DE2707082C3

DE2707082C3 - Digitale optische Anzeigeeinrichtung

Info

Publication number: DE2707082C3
Application number: DE2707082A
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl.-Ing. Zumikon Angst (Schweiz)
Original assignee: Ackeret Design & Engineering Maur (schweiz)
Current assignee: Ackeret Design & Engineering Maur (schweiz)
Priority date: 1977-02-18
Filing date: 1977-02-18
Publication date: 1980-08-28
Also published as: GB1594322A; JPS53103757A; NL7801824A; AU500708B1; FR2381286A1; DE2707082A1; US4224604A; DK72578A; ES467087A1; BE864067A; SE7801847L; IT1107294B; DE2707082B2; IT7867328A0; NO780544L

Description

Die Erfindung betrifft eine digitale optische Anzeigeeinrichtung mit den im Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Das Prinzip einer digitalen optischen Anzeige mit Wi Sieben-Segmcnt-Anzeigc für die Ziffern ist der DE-AS 1 919798,Fig. 13 und 14 dieser Druckschrift mit zugehöriger Beschreibung, entnehmbar. Eine Lichtquelle ist auf einer Seite einer Kodeplatte angeordnet, die von einem Uhrwerk in Winkelschritten bewegt . wird. Bei jedem Winkelschritt gelangt ein bestimmtes, durch Löcher in der Platte gebildetes Kodemuster zwischen die Lichtquelle und die Lichteintritte von faseroptischen Lichtleitern, deren andere Enden zu

den Balken der Sieben-Segment-Anzeige deformiert und entsprechend räumlich ausgerichtet sind.

Das anzuzeigende Eingangssignal ist dabei im Grunde die Winkelposition des Federhauses, die repräsentativ ist für den Zeitraum, der seit dem Aufziehen des Uhrwerks abgelaufen ist. Qieses Eingangssignal liegt wegen der Ablaufsteuerung durch die Uhrwerkshemmung bereits digital vor.

Will man mit einer solchen Digitalanzeige auch analoge Eingangssignale optisch kenntlich machen, so ergeben sich zusätzliche Schwierigkeiten, da die Strecke bzw. der Winkel, die vom Meßorgan zurückgelegt wird und die repräsentativ sein soll für die anzuzeigende Analoggröße, einer bestimmten Anzahl von Strecken- bzw. Winkelinkrementen der Kodeplatte eindeutig zugeordnet sein muß. Es ist offensichtlich, daß sinnvollerweise die Lichteintritte der Lichtleiter /nit demjenigen Kode der Kodeplatte ausgefluchtet stehen müssen, dessen Digitalwert den anzuzeigenden Analogwert am nächsten kommt; das bedeutet, daß an irgendeiner Stelle des Systems eine Digitalisierung des Analogwertes entsprechend einer sinnvollen Interpolation stattfinden muß.

Eine Lösung für dieses Problem ist in der DE-OS 2 349 764 beschrieben und dargestellt. Hier wird der analoge Meßwert, nämlich die Belastung einer Waage, in eine proportionale Drehung der Kodeplatte umgesetzt, deren Winkelposition mithin noch immer eine analoge Größe ist. Die Kodeplatte ist zusätzlich mit einem gleichförmigen, den Digitalinkrementen entsprechenden optischen Raster versehen, das optisch abgetastet wird. Mittels eines Regelkreises werden nun die Lichteintritte relativ zu der Kodeplatte verschoben, wobei das Stellsignal von dem Raster abgeleitet wird.

Dieses System ist zwar funktionsfähig, jedoch mit dem Nachteil hohen Aufwands und großen Platzbedarfs behaftet; selbst wenn statt einer Proportionalregelung eine Zweipunktregelung vorgesehen wird, die weniger Aufwand erfordert, muß man dafür den Kode eineinhalbmal breiter machen als die Lichteintritte, so daß der Platzbedarf entsprechend noch größer wird. Außerdem ist eine Hilfsenergiequelle für den Regelmechanismus unabdingbar.

Die DE-OS 2333195 beschreibt eine Personenwaage, bei der die Gleichgewichtsstellung der Waagenplattform auf eine Kodeplatte übertragen wird, deren Kode darch leitende bzw. nichtleitende Bereiche gebildet ist. Der Kode wird durch Bürsten abgetastet, die in einem elektrischen Anzeigestromkreis liegen. Um eine Digitalisierung der Stellungen einer solchen Kodeplatte zu erzielen, werden in dieser Druckschrift verschiedene Rastgesperre vorgesehen, darunter auch ein Magnetrastgesperre, wie es ähnlich auch in dem Buch »Bauelemente der Feinmechanik« von Richter/v. Voß/Kozer, Verlag Technik, Berlin 1957 auf Seite 278 beschrieben ist. Ein solches Magnetrastgesperre arbeitet ohne gleitende oder rollende Reibung, so daß es an sich für die Digitalisierung besonders geeignet scheint Gleichwohl ergibt sich nicht ohne weiteres eine über den gesamten Meßbereich zuverlässig arbeitende Anzeige. Der Grund liegt darin, daß das Rastgesperre notwendigerweise eine für jedes Inkrement im wesentlichen gleiche Stellkraft auf die Kodeplatte ausübt, die auf das Meßorgan zurückwirkt und dessen Gleichgewichtsposition verschiebt. Ist die Gleichgewichtsposition, wie bei einer Waage, durch ein Kräftegleichgewicht zwischen einer Gewichtskraft und einer rückstellenden auslenkungsproportionalen Federkraft bestimmt, so wird die neue Gleichgewichtsposition je nach, ob man sich am Anfang oder am Ende eines Inkrements befindet, nur eine mehr oder weniger angenäherte Ausfluchtung von Kode und Abtastorganen bewirken. Im Ergebnis müßte man also auch hier mit größeren Kodebereichen arbeiten, als für die Digitalisier.'mg eigentlich erforderlich wäre.

ίο Vollends wirkungslos bleibt ein solches Rastgesperre, wenn nicht irgendein Gleichgewichtszustand anzuzeigen ist, sondern z. B. die Position eines Werkzeugmaschinenschlittens. In diesem Fall ist die Position" des Meßorgans, die anzuzeigen ist, im wesentlichen starr und unveränderlich, so daß ein Rastgesperre gar nicht die nötigen Kräfte aufbringen könnte, um das Meßorgan um bis zu einem halben Inkrement zu verschieden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine digitale optische Anzeigeeinrichtung mit den im Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen zu schaffen, bei der mit geringem Aufwand und zugleich mit geringem Platzbedarf - und das heißt im wesentlichen: Mit möglichst kleinen Kodebereichen - eine korrekte Di-2^r> gitalisierung analoger Meßwerte crzielbar ist.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Danach ist der Kodeplatte ein Rastgesperre zugeordnet, und zwar wird ein magnetisches Rastgesperre gewählt, da dessen Stellkräfte reibungsunabhängig und damit auch im Dauerbetrieb im wesentlichen konstant sind. Die Kodeplatte ist aber nicht, wie bei den bekannten Einrichtungen, starr mit dem Meßorgan gekoppelt, sondern lose, so daß die Rückstellj^r) kräfte nicht auf den Gleichgewichtszustand der bei der Messung erreichten Endposition einwirken. Die Nachgiebigkeit der Kupplung ist dabei so bemessen, daß sie im Bereich zwischen zwei Inkrementen »weicher« ist als die magnetischen Stellkräfte, im Bereich zwischen drei Inkrementen jedoch »härter«. Auf diese Weise brauchen die Kodebereiche nur minimal größer zu sein als die Lichteintritte, was allerdings zur Voraussetzung hat, daß zwischen dem Kodemuster einerseits und dem Magnetrastgesperre andererseits eine A^r, Ausfluchtung erzielt wird, die entsprechend genau ist. Hierfür erfindungsgemäß vorgesehene Maßnahmen bilden den Gegenstand von Unteransprüchen, wobei auch besonders kostengünstig zu fertigende Rastgesperre beansprucht werden.

>n Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine stark schematisierte und teilweise geschnittene Seitenansicht durch eine Einrichtung ge-■-,-, maß der Erfindung, bei der nur die erfindungswesentlichen Teile deutlicher dargestellt sind;

Fig. 2 stellt einen Querschnitt durch die Einrichtung nach Fig. 1 nach Linie 2-2 dar;

Fig. 3 ist ein Teilschnitt nach Linie 3-3 der Fig. 1; ho Fig. 4 bis 7 zeigen Einzelheiten des Magnetrastgesperres mit für die Funktion wesentlichen Abmessungen;

Fig. 8 und 9 zeigen in Draufsicht bzw. im Radialschnitt eine zweite Ausführungsform des Rastgesperh> res;

Fig. 10 und 11 stellen analog wie Fig. 8 bzw. 9 ein drittes Rastgesperre dar;

Fig. 12 und 13 zeigen analog Fig. 8 bzw. 9 eine

vierte Ausführungsform eines Rastgesperres;

Fig. 14 und 15 zeigen analog Fig. 8 und 9 eine fünfte Ausführungsform eines Magnetrastgesperres;

Fig. 16 und 17 zeigen analog Fig. 8 und 9 eine sechste Ausführungsform eines Magnetrastgesperres;

Fig. 18 und l^l> zeigen im Schnitt bzw. in Draufsicht ein siebentes Ausführungsbeispiel des Rastgesperres, und

Fig. 20 und 21 stellen Abwandlungen der Rastgesperre gemäß der Erfindung dar.

Als Beispiel für eine Gesamteinrichtung ist in Fig. 1 bis 3 eine Waage gewählt, und zwar sei angenommen, daß es sich um eine Personenwaage mit Vollausschlag bei 100 Kp handelt. Die Wägeplatte (nicht dargestellt) lenkt bei Belastung ein stangenartiges Meßorgan 22 gegen die Kraft einer (nicht dargestellten) Rückstellfeder aus, so daß die Auslenkung proportional der Belastung wird. Die Auslenkung des Meßorgans 32 wird in noch zu beschreibender Weise auf ein Ritzel 34 übertragen, das am unteren Ende einer Welle 36 aufgekeilt ist. Die mittels Kugellager 38 abgestützte Welle 36 trägt eine als Zylindermantel ausgebildete Kodeplatte 30. Das Kodemuster 40 ist in Fig. 1 links angedeutet; es besteht aus transparenten Bereichen 42 und opaken Bereichen 44, die je nach der Stellung der Platte das Licht von einer Lichtquelle 46 sperren bzw. durchlassen, wonach es mittels einer Lichtleiteranordnung 48 dekodiert und auf einer Sieben-Segment-Anzeige 50 eine oder mehrere Ziffern entsprechend dem Kode aufleuchten läßt. Lichtquelle 46, Lichtleiter 48 und Anzeige 50 können gemäß der obengenannten DT-AS 1919 798 ausgebildet sein und werden daher nicht weiter beschrieben.

Die Kodeplatte 30 ist hier eine Kunststoffolie, die auf einen Träger 52 aufgespannt ist. Es sei angenommen, daß das Ritzel 34 bei Vollast eine volle Umdrehung von 360° durchläuft und daß die Anzeigeinterpolation zwischen Gewichten erfolgen soll, die sich um 0,5 Kp unterscheiden, was bedeutet, daß der Anzeigefehler maximal 250 ρ beträgt.

Die Kodeplatte soll demgemäß 100:0,5 diskrete Stellungen einnehmen können, so daß der Rastschritt des Gesperres 1,8° beträgt. Man wird wegen dieses kleinen Winkels das Rastgesperre möglichst auf einem großen Durchmesser anordnen, beispielsweise bei 15 cm Durchmesser. Dann entspricht der Winkel im Bogenmaß einer Strecke von ca. 2,5 mm. Bevor auf die Möglichkeiten eingegangen wird, wie das Rastgesperre ausgebildet werden kann, soll aber zunächst die Übertragung der Bewegung von Meßorgan 32 auf Ritzel 34 erläutert werden.

Das Meßorgan 32 trägt gleitbeweglich einen Zahnstangenabschnitt 54, dessen Verzahnung möglichst spielfrei mit dem Ritzel 34 kämmt. Die Ruheposition des Zahnstangenabschnitts 54 wird festgelegt durch zwei Druckfedern 56, 58, die sich einerseits an dem Organ 32, andererseits an dem Zahnstangenabschnitt 54 abstützen; gegebenenfalls könnte man auch eine einzige, an beiden befestigte Feder verwenden. Die Vorspannung der beiden Druckfedern 56, 58 ist sehr gering.

Wird nun die Waage plötzlich belastet, so wird wegen der Elastizität der nicht dargestellten Rückstellfeder des Wägesystems ein schwingungsfähiges gedämpftes System angeregt, das zu einer Pendelung des Meßorgans 32 um die Endlage führt, wobei diese Pendelschwingungen verzögert durch die Federn 56, 58 auch auf den Zahnstangenabschnitt 54 übertragen werden. Das Magnetrastgesperre wirkt nun in noch zu beschreibender Weise auf das Ritzel 34 zurück unc sucht dieses in den Rastlagen festzuhalten; die Rasttagen entsprechen dabei natürlich solchen Relativposi tionen von Kodeplatten 30 und Lichtleitern 48, da[ diesen jeweils eindeutig entweder opake oder trans parente Bereiche der Kodeplatte gegenüberliegen nicht aber gerade eine Grenzlinie zwischen beiden Die Federn 56, 58 - oder ein äquivalentes elasti·

ίο sches System-sind nun in ihrer Kraft-Weg-Charakteristik so ausgelegt, daß sie gerade innerhalb eines zi interpolierenden Inkrementes nachgeben, so daß da; Ritzel sich auf eine Rastlage einstellen kann, jedoch die Rastung bei einer davor- oder dahinterliegender

!5 Raststellung unterbinden. Innerhalb des Einstellinkrementes könnte man auch einen losen Gang zwischen Zahnstangenabschnitt 54 und Meßorgan 32 vorsehen, begrenzt durch Anschläge. Dann würde aber das Anzeigeergebnis dadurch bestimmt werden von welcher Seite her die Kodeplatte schließlich beim Einpendeln zum Rasten kommt, womit sich eine vermeidbare Fehlervergrößerung ergäbe.

Fig. 3 zeigt, daß die Überschwingung beim Einpendeln zweckmäßigerweise elastisch abgebremst wird, wenn der Träger 52 um mehr als 360° überschwingen will; eine Anschlagfeder, hier eine Blattfeder 60, ist ortsfest in einem Halter 62 oberhalb des Trägers 52 eingeklemmt; an ihr schlägt eine Nase 66 an.

μ Vernachlässigt man einmal den Einfluß dieser zusätzlichen Störung, so liegen immer noch zwei gekoppelte schwingungsfähige Systeme vor, nämlich einmal der Wägemechanismus mit der Rückstellfeder ah Elastizität und — im wesentlichen — der zu wiegender

3^r> Person als Masse und zum zweiten das Anzeigesystem mit den Federn 56, 58 und dem Träger 52 und der mit ihm verbundenen Teilen 30, 36, 34 und 54 al« Drehpendel. Damit das Anzeigesystem nicht wesentlich langsamer zur Ruhe kommt als das Wägesystem das ziemlich stark gedämpft ist, ist es von Bedeutung das durch das Rastgesperre eingeführte zusätzlich« Trägheitsmoment so klein wie möglich zu machen.

Zusammenfassend gelten also für das Rastgesperre

die folgenden Forderungen:

Es soll nur geringe bewegte Massen umfassen, seine Rückstellkraft soll innerhalb gewisser Toleranzgrenzen bestimmbar sein, seine Baumaße müssen kleir sein, es muß innerhalb enger Toleranzen mit dem Kode ausgefluchtet werden können, und nicht zuletzi

so müssen seine Herstellungskosten gering sein.

Unter Berücksichtung dieser Forderungen entworfene Ausführungsbeispiele werden nachfolgend erläutert.

Fig. 4 bis 7 stellen die in der Waage nach Fig. 1 bis 3 verwendete Anordnung dar. Der die Rastunj bewirkende Dauermagnetkreis (hier und im folgenden als »Sperrer« bezeichnet) wirkt mit einem leiterartig ausgebildeten Weicheisenreif zusammen, dei hier und im folgenden als »Sperrstück« bezeichne^

wird. Der das Sperrstück bildende Reif ist mittels einei Spannklammer 64 auf dem Träger 52 festgespanm und hält zugleich die Kodeplatte 30. Die Ausfluch tun j läßt sich bei der Montage mittels optischer Hilf smitte hinreichend genau vornehmen.

es Der Sperrer umfaßt einen Dauermagnet 70 in Quaderform, der in Richtung seiner Dicke d magnetisiert ist Zwei Polstücke 72 aus Weicheisen dienen dazu, den Magnetfluß auf den Luftspalt α zu konzentrieren,

der zwischen den dem Sperrstück 76 zugewandten Kanten der Polstücke 72 vorhanden sein muß, damit sich die Kodeplatte unbehindert drehen kann. Jedes Polstück 72 ist ein Blech mit einer Dicke von s, so daß der Abstand ρ von Polstückmitte zu Polstück- ^r> mitte d + s beträgt.

Das in Fig. 6 in Seitenansicht, in Fig. 4 im Horizontaischnitt und in Fig. 5 im Vertikalschnitt dargestellte Sperrstück mit Ieiterförmiger Konfiguration weist Sprossen 80 mit Breite s, und mit einem Mitten- iu abstand ρ sowie Längsholme 82 mit einer Breite b auf, die mindestens gleich V₂ ist. Die Gesamtbreite h der »Leiter« ist zweckmäßigerweise größer als die Abmessung m der Polstücke in Bereich des Luftspalts a, damit sich der Magnetkreis - ausgehend von t j den Kanten der Polstücke 72 - weniger über die Holme 82 als vielmehr über die Sprossen 80 und erst dann über die Holme schließt.

Fig. 4 zeigt: eine Rastposition mit minimalem Gesamtluftspalt von 2a, während die Fig. 7 einen Ungleichgewichtszustand darstellt, bei dem die Größe des wirksamen Luftspalts ausgezogen bzw. gestrichelt angedeutet ist. Je kürzer der Luftspalt, desto größer die Anziehungskraft: Demgemäß wird eine Relativbewegung in Richtung der Pfeile 84 erfolgen. Die r> Wahrscheinlichkeit, daß die Kodeplatte bzw. das Sperrstück genau »auf Mitte« in einer Position labilen Gleichgewichts stehenbleibt, ist sehr gering, da bei der minimalen Reibung im Anzeigesystem bereits die geringste Erschütterung genügt, um das labile Gleichge- jo wicht zu zerstören und in ein stabiles kippen zu lassen.

Gemäß Fig. 8 und 9 ist das Sperrstück eine in sich geschlossene Schraubenfeder 90 mit rundem oder (nicht dargestellt) rechteckigem Querschnitt, gewikkelt mit einer Steigung y = s + d aus einem Draht der γ> Dicke s. Bei rundem Querschnitt haben die Polstücke 92 kreisbogenförmig ausgeschnittene Flußaustrittskanten.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 10 und 11 ist der Sperrer wie im ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet. Das Sperrstück ist hier ein gewelltes, eventuell zickzackgewelltes Blechband 100, wobei in den Figuren wieder die einander entsprechenden Abmessungen angegeben sind. Ein solches Band läßt sich kontinuierlich im Kaltprägeverfahren fertigen.

Die Ausführungsform nach Fig. 12 und 13 umfaßt einen geprägten Weicheisenstreifen 100 mit den Polstücken zugekehrten Vorsprüngen 102; die Breite W braucht hier nur genauso groß zu sein wie die der Polstücke 72'. Die übrigen relevanten Abmessungen sind in den Figuren angegeben.

Wenn ein Kode verwendet wird, bei dem zwischen allen transparenten Bereichen 42 opake Bereiche 44 stehenbleiben, kann man die Kodeplaite gemeinsam mit dem Sperrstück einstückig aus einem Weicheisenblech 112 stanzen. Diese Ausführungsform ist in Fig. 14 und 15 gezeigt, wobei der das Sperrstück bildende Bandabschnitt 110 entsprechend Fig. 4 bis 7 ausgelegt ist. Fig. 15 läßt die Anordnung des Sperrers 114 erkennen. Wenn das Stanzen nicht genau genug ist, kann man auch ein Ätzverfahren anwenden.

Im Prinzip ähnlich ist die Ausführungsform nach Fig. 16 und 17. Hier ist die Kodeplatte 120 aus einem transparenten Kunststoffträger und aufgedrucktem Kode 122 aufgebaut, und auch das Sperrstück 124 ist im Druckverfahren aufgebracht und besteht aus einer magnetisierbaren Pigmentschicht. Der Druck erfolgt zweckmäßigerweise von einem Polyesterträger unter Einwirkung von Hitze, wobei gleichzeitig Kode 122 und Sperrstück 124 gedruckt werden. Die Position des Sperrers 126 ist in Fig. 17 angedeutet.

Bei allen Ausführungsformen muß darauf geachtet werden, daß der Permanentmagnet nicht durch äußere Felder entmagnetisiert wird, weshalb man ein hochkoerzitives Material, etwa auf Bariumferritbasis, verwendet. Das Sperrstück dagegen muß sich immer sofort selbst entmagnetisieren, sobald es aus dem Wirkungsbereich des Sperrers herausgedrückt wird; das läßt sich durch entsprechende Wahl des Materials (niedrige Koerzitivkraft) und des Länger-Querschnitts-Verhältnisses erreichen.

Bei den Ausführungsformen nach Fig. 4 bis 13 wurde das Sperrstück als gesondertes Bauteil hergestellt, das allerdings leicht mit dem Kode ausgefluchtet werden kann. Vorteilhaft ist dabei die rationelle Herstellung in einem kontinuierlichen spanlosen Verformungsverfahren.

Die Herstellung der Bauteile nach Fig. 14 bis 17 ist diskontinuierlich. Dafür entfällt aber die Notwendigkeit der Ausfluchtung, die durch die Druckvorlage gegeben ist.

Schließlich ist es auch möglich, das Sperrstück einstückig mit dem Träger 52 auszubilden. Beispiele zeigen Fig. 18 und 19, wo am Umfang des Trägers 130 das Sperrstück in Form von Zähnen 132 ausgestanzt ist; die Zähne 132 werden dann z. B. rechtwinklig umgebogen und bilden das Widerlager für die Kodeplatte 134, die von innen mittels z. B. eines Federrings 136 angepreßt ist. Die relativen Abmessungen der Sperrstückzähne 132 und des Sperrers 138 entsprechen denen der vorherigen Beispiele. Alternativ kann man Träger, Sperrstück und Kodeplatte insgesamt einstükkig herstellen - aus weichmagnetischem Blech beispielsweise - und die Kodeöffnungen vom Umfang her ausstanzen oder -ätzen.

Es versteht sich, daß in kinematischer Umkehr auch das Sperrstück ortsfest angeordnet sein könnte, während der Sperrer mit der Kodeplatte beweglich ist, die ihrerseits nicht unbedingt eine Rotationsbewegung, sondern in anderen Anwendungsfällen auch durchaus translatorisch bewegt sein kann. Ferner kann der Abstand der Polleitbleche auch ein Vielfaches der Sperrstückteilung betragen.

In manchen Fällen wird es vorteilhaft, oder sogar notwendig sein, die Lagerung des mit dem Sperrstück verbundenen Organs durch die Magnetkräfte nicht zu belasten und/oder eine Deformation des Sperrstücks durch die Magnetkräfte zu unterbinden.

Fig. 20 zeigt schematisch eine Anordnung mit zwei einander diametral gegenberliegenden Sperern 140, 140', die symmetrisch auf ein Sperrstück 142 einwirken und dessen (nicht dargestellte) Lager keinen einseitig wirkenden Kräften mehr unterworfen werden.

Fig. 21 zeigt die Anordnung mit zwei Sperrern 150, 150', die beidseitig des Sperrstücks 152 in gleichem Abstand angeordnet sind; es versieht sich, daß man hier gegebenenfalls auch mit einem einzigen Permanentmagneten auskommen kann, dessen Polstücke dann das Sperrstück von beiden Seiten umgreifen.

Weitere Abwandlungen sollen hier nur angedeutet werden. Man kann zwei Sperrer vorsehen, die um eine halbe Sperrstückteilung zueinander versetzt sind, wobei man die Zahl der Raststellungen verdoppelt, wenn die Sperrer wechselweise zur Wirkung kommen. Ferner kann man z. B. von einem bestimmten Meßbereich ab die Zahl der Sprossen halbieren und den Ab-

stand der Polstücke gleich der dann doppelt so weiten Teilung machen; in diesem Meßbereich werden dann nur noch doppelt so große Meßwertänderungen angezeigt.

Der Gegenstand der Erfindung ist mit Vorteil überall dort anwendbar, wo mit einfachen Mitteln eine analoge Größe - die sich durch eine Strecke oder einen Winkel darstellen läßt - digitalisiert anzuzeigen ist.

Es versteht sich, daß das Grundprinzip der Erfindung auch bei Konstruktionen anwendbar ist, wo der Kode elektrooptisch (Lichtquelle + Fotowiderstand, Fototransistor...) abgetastet und das Ergebnis elektronisch übertragen und angezeigt wird.

Fig. 22 zeigt in teilweise geschnittener Seitenansicht ein drehbares Bauteil in einer Welle 150, die bei 152 kugelgelagert und bei 154 mittels eines Radial-Lagers abgestützt ist. Auf einem Blechteller 156 z. B. aus Leichtmetallblech, der am Umfang einen umgebördelten Rand 158 aufweist, ist ein Kodeband 160 aus einer transparenten, mit einem Kode 162 bedruckten oder beschichteten Folie befestigt. Das Kodeband liegt an 5 nicht umgebördelten Fingern 164, versteift durch Sicken 166, axial positioniert, an. Das Kodeband ist mittels eines Sperrstücks 166 wie es in Fig. 8 und 9 dargestellt ist, radial festgespannt, wobei

die Drahtenden einfach miteinander verhakt sein können.

Fig. 23 zeigt eine Aufsicht auf diese Konstruktion. Bei der Ausführung nach Fig. 24 wird ein ähnlicher ■> Teller 170 verwendet. Hier ist das Sperrstück 172 gemeinsam mit dem Kode 174 auf einem bandförmigen Träger 176 aufgedruckt. Der Träger erstreckt sich axial über die Oberseite 178 des Tellers 170 hinaus und weist, ausgefluchtet mit Umfangsfinger 180 des

hi Tellers Positionieröffnungen 182 auf. Der Kodeträger 176 wird mittels eines außen anliegenden Federringes 184 an den Bördelrand 186 des Tellers 170 angepreßt. Hier ist die Ausfluchtung zwischen Kode 174 und Sperrstück 172 automatisch durch den Druckvorgang

π bei der Herstellung des Kodebandes 176 gegeben. Gemäß Fig. 25 bis 27 ist auf ein einstückiges, drehbares Organ 190, das ähnlich wie in Fig. 22 dargestellt gelagert werden kann, ein Kodeband 192 mittels eines Sperrstücks 194 aufgespannt, das ähnlich wie in

2" Fig. 12 dargestellt ausgebildet ist.

Fig. 26 zeigt perspektivisch einen Ausschnitt des Sperrstücks. Die Größenverhältnisse sind annähernd naturgetreu in Fig. 27 erkennbar. Diese Figur läßt auch erkennen, wie das drehbare Organ 190 durch mit Rippen 196 versehene Speichen 198 zugleich leicht und formstabil gestaltet sein kann.

Hierzu 10 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Digitale optische Anzeigeeinrichtung für die Position eines beweglichen Meßorgans relativ zu seiner Ruheposition mit einer Kodeplatte, die im wesentlichen proportional von dem Meßorgan auslenkbar ist und ein Kodemuster mit opaken und transparenten Bereichen aufweist, die von einer ortsfesten Lichtquelle von einer Seite der Platte aus angeleuchtet werden, während auf der anderen Seite die Eintritte von Lichtleitern angeordnet sind, die entsprechend dem Kodemuster eine Sieben-Segment-Anzeige ausleuchten, wobei nur in bestimmten Relativlagen von Kodeplatte und Eintritten der Lichtleiter eine eindeutige Anzeige erfolgt, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale:

(a) der optischen Kodeplatte (30,112,120,134, 160) ist ein Magnetrastgesperre (70/76, 70/ 90, 70/100, 126/124, 138/132, 150/152, 140/142) zugeordnet, durch das die bestimmten Relativlagen als Raststellungen festgelegt sind,

(b) zwischen dem Meßorgan (32) und der optischen Kodeplatte ist ein innerhalb eines Magnetrastschrittes elastisch nachgiebiges Kupplungselement (56, 58) eingeschaltet. -

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupplungselement Federn (56, 58) mit einer an die Rastkraft des Magnetrastgesperres (70, 76) derart angepaßten Charakteristik umfaßt, daß es innerhalb zweier Magnetrastschritte unnachgiebig ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetrastgesperre eine ortsfeste Permanentmagnetanordnung (70, 126, 138, 150 und 150', 140 und 140') und ein mit der Kodeplatte (30,112,120,134,160) bewegliches weichmagnetisches Sperrstück .(76, 90, 100, 124, 132, 142, 152, 168, 172, 194) umfaßt.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrstück ein leiterartig ausgebildetes Band umfaßt, bei dem der Sprossenabstand die Rastschritte festlegt (Fig. 4 bis 7, Fig. 14 bis 17, Fig. 24, 25).

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Band mit der Kodeplatte einstückig ausgebildet ist (Fig. 14, 24).

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Band mit der Kodeplatte ein Stanzteil ist (Fig. 14).

7. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Band und der Kode auf einen transparenten Träger aufgebracht sind (Fig. 24).

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Band und der Kode auf den Träger aufgedruckt sind (Fig. 24).

9. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer drehbar angeordneten Kodeplatte das Band als Spannring zur Befestigung der Kodeplatte auf einem Träger ausgebildet ist (Fig. 1, 16, 17).

10. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrstück aus Draht in Form einer Schraube mit einer den Rastschritten entsprechenden Teilung gewickelt ist (Fig. 8, 9,

22, 23).

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrstück bei einer drehbar angeordneten Kodeplatte als Spannring zum Befestigen der Kodeplatte auf einem Träger auf diesen aufgespannt ist (Fig. 22, 23).

12. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrstück ein Wellband ist mit dem Sperrer zugekehrten Vorsprüngen (Fig. 10, 11).

13. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrstück als Träger mit ausgeprägten Vorsprüngen ausgebildet ist (Fig. 12, 13, 26).

14. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrstück einstückig mit einem Träger für die Kodeplatte ausgebildet ist (Fig. 18 bis 21).

15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer drehbaren Kodeplatte der Träger tellerartig ausgebildet ist, und daß an seinem Umfang Zähne ausgestanzt und rechtwinklig abgebogen sind, die als Sperrstück dienen und an die als Widerlager die Kodeplatte federnd angepreßt ist (Fig. 18 bis 20).

16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Spener vorgesehen sind (Fig. 20, 21).

17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer drehbeweglichen Kodeplatte die Sperrer bezüglich der Drehlagerung kräfteneutral angeordnet sind (Fig. 20, 21).

18. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrer beidseits eines Sperrstücks angeordnet sind (Fig. 21).

19. Einrichtung nach Anspruch 14 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger, der Kodestreifen und das Sperrstück einteilig aus einem weichmagnetischen Blech gefertigt sind (Fig. 14, 15).

20. Einrichtung nach Anspruch 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrstück in seiner Bewegungsrichtung elastisch ausgebildet ist (Fig. 8, 9, 22, 23).

21. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer drehbar angeordneten Kodeplatte diese Aussparungen aufweist, mittels denen sie axial in Umfangsrichtung auf einem Drehträger positionierbar ist (Fig. 24).