DE3010678C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Potentio­ meteranordnung nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1.

Eine derartige Potentiometeranordnung ist aus der GB-PS 5 80 998 bekannt. Bei dieser bekannten Potentiometeranordnung stützen sich zwei Kontaktstifte unter Zwischenfügung einer Feder an einer Widerstandsbahn umd einem Kontaktring ab. Für die Güte der Kontaktgabe ist daher die Spannkraft der Feder verantwortlich.

Ausgehend von dieser bekannten Potentiometeranordnung ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese so auszugestalten, daß sie bei einfachem und kompaktem Aufbau eine hohe Genauigkeit durch sichere Kontaktgabe aufweist, ohne daß es hierbei getrennter Federelemente bedarf.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1. Weitere Ausgestaltungen der Potentiometeranordnung sind den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.

Bei der vorliegenden Potentiometeranordnung wird die Anpreßkraft erst durch den Zusammenbau von zwei Gehäusehälften erzeugt, indem durch das Zusammenstecken eines zylindrischen Gliedes und eines Hülsengliedes eine Ausrichtung der Antriebsachse erfolgt und zum anderen elastische Flanschansätze durch Anlage an den Gehäusehälften eine Federkraft ausüben. Dies führt zu einer zuverlässigen Kontaktgabe bei einfachem und kompaktem Aufbau der Potentiometeranordnung.

Anhand eines in den Figuren der beiliegenden Zeichnung dar­ gestellten Ausführungsbeispieles sei im folgenden die Er­ findung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht eines Schreibers, der eine Doppel-Potentiometeranordnung ver­ wendet,

Fig. 2 eine Ansicht des Schreibers gemäß Fig. 1 von hinten,

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Ansicht einer Doppel-Potentiometeranordnung zur Verwendung in dem Schreiber gemäß den Fig. 1 und 2,

Fig. 4 eine Seitenansicht der Potentiometer­ anordnung gemäß Fig. 3,

Fig. 5 eine auseinandergezogene Darstellung der Potentiometeranordnung gemäß den Fig. 3 und 4,

Fig. 6 eine Querschnittansicht einer ersten nicht ausgerichteten Stellung einer flexiblen Antriebskupplung, die für eine Verwendung in der Potentiometeranordnung gemäß den Fig. 3, 4 und 5 geeignet ist, und

Fig. 7 eine Querschnittansicht der flexiblen Kupplung gemäß Fig. 6 in einer zweiten ausgerichteten Stellung.

Gemäß Fig. 1 ist eine Vorderansicht eines Schreibers darge­ stellt, der von einer Doppel-Potentiometeranordnung Gebrauch macht. Der mechanische Aufbau des Schreibers ist in Fig. 1 und den anderen Figuren dargestellt ist.

Der Schreiber kann eine Grundplatte 2 aufweisen mit Bohr­ löchern für die Lagerung und Befestigung verschiedener Kom­ ponenten des Aufzeichnungsträger-Antriebs, des Aufzeichnungs­ stiftes und der Potentiometeranordnung. Ein Aufzeichnungs­ träger-Antrieb 4 ist zentral auf der Grundplatte 2 angeord­ net und umfaßt einen Drehtisch 6 für die Halterung eines nicht dargestellten kreisförmigen Aufzeichnungsträgers, wobei ein Antriebsstift 8 auf dem Drehtisch 6 dem Antrieb des kreis­ förmigen Aufzeichnungsträgers dient. Ein Paar Montageschrauben 10 und 12 werden benutzt, um den Aufzeichnungsträger-Antrieb auf der Grundplatte 2 zu befestigen. Ein nicht dargestellter Aufzeichnungsstift, beispielsweise ein Tintenstift, ist an dem äußeren Ende eines Aufzeichnungsarmes 14 gelagert, der durch irgendwelche geeigneten Mittel an seinem anderen Ende mit einer Antriebswelle 16 verbunden ist, die von einem Poten­ tiometer-Antriebsmotor in noch zu erläuternder Weise ange­ trieben wird. Ein von Hand einstellbarer Sollwert-Anzeige­ arm 18 ist mit der Potentiometeranordnung verbunden, wobei ein freies Ende des Armes dem kreisförmigen Aufzeichnungs­ träger benachbart ist. Der Arm 18 ist mittels Montage­ schrauben 20 und 22 an einem Flanschsegment 24 befestigt. Ein Sollwert-Einstellknopf 28 ist drehbar in der Grundplatte 2 gelagert und besitzt einen äußeren nicht dargestellten Zahnkranz, der mit den Zähnen 26 des Flanschsegmentes 24 kämmt, um die Winkelstellung des Sollwertarmes 18 und somit das hiermit verbundene Potentiometer in noch zu er­ läuternder Weise einzustellen. Ein Paar Montageschrauben 30 und 32 greift durch die Grundplatte 2, um die Potentiometer­ anordnung auf der Rückseite der Grundplatte 2 zu befestigen, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist.

Fig. 2 zeigt eine rückwärtige Ansicht der Grundplatte 2 mit einem Aufzeichnungsträger-Antriebsmotor, sowie einem Getriebezug 34 und mit einer Potentiometeranordnung 36. Der Aufzeichnungsträger wird von einem Antriebsmotor 37 ange­ trieben, der über nicht dargestellte elektrische Anschlüsse an Spannung gelegt wird, um den Aufzeichnungsträger anzu­ treiben. Die Potentiometeranordnung 36 besitzt einen Antriebs­ motor 40 beispielsweise in Form eines elektrischen Motors und eines Geschwindigkeits-Reduziergetriebes, der über nicht dargestellte elektrische Anschlüsse an Spannung gelegt wird, um eine Ausgangswelle 40A anzutreiben, die mit einem beweg­ lichen Abgriffarm 42 verbunden ist, um eine Kontaktbürste auf einer Schleifdraht-Widerstandsbahn 50 zu bewegen. Ein Sollwert-Abgriffarm 44 wird andererseits durch den Einstell­ knopf 28 angetrieben und positioniert. Die Potentiometeran­ ordnung 36 umfaßt ein umhüllendes und tragendes Gehäuse, das aus zwei Hälften besteht. Die dargestellte äußere Hälfte 38 ist aus Gründen der wirtschaftlichen Herstellung mit der inneren Hälfte austauschbar. Das Gehäuse für die Potentio­ meteranordnung wird vorzugsweise aus einem geeigneten, elek­ trisch isolierenden und strukturmäßig festen Plastikmaterial gegossen, wobei derartige Materialien bekannt sind. Die beiden Hälften des Gehäuses sind aufeinander angepaßt und werden durch geeignete Befestigungsmittel, wie beispielsweise Nieten, Schrauben, usw. miteinander befestigt.

Gemäß Fig. 3 ist in näheren Einzelheiten eine teilweise geschnittene Ansicht der Potentiometeranordnung 36 darge­ stellt. Die Potentiometeranordnung 36 umfaßt die obere bzw. äußere Gehäusehälfte 38 und eine untere bzw. innere Gehäuse­ hälfte 48, wobei beide Hälften miteinander verspannt und befestigt sind. Eine halbkreisförmige Schleifdraht-Widerstands­ bahn 50 mit einer Vielzahl von eng benachbarten Wicklungen aus Widerstandsdraht, die von einem isolierenden Kern 52 getragen werden, ist in dem Gehäuse 36 angeordnet und mit ihren Enden auf angegossenen Stützansätzen 54 und 56 befestigt, die sich auf gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses 36 befinden. Elektrisch leitende Drähte 58 und 60 sind vorgesehen, um elek­ trische Verbindungen mit den Enden der Widerstandsbahn 50 herzustellen. Ein erster oberer Trägerarm 62 trägt ein Ende eines ersten Abgriffarmes 42. Der Trägerarm 62 besteht aus einem relativ starrem elektrisch isolierenden Material, während der Abgriffarm 42 aus einem flexiblen Material be­ steht, das elektrisch leitfähig ist. Ein solches Material ist beispielsweise durch Phosphorbronze gegeben. Das andere freie Ende des Abgriffarmes 42 ist mit einem Bürsten- bzw. Kontakt­ glied 64 verbunden, das sich in Schleifkontakt mit der Widerstandsbahn 50 befindet. Das andere Ende des Trägerarmes 62 ist mit einem drehbaren Zylinder 66 befestigt, der als ein Bestandteil mit dem Trägerarm 62 gegossen werden kann. Das zylindrische Glied 66 ist axial auf einer Welle 16 gelagert und kann auf dieser frei rotieren. Das zylindrische Glied 66 ist mit dem Flanschsektor 24 durch Schrauben 20 und 22 ver­ bunden (s. Fig. 1), wobei durch eine Einstellung des Sollwert- Steuerknopfes 28 die Anordnung bestehend aus Trägerarm 62, Abgriffarm 42 und Kontaktbürste 64 auf der Welle 16 gedreht wird, um den Kontakt der Bürste 64 mit der Widerstandsbahn 50 einzustellen.

Ein zweiter unterer elektrisch isolierender Trägerarm 68 trägt einen unteren flexiblen und elektrisch leitenden Abgriffarm 44, der mit einem freien Ende mit einer Kontaktbürste 70 ver­ bunden ist, die einen Kontakt mit der Widerstandsbahn 50 auf der Seite herstellt, die der Kontaktbürste 64 gegenüberliegt. Das andere Ende des Trägerarmes 68 ist mit einem zylindrischen Antriebsglied 72 verbunden bzw. stellt einen integralen Be­ standteil mit diesem dar, wobei das Antriebsglied 72 durch die Motorwelle 40A des Motors 40 angetrieben wird. Das Antriebs­ glied 72 ist mit der Welle 16 befestigt, wodurch dessen Winkelbewegung auf den Aufzeichnungsarm 14 (Fig. 1) übertragen wird, der mit dem Ende der Welle 16 durch irgendwelche ge­ eigneten Mittel wie beispielsweise eine Schraube verbunden ist. Das zylindrische Glied 72 besitzt einen unteren sich radial nach außen erstreckenden integralen Flansch 74 mit sich dazu quer erstreckenden Rippen 76, die sich in gleitendem Kontakt auf der Innenfläche der unteren Gehäusehälfte 48 abstützen. Die Rippen 76 halten den Flansch 74 im Abstand von der Innen­ fläche der Gehäusehälfte 48, wodurch die Reibung vermindert wird und das Drehmoment des Motors 40 verringert werden kann, wobei trotzdem noch eine Winkelauslenkung des Trägerarmes 68 und des Kontaktarmes 44 mit dem Kontaktglied 70 möglich ist.

Ein Paar von radial nach außen vorstehenden Ansätzen 78 sind mit dem zylindrischen Teil 66 verbunden bzw. stellen ein integrales Gußformstück mit diesem dar, wobei sie einen relativ dünnen Querschnitt außerhalb des zylindrischen Gliedes 66 aufweisen, so daß sie als Federglieder wirken.

Die äußeren freien Enden der Ansätze 78 besitzen entlang des Umfanges eine erhabene Querrippe, die mit der Innenfläche der oberen Gehäusehälfte 38 in Berühung gelangt. In dieser berühren­ den Stellung biegt die erhobene Kante 79 die Ansätze 78 nach unten um eine axial wirkende Kraft auf das zylindrische Glied 66 auszuüben. Diese axial wirkende Kraft wird in einen Druck auf das Kontaktglied 64 und gegen die Schleifdraht-Wider­ standsbahn 50 umgesetzt, wobei die Kraft über den Trägerarm 62 und den Kontaktarm 42 auf die Kontaktbürste 64 übertragen wird. Ein Kontaktdruck der Kontaktbürste 70 wird in entgegen­ gesetzter Richtung zu dem zuvor erwähnten Kontaktdruck der Kontaktbürste 64 in einer noch zu erläuternden Weise erzeugt. Eine Verbindungsleitung 80 dient dem elektrischen Anschluss des Kontaktarmes 42, während eine gleiche Verbindungsleitung 82 dem elektrischen Anschluss des Kontaktarmes 44 dient. Die elektrischen Anschlüsse 58 und 60 mit der Schleifdraht-Wider­ standsbahn 50, die elektrischen Anschlüsse 80 und 82 mit den Kontaktarmen 42 und 44 und die elektrischen Anschlüsse des Motors 40 werden aus der Potentiometeranordnung 36 durch ein Kabel 84 herausgeführt, um mit zugeordneten Schaltkreisen ver­ bunden zu werden.

In Fig. 4 ist ein Querschnitt der Potentiometeranordnung dar­ gestellt, wobei die parallele Ausrichtung der Trägerarme 62 und 68 und die Kontaktbildung der Kontaktglieder 64 und 70 auf gegenüberliegenden Seiten der Schleifdraht-Widerstandsbahn 50 erkennbar sind. Fig. 5 zeigt eine auseinandergezogene Quer­ schnittdarstellung der Potentiometeranordnung gemäß den Fig. 3 und 4. Aus dieser auseinandergezogenen Darstellung ist erkennbar, daß das zylindrische Glied 72 in einen konischen Teil 85 übergeht. Ferner ist aus der nicht zusammengebauten Anordnung gemäß Fig. 5 erkennbar, daß die mit dem konischen Teil 85 ver­ bundene Welle 16 gegenüber der Vertikalen verschwenkt ist und somit auch gegenüber der Achse der Antriebswelle 40A in der unteren Gehäusehälfte 48. Die Verschwenkung wird durch den an­ fänglichen Druck des Kontaktgliedes 70 auf die Widerstandsbahn 50 hervorgerufen, wobei dieser Druck über den Kontaktarm 44 und den Trägerarm 68 übertragen wird. Die Schwenkbewegung des zylindrischen Gliedes 72 erfolgt um einen Schwenkpunkt, der durch den Berührungspunkt eines Teiles der Rippe 76 mit der benachbarten Innenfläche der unteren Gehäusehälfte 48 vor­ gegeben ist. Die Schwenkbewegung wird ferner durch eine flexible Kupplung zwischen der Abgangswelle 40A des Motors 40 und dem zylindrischen Glied 72 ermöglicht. Eine bevorzugte Ausführungsform dieser flexiblen Kupplung ist in den Fig. 6 und 7 dargestellt.

Gemäß Fig. 6, die die Lage des zylindrischen Gliedes 72 in der nicht zusammengebauten Stellung darstellt, ist die Abgangswelle 40A des Motors 40 senkrecht zu der unteren Hälfte 48 gerichtet. Diese Motorwelle 40A greift durch die untere Gehäusehälfte 48, wobei auf dem Wellenende ein Stirn-Zahnritzel 86 sitzt. Die Zähne des Zahnritzels 86 kämmen mit einer ver­ zahnten Innenausnehmung 80 in dem zylindrichen Glied 72. Die Enden der Zähne des Ritzels 86 sind abgeschrägt, um eine Ver­ schwenkung des zylindrichen Gliedes 72 auf dem Ritzel 86 zu gestatten. Dieser Schwenkwinkel ist mit der Bezugsziffer 90 dargestellt und dieser Winkel ist durch die Abweichung der Achse der Welle 16 von der Achse der Abgangswelle 40A des Motors 40 gegeben. In Fig. 7 ist eine zweite Lage des zylindrischen Gliedes 72 im zusammengebauten Zustand ver­ anschaulicht, wobei der Schwenkwinkel 90 auf Null reduziert worden ist, indem die Achse der Welle 16 auf die Achse der Abgangswelle 40A ausgerichtet wurde. In dieser Lage kämmen die Zähne des Ritzels 86 direkt mit den Zahnausnehmungen 88 in dem zylindrischen Glied 72. Die Ausrichtung der Achsen beider Wellen und die Aufhebung des Schwenkwinkels 90 wird durch einen Kontakt zwischen dem zylindrichen Glied 72 und einer Öffnung 92 in der oberen Gehäusehälfte 38 erzielt, wobei diese Öffnung 92 der Welle 16 und dem oberen Teil des zylindrischen Gliedes 66, das mit dem Trägerarm 62 ver­ bunden ist, den Durchtritt gestattet. Die Aufhebung des Schwenkwinkels 90 wird somit durch den Zusammenbau der Poten­ tiometeranordnung erzielt, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist, wobei die Welle 16 und das zylindriche Glied 72 durch den Kontakt mit der Ausnehmung 92 in eine Lage zurückge­ schwenkt werden, in der sie auf die Welle 16 und die Abgangs­ welle 40A ausgerichtet sind. Diese Ausrichtung wird durch den konischen Teil 85 erleichtert, d. h. durch ein Gleiten des zylindrischen Gliedes 66 auf dem konischen Teil 85 und durch eine anschließende Arretierung des zylindrischen Gliedes 66 in der Ausnehmung 92 in der oberen Gehäusehälfte 38. Die Aus­ richtung der Welle 16 auf die Abgangswelle 40A des Motors bewirkt einen vergrößerten Anpreßdruck des Kontaktgliedes 70, so daß guter elektrischer Kontakt zwischen diesem und der Schleifdraht-Widerstandsbahn 50 hergestellt wird. Die An­ passung des oberen zylindrischen Gliedes 66 auf den geneigten Teil 85 wird durch eine nicht dargestellte abgesetzte Bohrung mit zwei Durchmessern in dem zylindrischen Glied 66 erzielt. Ein erster unterer Bohrungsdurchmesser befindet sich mit dem konischen Teil 85 in einem linienförmigen Kontakt um die Reibung zwischen den Teilen auf ein Minimum zu reduzieren, so daß das von dem Motor 40 ausgeübten Drehmoment ohne wesent­ liche Beeinflussung auf das zylindrische Glied 66 zwecks Bewegung des Kontaktgliedes 64 übertragen wird. Um weiter noch die Bewegung des Kontaktgliedes 64 durch den Motor 40 möglichst wenig zu behindern, können die Elemente, die den Linienkontakt zwischen dem konischen Teil 85 und dem zylindrichen Glied 66 bilden, aus einem Material mit geringer Reibung hergestellt sein, wobei derartige Materialien an die Hand gegeben sind. Ferner kann der Sollwert-Einstellknopf 28 mit hoher Reibung gelagert sein, um jede unerwünschte Bewegung des Sektor­ flansches 24 und des Zahnkranzes 26 zu verhindern. Der zweite Durchmesser der abgesetzten Bohrung ist so bemessen, daß die Welle 16 in diese hineinpaßt.

Bei in die obere Gehäusehälfte 38 eingesetztem zylindrischen Glied 66 bewirkt die Federkraft der Ansätze 78 bei Berührung mit der Innenfläche der oberen Gehäusehälfte 38 einen Druck, der auf das Kontaktglied 64 übertragen wird, um einen guten elektrischen Kontakt mit der Schleifdraht-Widerstandsbahn 50 sicherzustellen. Gemäß dem in Fig. 4 dargestellten Quer­ schnitt werden daher die Trägerarme 62 und 68 in einer zuein­ ander parallelen Lage gehalten, wobei der obere Träger­ arm 62 aufgrund der Ansätze 78 eine nach unten gerichtete Kraft auf das Kontaktglied 64 ausübt, während der untere Trägerarm 68 aufgrund der Ausrichtung des zylindrischen Gliedes 72 eine nach oben gerichtete Kraft auf das Kontaktglied 79 ausübt. Die auf die Kontaktglieder 64 und 70 ausgeübten Kräfte wirken daher in entgegengesetzten Richtungen. Es sei darauf verwiesen, daß aufgrund des kompakten Aufbaues der Potentio­ meteranordnung 36 eine zweite nicht dargestellte Potentio­ meteranordnung auf der Grundplatte 2 des Schreibers angeordnet werden kann und eine Lagerung für einen Sollwertzeiger und einen Aufzeichnungsstift vorgesehen werden kann, wie dies zuvor im Zusammenhang mit dem Sollwertzeiger 18 und dem Träger 14 für den Schreibstift erläutert wurde. Diese zusätzlichen Elemente können mit dem entsprechenden Meß- und Antriebs­ schaltkreisen verbunden werden, um zusammen mit der zusätzlichen Potentiometeranordnung eine Anzeige und eine Aufzeichnung auf dem gleichen Aufzeichnungsträger zu erzielen, wie dies mit der beschriebenen Anordnung der Fall ist.

Claims (3)

1. Potentiometeranordnung, welche aufweist: Ein Gehäuse, bestehend aus einer oberen und einer unteren Gehäusehälfte;
eine Widerstandsbahn, die sich in dem Gehäuse abstützt;
eine erste Kontakteinrichtung mit einem Trägerarm und einem elektrisch leitenden Kontaktende, das sich gleitend mit der Widerstandsbahn im Eingriff befindet;
eine zweite Kontakteinrichtung mit einem Trägerarm und einem elektrisch leitenden Kontaktende, das sich gleitend mit der Widerstandsbahn im Eingriff befindet;
eine erste Antriebseinrichtung zum Antrieb der ersten Kontakteinrichtung;
eine zweite Antriebseinrichtung zum Antrieb der zweiten Kontakteinrichtung;
erste eine Anpreßkraft erzeugende Mittel, um einen ersten Kontaktdruck auf die erste Kontakteinrichtung auszuüben; und
zweite eine Anpreßkraft erzeugende Mittel, um einen zweiten Kontaktdruck auf die zweite Kontakteinrichtung auszuüben, wobei die ersten und zweiten Kontakteinrichtungen in elektrischem Kontakt mit der Widerstandsbahn gehalten werden, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten eine Anpreßkraft erzeugenden Mittel aufweisen:
ein zylindrisches Hülsenglied (66) als erste Antriebsein­ richtung mit radial abstehenden, federnden Flanschansätzen (78), die mit abgewinkelten Kanten (79) an der Innenfläche der oberen Gehäusehälfte (38) anliegen, wenn das Hülsenglied (66) in eine Ausnehmung (92) in der oberen Gehäusehälfte (38) eingreift; und
daß die zweiten eine Anpreßkraft erzeugenden Mittel aufweisen:
Ein zylindrisches Glied (72) als zweite Antriebseinrichtung mit radial abstehenden Flanschansätzen (74), die mit abge­ winkelten Kanten (76) an der Innenfläche der unteren Gehäuse­ hälfte (48) anliegen,
wobei beim Zusammenbau beider Gehäusehälften (38, 48) die Kanten (76, 79) an die Innenflächen dieser Gehäusehälften angedrückt werden.

2. Potentiometeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Hülsenglied (66) zwei unterschiedliche Innendurchmesser aufweist und daß das zylindrische Glied (72) über einen Konusteil (85) in eine Welle (16) übergeht, wobei die Welle und der Konusteil in die unterschiedlichen Durchmesser eingreifen.

3. Potentiometeranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Glied (72) mit einer verzahnten Innenausnehmung (88) auf einem Antriebsritzel (86) sitzt, wobei die Achse des zylindrischen Gliedes (72) gegenüber der Achse des Antriebs­ ritzels (86) um einen begrenzten Winkel (90) schwenkbar ist.