DE2444925C3 - Einrichtung zum Fernübertragen und Registrieren der Anzeige eines Kreiszeiger-Meßkopfes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Fernübertragen und Registrieren der Anzeige eines Kreiszeigermeßkopfes, vorzugsweise einer automatischen Waage, unter Verwendung eines die Anzeige in Digitalwerten wiedergebenden Umdrehungszählers.

Es sind zahlreiche Einrichtungen bekannt, bei denen Werte auf einer Kreisskala analog angezeigt werden. Dabei besteht häufig das Problem, die angezeigten Analogwerte an eine Zentrale od. dgl. fernzuübertragen.

Insbesondere bei selbsttätigen Waagen mit Kreiszeigermeßkopf wird es angestrebt, den analog angezeigten Wert in eine digitale Anzeige umzuwandeln. Dazu sind mehrere Vorschläge bekannt. So ist eine selbsttätige Waage mit elektrischer Steuerung des Zulaufs und der Drehbewegung des Wiegegefäßes bekannt, bei der die Zeigerwelle des Kreiszeigermeß kopfes über eine elektromagnetisch betätigbare Kupplung mit einem Zählwerk verbindbar ist (vgl. DE-PS 518 140). Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß die elektrische Kupplung die Zeigcrwellc mit dem Zählwerk nur während der Rückdrehung des Zeigers in die Nullage verbindet, wobei das Zählwerk in der Regel jeweils den Summenwert aus mehreren nacheinander folgenden Abwägungen wiedergibt. Wenn bei einer solchen Waage stets Portionen abgewogen werden, die der Höchstlast und damit einem Zeigerumlauf entsprechen, wird der Umdrehungszähler auch jeweils in der letzten Dezimalstelle um 10 Digitalwerte weitergestellt. Schwierigkeiten treten jedoch dann auf, wenn Zwischenwerte erreicht wer-

den, die nicht ein Zehntel der Höchstlast ausmachen. In diesen Fällen kommt es zu keiner klaren Digitalisierung der Anzeige. Wenn dabei die Anordnung so getroffen wird, daß diese Zwischenwerte durch Aufoder Abrunden auf den nächsten vollen Wert digitalisiert werden, so ergibt sich in der Anzeige des Umdrehungszählers eine maximale Abweichung von 5% des Skalenendwertes, und zwar bezogen jeweils auf eine Wägung. Beim Auf summieren aus mehreren nacheinander folgenden Abwägungen können sich die Fehlerwerte addieren. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Anordnung besteht darin, daß die Werte des Kreiszeigermeßkopfes nicht fernübertragen werden können.

Bei anderen bekannten Einrichtungen dieser Art ist auf der Zeigerwelle des Kreiszeiger-Meßkopfes eine Codescheibe montiert, auf der eine der Teilung der Skala entsprechende Anzahl von Codespuren vorgesehen ist. Jeder Codespur ist dabei ein gesondertes Lesegerät zugeordnet. Es sind solche Einrichtungen mit z. B. 16 Codespuren und 16 zugehörigen Lesegeräten bekannt. Da die Platzverhältnisse am Kreiszeiger-Meßkopf in der Regel beengt sind, müssen die Codescheibe und das Lesegerät mit großer Präzision gefertigt und eingestellt werden. Diese Einrichtung bedingt daher einen erheblichen Konstruktions-, Zeit- und Kostenaufwand. Außerdem sind solche Einrichtungen außerordentlich empfindlich gegenüber den Einflüssen der Umwelt, insbesondere gegenüber Verschmutzung, Feuchtigkeit und Erschütterung. Solche Einflüsse sind in dem rauhen Betrieb bei industriellem Einsatz nicht zu vermeiden. Eine Fernübertragung der Anzeigewerte ist mit einem solchen Gerät zwar grundsätzlich möglich, die von den Eichbehörden allgemein verlangte Fehlersicherheit zwingt jedoch bei diesen empfindlichen Einrichtungen zu einer weiteren Steigerung des Aufwandes, insbesondere durch Doppelbestückung von elektronischen Bauteilen.

Es sind weiter Einrichtungen zum Registrieren der Anzeige von Kreiszeigermeßköpfen bekannt, bei denen die engezeigten Werte über Kontaktstifte auf mechanischem Wege ausgelesen werden. Derartige Einrichtungen sind wesentlich robuster und liefern eine ausreichende Sicherheit bei der Fernübertragung. Ein wesentlicher Nachteil solcher bekannter Einrichtungen besteht jedoch darin, daß die Ablesung jeweils nur im Stillstand erfolgen kann. Diese Einrichtungen eignen sich daher ausschließlich zur Registrierung der angezeigten Werte, nicht aber zur Steuerung nachgeschalteter Geräte oder zur Steuerung der selbsttätigen Waage überhaupt.

Eine andere bekannte Einrichtung zum Registrieren der Anzeige arbeitet nach dem Schrittverfahren. Hierbei ist auf der Zeigerwelle eine Loch- oder Schlitzscheibe angeordnet, die mit einer fest montierten, photoelektrischen Abtasteinrichtung zusammenwirkt. Bei Umdrehung des Zeigers Hefen diese Einrichtung eine Impulsfolge, wobei die Anzahl der Impulse der Anzahl der Schlitze oder Löcher entspricht, welche bei der Drehung des Zeigers die Abtasteinrichtung überfahren. Die von der photoelektrischen Abtasteinrichtung gelieferten Impulse können auf elektronischem Wege weiterverarbeitet werden. Diese Einrichtung ist vom Aufbau her weder so aufwendig noch so empfindlich wie das oben behandelte Codespurverfahren. Aber auch hier fordert die veringte Fehlersicherheit einen erheblichen Aufwand in der elektrischen bzw. elektronischen Stcucrune.

Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einrichtung der eingangs näher bezeichneten Art so weiterzubilden, daß bei großer Robustheit und Unempfindlichkeit gegenüber Umwelteinflüssen auf einfache Weise eine Fernübertragung der Werte bei großer Sicherheit und großer Genauigkeit möglich wird, wobei gleichzeitig die Voraussetzung dafür geschaffen werden soll, daß die angezeigten Werte unmittelbar zur weiteren Verwendung zur Verfügung stehen, z. B. zur Steuerung einer automatischen Waage.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Vereinigung folgender Merkmale:

a) mit der Zeigerwelle des Kreiszeiger-Meßkopfes ist der Geber einer elektrischen Welle gekoppelt, deren Empfänger in Abhängigkeit von dem durch die Drehung des Gebers erzeugten Fehlersignal von einem Servomotor über eine Ausgangswelle einnes Getriebes nachdrehbar ist;

b) der Umdrehungszähler ist über eiiw zweite, nach : höheren Drehzahlen hin übersetzte Ausgangswelle des Getriebes antreibbar.

Die elektrische Welle stellt dabei ein robustes Fernübertragungssystem für Anzeigewerte dar. Ihr Geber wird direkt und analog der Verstellung des Zei- : gers des Kreiszeigermeßkopfes durch die Zeigerwelle verstellt. Die dabei zwischen Geber und Empfänger der elektrischen Welle auftretenden erzeugten Fehlersignale steuern einen Servomotor, der über ein Getriebe den Geber in Richtung auf eine Verkleinerung : des Fehlersignals nachstellt. In der Praxis führen dabei Geber und Empfänger im wesentlichen gleiche Winkeldrehungen aus. Die durch den Servomotor über das Getriebe erzeugte Nachstellbewegung wird in dem Getriebe gleichzeitig übersetzt nach höheren Drehzahlen, wobei diese höheren Drehzahlen über eine zweite Ausgangswelle des Getriebes auf den Umdrehungszähler übertragen werden. Die Eingangswelle des Umdrehungszählers führt daher ein Mehrfaches der Winkelverstellung des Zeigers des Kreiszeigermeßkopfes aus. Dabei kann die Übersetzung im Getriebe beispielsweise 1:100 betragen, so daß man bei der Digitalisierung des auf der Skala des Kreiszeigermeßkopfes maximal anzeigbaren Wertes nur einen Fehler von maximal 0,05% erhält. Dieser ist außeror- ι dentlich gering und fällt auch dann nicht ins Gewicht, wenn sich dieser Fehler bei Aufsummierung der Werte von mehreren aufeinanderfolgenden Abwägungen addieren sollte. Die Ablesung des Digitalwertes erfolgt nicht im Stillstand der Waage, sondern bereits während der Zeigerbewegung, so daß die Werte auch für eine automatische Steuerung, z. B. der Waage, sofort und zuverlässig zur Verfügung stehen.

Vorteilhafterweise ist zwischen der zweiten Ausgangswelle des Getriebes und der Eingangswelle des Umdrehungszählers eine schaltbare Kupplung mit Bremse angeordnet. Hierdurch erhält man den Vorteil, daß die angezeigten Werte addiert oder subtrahiert werden können und daß man wahlweise die Vorwärtsbewegung oder die Rückstellbewegung des t Zeigers des Kreiszeiger-Meßkopfes zur Verstellung des Umdrehungszählwerke;, verwenden kann. Der Umdrehungszähler kann mit einem Meßwertdrucker gekuppelt sein oder bei Bestückung des Umdrehungszählers mit sogenannten Read-Öut-Kontakten einen , solchen Meßwertdrucker steuern. Im letztern Fall ist es auch möglich, über die Read-Out-Kontakte eine direkte Auslesung der Digitalwerte durch eine EDV-Anlage durchzuführen. Über diese Kontakte oder über die Welle des Umdrehungszählers können die digitalen Werte, die am Zähler angezeigt werden, gleichzeitig und fortlaufend auch einer Vergleichseinrichtung zugeführt werden, in welcher der durch den Umdrehungszähler angezeigte Istwert mit einem digitalen Sollwert verglichen und die Differenz als Eingangswert in die automatische Steuerung der Waage eingegeben wird.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand einer schematischen Zeichnung an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert.

In der Zeichnung sind die einzelnen Einheiten, die als solche bekannt sind, lediglich in Form von Blockschaltelementen wiedergegeben.

Bei 1 ist in der Figur der Kreiszeiger-Meßkopf mit zugehöriger Skala und zugehörigem Zeiger wiedergegeben. Die Zeigerwelle 2 ist mit dem Geber 3 einer elektrischen Welle 4 verbunden, so daß bei Bewegung des Zeigers der Geber im Verhältnis 1:1 analog verstellt wird. Die Verstellung des Gebers der elektrischen Welle 4 erzeugt ein Fehlersignal, welches zur Steuerung eines Servomotors 8 herangezogen wird; dessen Ausgangswelle 9 treibt ein Getriebe 7 an, welches zwei Ausgangswellen 6 und 10 aufweist. Die Ausgangswelle 6 ist mit dem Empfänger 5 der elektrischen Welle 4 verbunden, so daß bei Betrieb des Servomotors 8 in Abhängigkeit von dem auftretenden Fehlersignal über die Welle 9 des Servomotors und das Getriebe 7 der Geber S über die Welle 6 mit etwa der Zeigerbewegung entsprechender Geschwindigkeit verstellt wird, und zwar in einer Drehrichtung, bei der der Fehler zwischen der Stellung des Gebers und des Empfängers in Richtung auf den Wert 0 verkleinert wird. Der Empfänger läuft daher dem Geber ständig und unmittelbar nach, so daß das Fehlersigna! klein bleibt. Diese durch den Servomotor 8 über das Getriebe 7 erzeugte Nachlaufbewegung wird im Getriebe gleichzeitig in Richtung auf höhere Drehzahlbewertung nach einem fest vorgegebenen Übersetzungsverhältnis übersetzt. Diese übersetzten Drehzahlen können an der zweiten Ausgangswelle 10 des Getriebes 7 abgegriffen werden und zum unmittelbaren Antrieb eines Umdrehungszählers 12 verwendet werden. In der Figur ist die Tatsache der Übersetzung des Drehzahlverhältnisses durch den Getriebeteil 11 wiedergegeben, der in der Praxis dem Getriebe 7 angehört. Im dargestellten Beispiel a) erfolgt der Antrieb des Umdrehungszählers 12 nicht direkt über die Welle 15, sondern über eine zwischengeschaltete Schaltkupplung 14, die als elektromagnetische Bremskupplung ausgebildet sein kann, wie dies durch die Bremsfläche 13 angedeutet ist.

Auf Grund der beschriebenen Anordnung läßt sich der Anzeigewert am Kreiszeiger-Meßkopf 1 analog auf den Geber und über diesen über große Strecken auf den Empfänger zuverlässig und bei geringem Aufwand und bei geringer Empfindlichkeit gegen Umwelteinflüsse übertragen. Der Empfänger folgt den Bewegungen des Gebers analog und zuverlässig und mit großer Genauigkeit, und zwar unter der Steuerung über den Servomotor 8 und das Getriebe 7. Über dieses Getriebe 7 wird weiterhin der analoge Wert ins Vielfache übersetzt und der übersetzte Wert zum Antri^b einer digitalen Anzeigeeinrichtung verwendet, die mit hoher Genauigkeit arbeitet, und zwar auf Grund des großen Übersetzungsverhältnisses zwischen Zeigerausschlag des Kreiszeiger-Meßkopfes

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und Umdrehungszahl des Umdrehungszählers 12. Die durch die Red-Out-Kontakte ablesbaren Werte

Durch die zwischengeschaltete Kupplung kann die können aber auch direkt in eine Vergleichseinrichtung

Anordnung so getroffen werden, daß die einzelnen eingegeben werden, in der laufend der Istwert, der

Anzeigewerte addiert oder subtrahiert werden, und vom Umdrehungszähler angezeigt wird, mit einem

es kann wahlweise der Vorlauf oder die Rückstell- "· Sollwert verglichen wird, um bei Abweichungen ein

bewegung des Zeigers am Kreiszeiger-Meßkopf Steuersignal für die automatische Waage od. dgl. aus-

zur Steuerung des Umdrehungszählers benutzt wer- zulösen.

den. Das gleiche kann auch durch direkte Kupplung des

Wie in Teil b) der Figur angedeutet ist, kann der Umdrehungszählers mit nachgeschalteten Einrich-

Umdrehungszähler 12 bzw. der auf ihm festgestellte ι» tungen, z. B. einem Meßwertdrucker 20 oder einer

Wert laufend zur weiteren Verwendung abgegriffen den Istwert mit dem Sollwert vergleichenden Einrich-

werden. Dies kann dadurch erfolgen, daß der Umdre- tung 21 erreicht werden.

hungszähler mit sogenannten Red-Out-Kontakten Mit der beschriebenen Einrichtung ist eine im Aufbestückt wird, durch die eine Ablesung des Digital- bau einfache und robuste und damit unempfindliche wertes und Eingebung in einen Meßwertdrucker oder ι · Fernübertragung und Digitaüsierung einer aufzusumin den Eingang einer EDV-Anlage ermöglicht wird. mierenden Winkelanzeige gegeben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Fernübertragen und Registrieren der Anzeige eines Kreiszeiger-Meßkopfes, vorzugsweise einer automatischen Waage, unter Verwendung eines die Anzeige in Digitalwerte wiedergebenden Umdrehungszahlers, gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender Merkmale:

a) mit der Zeigerwelle (2) des Kreiszeiger-Meßkopfes (1) ist der Geber (2) einer elektrischen Welle (4) gekoppelt, deren Empfänger (5) in Abhängigkeit von dem durch die Drehung des Gebers (3) erzeugten Fehlersignal von einem Servomotor (8) über eine Ausgangswelle (6) eines Getriebes (7) nachdrehbar ist;

b) der Umdrehungszähler (12) ist über eine zweite, nach höheren Drehzahlen hin übersetzte Ausgangswelle (10) des Getriebes (7) antreibbar.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der zweiten Ausgangswelle (10) des Getriebes (7) und der Eingangswelle des Umdrehungszählers (12) eine Kupplung (13, 14) angeordnet ist.

3. Einrichtung nach Ansprach 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Umdrehungszähler (12) an einen Meßwertdrucker (20) angeschlossen ist.