
Ausschlag (Pfeilrichtung 53) kleiner werdenden Hehelarmes mit zunehmendem Ausschlag
des Rückstellpendels 39 kleiner. Sohald der Ausleger 46 lotrecht steht. liegt das
Stahlband 47 auf der Scheibe 45 auf, und die Gegenkraft des Gewichtes 49 wird durch
die Ausgleichskraft des Gewichtes 52 aufgehoben, da beide Kräfte an gleichen Hebelarmen
angreifen. Die Wirkung der Gegenkraft 49 ist also für den weiteren Ausschlag des
Rückstellpendels 39 aufgehoben und Null. Die Stelle, an der der Ausleger 46 an der
Scheibe 45 angebracht ist, hestimmt, wie groß der Bereich ist, in dem die Gegenkraft
wirksam ist (Bereich 3, Fig. 3). Die Länge des Auslegers 46 bestimmt, wie groß die
Wirkung der Gegenkraft ist (flacherer oder steilerer Kurvenanstieg. Fig.3); je länger
der Ausleger 46 ist, desto größer ist die Wirkung der vom Gewicht 49 aufgebrachten
Gegenkraft.
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Abschließend soll noch darauf hingewiesen werden, daß statt der Scheibe
45 als Äquivalent auch ein entsprechendes Scheibensegment angewendet werden kann,
wie in gleicher Weise statt der Scheibe 45 und des Auslegers 46 öls äquivalent eine
entsprechende Nockenscheibe angewendet werden kann.