DE681285C - Acceleration-insensitive device, e.g. Relay or measuring device, etc. like - Google Patents

Description

Empfindliche Geräte mit relativ zueinander beweglichen Geräteteilen, ζ. Β. Kontakt oder Gegenkontakt eines elektrischen Relais oder Skalenträger und Anzeigeelement eines Meßgerätes, sind im allgemeinen stark empfänglich für Beschleunigungen, und zwar je nach ihrem Aufbau empfänglich für geradlinig verlaufende oder Drehbeschleunigungen. Diese Beschleunigungsempfindlichkeit beschränkt ihre Verwendbarkeit oft auf eine feste, ruhende Aufstellung. \ Sensitive devices with device parts that can move relative to one another, ζ. Β. Contact or mating contact of an electrical relay or scale carrier and display element of a measuring device are generally highly susceptible to accelerations, and depending on their structure, susceptible to linear accelerations or rotational accelerations. This sensitivity to acceleration often limits their usability to a fixed, stationary installation. \

Diese Beschleunigungsempfindlichkeit ließe sich dadurch vermeiden, daß man den beschleunigungsempfindlichen Geräteteil mitThis acceleration sensitivity could be avoided by using the acceleration-sensitive Device part with

»5 Ausgleichsmassen beliebiger Art gegenläufig kuppelt, so daß die auf den beweglichen Geräteteil einwirkenden Beschleunigungskräfte den auf die Ausgleichsmassen einwirkenden Beschleunigungskräften das Gleichgewicht halten und bei Beschleunigungen des ganzen Gerätes die gegenseitige Lage der relativ zu- , einander beweglichen Geräteteile nicht verändert wird. Nachteilig ist bei dieser Anordnung, daß der den beweglichen Geräteteil steuernde Impuls außer der Masse des beweglichen Geräteteils auch .noch die Ausgleichsmasse bewegen muß, wodurch aber verstärkte Reibungen und Energieverluste auftreten. »5 counterbalancing weights of any kind couples, so that the acceleration forces acting on the movable part of the device the acceleration forces acting on the balancing masses the equilibrium hold and with accelerations of the whole device the mutual position of the relative to, moving parts of the device are not changed. The disadvantage of this arrangement is that the impulse controlling the moving part of the device is beyond the mass of the moving part Part of the device also .n’t have to move the balancing mass, but this increased it Frictions and energy losses occur.

Es ist zwar bekannt, ein Relais mit relativ zueinander beweglichen Kontakten dadurch beschleunigungsunempfindlich¹ zu machen, daß man zwei bewegliche Elemente, welche die Kontaktteile tragen, in gleicher Weise auf Beschleunigungen reagieren läßt, während sie auf den eigentlichen Stromimpuls in verschiedener Weise reagieren. Hierzu hat man die Kontaktträger als unabhängig voneinander freischwingende Systeme mit gleicher Eigenschwingungsdauer ausgebildet, ohne aber den beiden Systemen auch gleiche Dämpfungseigenschaften zu verleihen. It is known to make a relay with relatively movable contacts ¹ insensitive to acceleration by allowing two movable elements which carry the contact parts to react in the same way to accelerations, while they react in different ways to the actual current pulse. For this purpose, the contact carriers have been designed as independent, freely oscillating systems with the same natural oscillation duration, but without also giving the two systems the same damping properties.

Solche Systeme ohneDämpfung erfüllen den gedachten Zweck nur dann, wenn die Schwingungsdauern sehr genau gleich sind und die Erschütterungen nur von begrenzter Dauer. Anderenfalls wird sich im Laufe der Zeit eine Phasenverschiebung in beiden Schwingungen einstellen, und das Relais wird, entgegen dem angestrebten Zweck, auf Erschütterungen durch einen Kontakt reagieren.Such systems without damping only fulfill the intended purpose if the periods of oscillation are very exactly the same and the vibrations are of limited duration. Failure to do so will over time Set a phase shift in both oscillations, and the relay will, contrary the intended purpose of responding to vibrations from contact.

Demgegenüber wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, neben der gleichen Eigenschwingungsdauer der freischwingenden SystemeIn contrast, it is proposed according to the invention, in addition to the same period of natural oscillation of the free-swinging systems

auch deren Dämpfung gleichzuhalten. Bei einem Dämpfungsverhältnis von etwa 2:1, besser noch größer, evtl. bis zum aperiodischen Grenzfall, ist es nicht nötig, daß die Eigenschwingungsdauern ganz genau gleich sind; es genügt, wenn während des Abklingens einer bei beiden Systemen angeregten Schwingung die Phasen der beiden Systeme sich nicht wesentlich gegeneinander verschieben. Da eine absolut genaue Abgleichung der Schwingungsdauer praktisch nicht möglich ist, ist die Dämpfungsbedingung wesentlich.also to keep their damping the same. With a damping ratio of about 2: 1, better still larger, possibly up to the aperiodic borderline case, it is not necessary that the Natural oscillation periods are exactly the same; it is sufficient if during the decay an oscillation excited in both systems, the phases of the two systems do not differ significantly from one another move. Since an absolutely precise adjustment of the period of oscillation is practical is not possible, the damping condition is essential.

Bei einer Beschleunigung des ganzen Ge-•5 rätes bewegen sich daher die einzelnen freischwingenden Systeme in gleicher Richtung und mit gleicher Geschwindigkeit, so daß die durch einen Impuls bewirkte Relativverstellung der Geräteteile nicht geändert wird. Die Ansprechempfindlichkeit bzw. die Meßgenauigkeit des Gerätes läßt sich dadurch steigern, daß zwei relativ zueinander bewegliche Geräteteile in an sich "bekannter Weise völlig gleichartig aufgebauten gegenläufigen Systemen angehören, deren jedes' durch einen gleichwerten Impuls gesteuert ist.When the whole device is accelerated, the individual freely swinging devices move Systems in the same direction and at the same speed, so that the Relative adjustment of the device parts caused by a pulse is not changed. the The sensitivity or the measuring accuracy of the device can be increased in that two relatively movable device parts in a "known manner" completely identical built opposing systems belong, each of which 'by an equivalent Impulse is controlled.

Der Erfindungsgegenstand ist an Hand der in den Abb. 1 bis 7 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Abb. ι zeigt ein einfaches Eisenrelais, das als wirksame Teile einen Elektromagneten ABC enthält und andererseits eine drehbare" Eisennadel D. In der Verlängerung der Drehachse der Eisennadel D ist eine zweite Drehachse angebracht, welche einen Querarm B trägt. D und E tragen an einem ihrer Enden je einen Kontaktteil K _± bzw. K₂ und sind so bemessen, daß beide die gleiche Schwingungsdauer und Dämpfung ausweisen. F₁ und F₂ sind die Rückstellfedern der beiden Systeme. Bei einer auf das ganze Relaissystem einwirkenden Drehbeschleunigung bewegen sich beide Kontaktteile in der gleichen Richtung und mit gleicher Geschwindigkeit und ändern *5 infolgedessen ihren Abstand nicht, so daß das Relais gegen Gesamtbeschleunigungen unempfindlich ist.The subject matter of the invention is explained in more detail using the exemplary embodiments shown schematically in FIGS. Fig. Ι shows a simple iron relay as effective parts includes an electromagnet ABC and on the other hand a rotatable "iron needle D. In the extension of the rotational axis of the iron needle D, a second axis of rotation is mounted, which carries a transverse arm B. D and E bear on a their ends each have a contact part K _± or K ₂ and are dimensioned so that both have the same period of oscillation and damping. F ₁ and F ₂ are the return springs of the two systems in the same direction and at the same speed and consequently do not change their distance, so that the relay is insensitive to overall accelerations.

Abb. 2 zeigt eine Bauart, bei der zwei völlig gleichartig aufgebaute gegenläufige Systeme vorgesehen sind, um die Empfindlichkeit des Relais zu steigern. Hierbei sind zwei Tauchspulrelais mit gemeinsamer Achse spiegelbildlich zueinander gelagert. Ein Strom in der Tauchspule S₁ des einen Systems sucht diese nach unten zu drücken, während ein die Tauchspule S₂ des anderen Systems durchfließender Strom diese nach oben zu bewegen sucht. Beide Spulen sind durch eine Geradführung G geführt und werden in ihrer Lage durch eine in der Mitte von G festgemachte Doppelfeder F gehalten. Unter dem Einfluß I eines Stromes bewegen sich beide Spulen zueinander hin und schließen den Kontakt K₁, K₂. Andererseits bewirkt eine Beschleunigung des Gesamtsystems in Richtung der Systemachse, z. B. nach oben, daß sich sowohl Spule S₁ wie Spule 6*2 und damit die Kontaktteile K₁, K₂ nach unten bewegen und darauf bis zur Erreichung der Ruhelage hin und her schwingen, ohne während dieses ganzen Vorganges ihren gegenseitigen Abstand zu verändern, da beide Systeme gleiche Schwingungsdauer und Dämpfung haben.Fig. 2 shows a design in which two completely similarly constructed counter-rotating systems are provided in order to increase the sensitivity of the relay. Here, two moving coil relays with a common axis are mounted in mirror image to one another. A current in the plunger coil S ₁ of one system tries to push it downwards, while a current flowing through the plunger coil S _{2 of} the other system tries to move it upwards. Both coils are guided by a straight guide G and are held in their position by a double spring F fastened in the middle of G. Under the influence of a current I, both coils move towards each other and close the contact K ₁ , K ₂ . On the other hand, an acceleration of the entire system in the direction of the system axis, z. B. upwards that both coil S ₁ and coil 6 * 2 and thus the contact parts K ₁ , K ₂ move down and then swing back and forth until the rest position is reached, without changing their mutual distance during this entire process , since both systems have the same period of oscillation and damping.

In Abb. 3 sind zwei mit den Bezugsfeldern P₁, P₁ nand P₂, P₂' zusammenwirkende Drehspulsysteme S₁, S₂ mit den Rückstellfedern F₁, F₁ und F₂, F₂' dargestellt, deren Drehachsen in einer Geraden liegen. Die Stromrichtung oder die Magnetfeldrichtung sind in beiden Spulen verschieden, so daß bei Strom-Schluß die beiden mit den Spulen verbundenen Kontaktteile K₁, K₂ sich aufeinander zu bewegen. Die Kontaktteile K₁, K₂ sind in der Zeichnung in ihrer Ausgangslage dargestellt. Abb. 4 zeigt die Anordnung in der Blickrichtung auf die Drehachsen der Spulen. Bei einer Drehbeschleunigung des Gesamtsystems bewegen sich die beiden Drehspulen im gleichen Drehsinn und mit gleicher Geschwindigkeit. Sie vollführen wieder Schwingungen — in diesem Fall Drehschwingungen —.von gleicher Schwingungsdauer und gleichem Dämpfungsverhältnis, so daß während der ganzen Zeit der äußeren Störung trotz der Pendelungen der Kontaktteile deren Abstand immer gewahrt bleibt.Fig. 3 shows two moving coil systems S ₁ , S ₂ with the return springs F ₁ , F ₁ and F ₂ , F ₂ ' interacting with the reference fields P ₁ , P ₁ and P ₂ , P ₂ ' , their axes of rotation in a straight line lie. The direction of the current or the direction of the magnetic field are different in the two coils, so that when the current fails, the two contact parts K ₁ , K ₂ connected to the coils move towards one another. The contact parts K ₁ , K ₂ are shown in their starting position in the drawing. Fig. 4 shows the arrangement in the direction of view of the axes of rotation of the coils. When the overall system accelerates, the two moving coils move in the same direction of rotation and at the same speed. They perform oscillations again - in this case torsional oscillations - of the same oscillation duration and the same damping ratio, so that the distance between them is always maintained during the entire time of the external disturbance, despite the oscillations of the contact parts.

Vorteilhaft kann es auch sein, von der koaxialen Lage der beiden beweglichen Relaissysteme etwas abzuweichen, z. B. die Achsen der Systeme etwas gegeneinander zu neigen oder die Achsen der in den Abb. 1, 3 und 4 dargestellten beweglichen Systeme etwas gegeneinander zu versetzen, um bei der Kontaktherstellung gleichzeitig Reibung und Wechsel des Kontaktpunktes herbeizuführen. i°5It can also be advantageous from the coaxial position of the two movable relay systems to deviate somewhat, e.g. B. to incline the axes of the systems somewhat against each other or the axes of the movable systems shown in Figs. 1, 3 and 4 somewhat to offset against each other in order to create friction and at the same time Bring about change of contact point. i ° 5

Der Erfindungsgedanke ist nicht auf elektrische Relais beschränkt, sondern er läßt sich auf alle Relais mit relativ zueinander beweglichen Relaisteilen anwenden. Bei pneumatischen oder hydraulischen Relais z. B., bei denen ein von einem Impuls ausgelenkter Druckmittelstrom eine Auffangdüse beaufschlagt, läßt sich der Erfindungsgedanke dadurch verwirklichen, daß sowohl das den Druckmittelstrom fortleitende Strahlrohr als auch die Auffangdüse als freischwingende Systeme mit gleicher Eigenschwingungsdauer und gleicher Dämpfung ausgebildet sind.The idea of the invention is not limited to electrical relays, but it can be apply to all relays with relay parts that can move relative to one another. With pneumatic or hydraulic relays e.g. B., in which a pressure medium flow deflected by a pulse acts on a collecting nozzle, the idea of the invention can be realized in that both the The jet pipe conveying the flow of pressure medium and the collecting nozzle as free-swinging systems are designed with the same natural oscillation duration and the same damping.

Die folgenden Abbildungen zeigen die Anwendung des Erfindungsgedankens auf Meßgeräte, und zwar auf solche elektrischer Art. Abb. 5 zeigt ein dem magnetischen Bezugs-The following figures show the application of the inventive concept to measuring devices, in such an electrical way. Fig. 5 shows a magnetic reference

feld P, P' ausgesetztes Drehspulsystem S, dessen Drehung durch einen über der Skalenscheibe S_k spielenden Zeiger Z angezeigt wird. Sowohl die Skalenscheibe als auch das Drehspulsystem und der an diesem befestigte Zeiger Z sind als freischwingende Systeme mit übereinstimmender Eigenfrequenz und Dämpfung ausgebildet. F₁, F₂ bzw. F₃, F₄ sind wieder die den beiden Systemen zugeordnetenMoving-coil system S exposed to field P, P ' , the rotation of which is indicated by a pointer Z playing over dial S _k. Both the dial and the moving coil system and the pointer Z attached to it are designed as free-swinging systems with matching natural frequency and damping. F ₁ , F ₂ and F ₃ , F ₄ are again those assigned to the two systems

ίο Rückstellfedern. Die Achse der Skalenscheibe ist als Hohlachse ausgebildet, durch welche die dem Zeiger und der Drehspule gemeinsame Drehachse hindurchgeführt ist. In der Normalstellung befindet sich die Skalenscheibe S/. in Ruhe, 'und nur der Zeiger Z wird durch den Meßimpuls ausgeschwenkt. Beim Auftreten einer Drehbeschleunigungskraft dagegen bewegen sich sowohl die Skalenscheibe als auch der Zeiger in def gleichen Richtung und mit gleicher Geschwindigkeit und ändern infolgedessen ihre gegenseitige relative Lage nicht. Das Gerät zeigt damit beschleunigungsunempfindliche Meßwerte an.ίο return springs. The axis of the dial is designed as a hollow axis through which the axis of rotation common to the pointer and the moving coil is passed. The S / dial is in the normal position. at rest, 'and only the pointer Z is swiveled out by the measuring pulse. When a rotational acceleration force occurs, on the other hand, both the dial and the pointer move in the same direction and at the same speed and consequently do not change their mutual relative position. The device shows measurement values that are not sensitive to acceleration.

Ein Meßgerät mit gesteigerter Empfindlichkeit läßt sich dadurch herstellen, daß man bei zwei gegenläufigen Systemen von der in den Abb. 3 und 4 dargestellten Bauart das eine mit einer konzentrischen Skalenscheibe versieht und auf die Achse des anderen Systems einen Zeiger setzt, welcher die Skalenscheibe bestreicht. Die bauliche Ausführung kann dabei nach Art der Abb. 6 erfolgen, welche ganz schematisch das mit dem Zeiger Z verbundene Drehspulsystem S₁ zeigt, unterhalb welchem ein zweites Drehspulsystem S₂ koaxial angeordnet ist, dessen Drehung auf die Skalenscheibe S_k mittels eines die obere Drehspule umgreifenden gekröpften Gestänges G erfolgt. Bei Stromdurchgang bewegen sich die beiden Systeme gegensinnig, während bei einer Drehbeschleunigung des ganzen Gerätes die beiden Systeme gleichsinnig in demselben Maß bewegt werden, wodurch die Anzeige des Gerätes auch während der Beschleunigung des Gerätes ihren Wert nicht ändert.A measuring device with increased sensitivity can be produced by providing one with a concentric dial in two opposing systems of the type shown in Figs. 3 and 4 and placing a pointer on the axis of the other system, which lines the dial. The structural design can be done according to the type of Fig. 6, which shows very schematically the moving coil system S ₁ connected to the pointer Z, below which a second moving coil system S _{2 is} arranged coaxially, its rotation on the dial S _k by means of the upper moving coil encompassing cranked linkage G takes place. When a current passes through, the two systems move in opposite directions, while when the entire device accelerates, the two systems are moved in the same direction to the same extent, so that the display of the device does not change its value even while the device is accelerating.

Man kann die beweglichen Systeme der Abb. 5 und 6 auch mit Relaiseinrichtungen versehen, welche bei einem bestimmten Anzeigewert des Gerätes auslösbar sind. Beispielsweise können die beweglichen Systeme mit elektrischen Kontakten versehen werden, ähnlich den in den Abb. 1, 3 und 4 gezeigten Ausführungsformen, so daß bei einem bestimmten Ausschlag des Meßgerätes, z. B. bei seinem größten und geringsten Wert, ein Kontaktschluß erfolgt. Man hat dann also eine Kombination eines Relais mit einem Meßgerät. The moving systems of Figs. 5 and 6 can also be used with relay devices provided, which can be triggered at a certain display value of the device. For example the moving systems can be provided with electrical contacts similar to those shown in Figs. 1, 3 and 4 Embodiments so that at a certain deflection of the measuring device, for. B. at its greatest and least value, a contact closure takes place. So you have one Combination of a relay with a measuring device.

Abb. 7 zeigt eine Ausführungsform ähnlich derjenigen gemäß Abb. 5, wobei über einer 6g schwingbaren Skalenscheibe S_k zwei Zeiger Z₁, Z₂ spielen, die mit je einem Dtehspulsystem S₁ bzw. S₂ verbunden sind. Hierbei sind also drei unabhängig voneinander koaxial freischwingbare Systeme mit gleicher Eigen-Schwingungsdauer und gleichen Dämpfungseigenschaften vorhanden. Die beiden Drehspulsysteme werden an getrennte Stromkreise angeschlossen. Auch dieses Meßgerät kann mit Relaiseinrichtungen versehen sein, z. B. derartig, daß jede der beiden Spulen Kontaktteile trägt, deren Gegenkontakte an der freischwingbaren Skalenscheibe befestigt sind.Fig. 7 shows an embodiment similar to that according to Fig. 5, with two pointers Z ₁ , Z ₂ playing over a 6g oscillating scale disk S _k , which are each connected to a rotating coil system S ₁ and S ₂ . In this case, there are three coaxially freely oscillating systems with the same natural oscillation duration and the same damping properties, which are independent of one another. The two moving coil systems are connected to separate circuits. This measuring device can also be provided with relay devices, e.g. B. such that each of the two coils carries contact parts whose mating contacts are attached to the freely swinging dial.

Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Beschleunigungsunempfindliches Gerät, z. B. Relais oder Meßgerät u. dgl., mit relativ zueinander beweglichen Geräteteilen, z. B. Kontakt und Gegenkontakt, bei dem die relativ zueinander beweglichen Geräteteile als unabhängig voneinander freischwingende Systeme mit gleicher Eigenschwingungsdauer ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Geräteteile auch gleiche Dämpfungseigenschaften besitzen.1. device that is not sensitive to acceleration, z. B. Relay or measuring device and the like, with relatively movable device parts, z. B. Contact and mating contact, in which the relatively movable parts of the device as independent of each other Free-running systems are designed with the same natural oscillation period, characterized in that the device parts also have the same damping properties. 2. Beschleunigungsunempfindliches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei relativ zueinander bewegliche Geräteteile in an sich bekannter Weise völliggleichartig aufgebauten gegenläufigen Systemen angehören, deren jedes durch einen gleichwertigen Impuls gesteuert ist.2. Acceleration-insensitive device according to claim 1, characterized in that that two device parts which are movable relative to one another run in opposite directions in a manner known per se Belong to systems, each of which is controlled by an equivalent impulse. 3. Beschleunigungsunempfindliches Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der freischwingenden Systeme zugleich Träger eines von »oo zwei relativ zueinander beweglichen Anzeigeelementen einer Meßvorrichtung und Elementen einer Relaiseinrichtung ist, derart, daß die Relaiseinrichtung bei einem bestimmten Anzeigewert der Meßvorrichtung anspricht.3. Acceleration-insensitive device according to claim 1 or 2, characterized in that that each of the free-swinging systems also carries one of »oo two relatively movable display elements of a measuring device and elements of a relay device, such as that the relay device at a certain display value of the measuring device appeals to. 4. Beschleunigungsunempfindliches Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem elektrischen Kontaktrelais die Achsen der die beiden relativ zueinander beweglichen Kontaktteile tragenden freischwingenden Systeme derart gegeneinander geneigt oder versetzt sind, daß bei der Kontaktherstellung gleichzeitig Reibung und Wechsel des Kontaktpunktes erfolgt.4. Acceleration-insensitive device according to one of claims 1 to 3, characterized characterized in that in an electrical contact relay, the axes of the two freely oscillating systems carrying two relatively movable contact parts so inclined to one another or are offset so that friction and change of contact point occur simultaneously when making contact. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings