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Positionsmeßeinrichtung mit elektrischen Schaltern Die Erfindung betrifft
eine Positionsmeßeinrichtung für ein in einem ruhenden System mit relativ kurzen
Schrittweiten bewegbares Organ, dessen jeweilige Stellung durch Raster festgelegt
ist, wobei in dem ruhenden System in gleichen Abständen elektrische Schalter angeordnet
sind, die von dem bewegbaren Organ betätigt werden und dadurch dessen jeweilige
Position gemeldet wird.
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Besonders für vollautomatisch arbeitende Schwenk-oder Stellsysteme,
wie sie beispielsweise bei Neutronenbeugungsanlagen Verwendung finden, ist eine
exakt arbeitende Positionsmeßeinrichtung von ausschlaggebender Bedeutung. Aus einer
großen Anzahl möglicher Stellungen eines Organs müssen bestimmte Stellungen in bezug
auf einen Festpunkt genau gemessen, angezeigt und registriert werden können.
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Es ist bekannt, ein Zählwerk, dessen Nullstellung mit dem Bezugspunkt
übereinstimmt, auf dem Verstellorgan anzubringen und die jeweilige Stellung des
Zählers in den Haltepunkten zu registrieren. Dieses System läßt sich jedoch für
größere Genauigkeiten nur mit erheblichem Aufwand ausführen. Andere bekannte Einrichtungen
sehen Rast- oder Kontaktleisten vor, deren Raster- oder Kontaktzahl gleich der Anzahl
der möglichen Stellungen des bewegbaren Organs ist. Soll z. B. ein Schwenkarm über
einen Bereich von 100 Winkelgraden geschwenkt werden und sollen kleinste Einheiten
von 5 Winkelminuten angezeigt werden, so wären hierzu also 1200 Kontakte erforderlich.
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Bekannt sind ferner sogenannte Analogmeßeinrichtungen, bei denen
jeder Position des Stellorgans eine elektrische Größe (Widerstand, Kapazität, Induktivität,
magnetische Feldstärke u. dgl.) zugeordnet ist. Die jeweils gemessene elektrische
Größe entspricht dann der jeweiligen Position des Stellorgans.
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Aber auch diese Einrichtungen sind sehr aufwendig und vor allem sehr
empfindlich gegen äußere Einwirkungen. Außerdem setzen sie einen konstanten Meßstrom
bzw. eine konstante Spannung voraus.
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Die Positionsmeßeinrichtung gemäß vorliegender Erfindung ist demgegenüber
weniger aufwendig und gestattet bei Verwendung normaler elektrischer Schalter bzw.
Mikroschalter eine exakte Positionsmessung. Die Erfindung besteht in der Kombination
folgender zwei Merkmale: a) In dem ruhenden Teil des Meßsystems sind Schalter in
Abständen angeordnet und mittels einer am bewegbaren Organ angeordneten Schaltleiste
der gleichen Länge in einem Schaltbereich einschaltbar;
b) an dem bewegbaren Organ
ist eine der Anzahl von Positionen im Schaltbereich entsprechende Zahl von Schaltern
auf Bänken und/oder in Reihen angeordnet und mittels am ruhenden Teil angebrachter
Schaltleisten und/oder von den Rastorganen schaltbar.
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Das im folgenden beschriebene Ausführungsbeispiel zeigt in Fig. 1
den Meßtisch einer Neutronenbeugungsanlage mit dem Zählrohrträger im Grundriß, F
i g. 2 das Schaltschema für diese Einrichtung und F ig. 3 die Positionsanzeigetafel.
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Hierin bedeutet a einen Meßtisch mit einer Rasterreihe b, auf dem
der Zählrohrträger c um den Mittelpunkt der Rasterreihe b schwenkbar gelagert ist.
Der Meßtisch a bildet somit das ruhende System, in dem der Zählrohrträger c als
Stellorgan bewegbar ist. Im gleichen Abstand bzw. Radius von der Schwenkachse wie
die Rasterreihe b sind auf dem Zählrohrträger c zwölf elektromagnetisch betätigte
Rastbolzen d angebracht. Die Teilung der Rasterreihe b und die der Rastbolzen d
ist nach Art einer Noniusteilung so aufeinander abgestimmt, daß kleinste Schrittweiten
von 5 Winkelminuten eingestellt werden können.
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Zur Anzeige bzw. Meldung oder auch zur Registrierung der jeweiligen
Stellung des Zählrohrträgers c sind nun mehrere elektrische Schalterreihen angeordnet.
Am Außenumfang des Meßtisches a befinden sich in dem Winkel von 100 entsprechenden
Abständen die Dekadenschalter und die Hunderter-Schalter, und zwar rechts von dem
mit + 00 bezeichneten die Schalter 10, 20, 30... 110 für den positiven Schwenkbereich
von 0 bis 119°55'. Links von dem Schalter +00 ist der Schalter - 00 für einen negativen
Schwenkbereich von 0 bis - 9055' Dieser Schalter ist zusätzlich mit einem Vorzeichenumsteuerkontakt
(-)
versehen. Die Dekadensehalter und die Hunderter-Schalter werden von der am Außenende
des Trägers c angebrachten Schaltleiste e betätigt, deren Länge so bemessen ist,
daß der jeweilige Schalter so lange eingeschaltet bleibt, als sich der Zählrohrträger
in dem durch diesen gekennzeichneten Bereich befindet.
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Jedem Dekadenschalter 00, t 00, 10, 20 .. und Hunderter-Schalter
100, 110 ist eine Schaltleiste y zugeordnet, welche die Einer-Schalter 0, 1, 2,
3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 betätigen. Auch diese Schaltleisten sind in ihrer Länge so bemessen,
daß der jeweilige Einer-Schalter so lange eingeschaltet bleibt, als der Träger c
sich in dem durch ihn gekennzeichneten Einer-Bereich befindet. In F i g. 1 ist der
Zählrohrträger c mit aufgebrochenem Deckbiech dargestellt. Es ist daraus zu ersehen,
daß die Einer-Schalter 0 bis 9 auf einer Kontaktbank g angeordnet sind.
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Zur Anzeige der kleinsten Schwenkeinheiten sind unnnttelbar an den
die Rastbolzen d betätigenden Elektromagnetenh die Minutenschalter 0', 5', 10',
15'... 55' angebracht, die von den Rastbolzen offengehalten und jeweils geschlossen
werden, wenn der ihnen zugeordnete Bolzen einrastet.
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Die Anzeige der jeweiligen Position des Zählrohrträgçrs c erfolgt
in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel mittels Anzeigetableau mit aufleuchtenden
Glühlampen. Das Anzeigetablean i weist vier Skalen auf: die Minutenskala MS, die
Einer-SkalaES, die Zehner-Skala-ZS sowie die Hunderter-Skala HS.
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Außerdem sind noch Anzeigeleuchten + und - für die Anzeige - des positiven
bzw. negativen Schwenk bereichs vorgesehen.
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Die Verbindung der verschiedenen Anzeigeleuchten mit den zugehörigen
Schaltern zeigt das Schema der Fig.2, in dem der besseren Übersicht halber lediglich
die ersten und die letzte Anzeigelampe(n) bzw. die ersten und der letzte Schalter
eingezeichnet sind. Die Dekadenschalter 00 bis 90 sowie die Hunderter-Schalter 100,
110 sind unmittelbar mit den Lampen der Zehnerskala ZS bzw. der Hunderterskala HS
verbunden. Die Minutenschalter 0' bis 55' sowie Elie Einer-Schalter 0 bis 9 hingegen
sind über Wechselschalter wl und w2 mit den ihnen zugeordneten Lampen verbunden.
Die Wechselschalter w1 und w2 werden von den Vorzeichenumsteuerrelais k, und k2
mittels Schaltstangen ist und 12 betätigt. Sobald die Schaltleiste e den Dekadenschalter
-00 schließt, wird gleichzeitig der hier befindliche - -Umschaltkontakt geschlossen,
wodurch das - -Zeichen aufleuchtet. Die Relais kr und k2 sprechen an und legen die
Wechselschalter w1 und w2 auf den anderen Kontakt um, so daß die Lampen der Minuten-
und Einerskala in der gegenüber dem positiven Schwenkbereich umgekehrten Reihenfolge
aufleuchten. Beim Auflaufen z. B. des im positiven Schwenkbereich 90 anzeigenden
Einer-Schalters 9 auf die Schaltleiste f des Dekadenschalters - ()0 wird also in
der Skala ES das den tatsächlichen Winkelbetrag 10 angebende Feld beleuchtet.
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Je ein Kontakt der Hunderter-Schalter ist mit der zugehörigen Lampe
der Hunderter-Skala, im vorliegenden Fall also mit 0 bzw. 1 verbunden. Ein dritter
Kontakt ist mit der jeweiligen Lampe der Zehner-Skala, 100 also mit 0 und 110 mit
1, vexbunde.
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In der Position 112Q15' z. B. sind also Schalter 110, Schalter 2
und Schalter 1S' geschlossen. In der Hunderter- und in der Zehner-Skala leuchtet
Feld 1 auf, in der Einer-Skala Feld 2 und in der Minutenskala Feld 15.
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In der Position -9055' ist der Schalter -00 geschlossen, die Vorzeichenumsteuer-Relais
kj und k2 haben die Anzeigelampen der Minuten- und der Einer-Skala den Schaltern
5' bis 55' und 1 bis 9 in der umgekehrten Reihenfolge zugeordnet. Beim Auflaufen
des Schalters 1 der Kontaktbank g auf die Schaltleiste f des Schalters -00 leuchtet
auf dem Tableau i also nicht die 1, sondern die 9 auf. Der analoge Vorgang spielt
sich bei den Minutenschaltern und den Lampen der Minutenskala ab. Wenn der den maximalen
Schwenkbereich bestimmende Schalter 5' geschlossen ist, leuchtet in der Skala MS
nicht die 5, sondern die 55 auf. Gleichzeitig leuchtet das Minus zeichen auf, so
daß der tatsächliche Schwenkbereich von 9055 angezeigt wird.