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Einrichtung zur Längenmessung auf elektromagnetischer Grundlage.
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Längenmessung mittels einer elektrischen Induktions- messlehre mit eisengeschlossener, in eine Wechselstrombrücke geschalteter Induktionsspule, deren
Scheinwiderstand durch einen vom Tastorgan gesteuerten Anker beeinflusst wird.
Derartige Längenmesseinrichtungen werden vornehmlich unter Anwendung eines Vergleich- stückes benutzt. Die Einstellung erfolgte bisher in der Weise, dass man den durch das Tastorgan gesteuerten Anker durch mechanische Mittel, wie Drehkeile u. dgl., zusätzlich gegen den Kern der
Induktionsspule verschob. Derartige mechanische Einstellmittel sind jedoch mit der erforderlichen
Genauigkeit nur sehr schwierig und unter grossen Kosten herzustellen. Auch beeinflussen sie je nach dem Grad ihrer Präzision mehr oder weniger die Messgenauigkeit.
Aus diesem Grund hat man bereits eine Nullpunkteinstellung auf elektrischem Wege vor- geschlagen. Die Einstellung des Nullpunktes des Messinstrumentes wird mit Hilfe eines mit der
Induktionsspule der Messlehre in Reihe geschalteten Widerstandes, mit Hilfe einer besonderen Wicklung an der Induktionsspule der Messlehre, welche eine zusätzliche Spannung in die Brücke hineintransformiert, oder durch einen am Joch der Induktionsspule der Messlehre vorgesehenen magnetischen Nebenschluss vorgenommen. Mit der elektrischen Nullpunkteinstellung des im Diagonalzweig der Brücke liegenden Messinstrumentes ändert sich aber auch die Empfindlichkeit desselben, so dass es je nach dem gewünschten Längenmessbereich einer besonderen Empfindlichkeitseinstellung bedarf.
Die Einstellung der Emp- findlichkeit des Messinstrumentes wird daher in an sich bekannter Weise durch Parallelschalten eines veränderlichen Widerstandes zum Instrument oder durch Anordnung eines verstellbaren Widerstandes in Reihe mit der Stromzuführung zur Messbrücke vorgenommen.
Nach der Erfindung werden nun die beiden Einstellvorrichtungen miteinander derart gekuppelt, dass die Nullpunkteinstellung des Messinstrumentes bei gleichbleibender Empfindlichkeit desselben durch ein einziges Bedienungselement vorgenommen werden kann. Hiedurch ist man unabhängig von nur schwierig herzustellenden mechanischen Einstellvorrichtungen und erhält eine ausserordentlich genau arbeitende und bequem einzustellende Längenmesseinrichtung.
In den Abbildungen sind Ausführungsbeispiele der Längenmesseinriehtung nach der Erfindung in schematischer Darstellung wiedergegeben. Es zeigen Fig. 1 eine Längenmesseinrichtung in Brücken- schaltung mit einer Vorrichtung zur Nullpunkteinstellung mittels zusätzlicher Widertsandsänderung unabhängig von der Stellung des Messankers, Fig. 2 eine Teilansicht einer Längenmesseinriehtung, bei welcher die Nullpunkteinstellung mittels einer besonderen Wicklung an der Induktionsspule vorgenommen wird, und Fig. 3 die Teilansicht einer Einrichtung, bei welcher die Nullpunkteinstellung mittels eines am Joch der Induktionsspule vorgesehenen veränderlichen magnetischen Nebenschlusses vorgenommen wird.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Längenmesseinrichtung sind Drosselspulen a1, a2, a3, a (zu einer Messbrücke zusammengeschlossen, in deren eine Diagonale ein Messinstrument A eingeschaltet ist, während sich in der andern Diagonale die Zuleitung einer Wechselstromquelle befindet. Die Messdrossel a1 besitzt einen beweglichen Anker b, dessen Taststift an das zu messende Stück c angelegt wird.
Durch die beim Anlegen des Taststiftes gegen den Prüfling bewirkte Veränderung des Luftspaltes zwischen dem Anker b und dem Kern der Drossel a1 ändert sich der magnetische Widerstand des Kraft-
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linienweges und somit die Feldstärke und der Scheinwiderstand der Drossel, so dass das Messinstrument einen Ausschlag anzeigt.
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Widerstand d in Reihe mit der Drossel a1 geschaltet. Durch Verstellung dieses Widerstandes lässt sich jeder Widerstand im Kreis der Messdrossel herstellen, so dass man es in der Hand hat, den Ausschlag des Messinstrumentes i auf jeden gewünschten Wert und damit auch auf den Nullpunkt zu bringen.
Gleiche Verschiebungen des Messankers bei verschiedenen Abständen desselben von dem Kern der Induktionsspule ergeben aber verschieden grosse induktive Widerstandsänderungen und damit verschieden grosse Ausschläge des Messinstrumentes A. Infolge des Streufeldes nimmt nämlich der Einfluss des Ankers auf die Messspule mit zunehmendem Abstand stärker als linear ab. Es würden daher nach erfolgter Nullpunkteinstellung durch Verstellen des Widerstandes d die vom Messinstrument A angezeigten Längenmesswerte nicht mehr mit den Eichwerten übereinstimmen.
Für einen engbegrenzten Verstellbereich, wie er für Feinmessungen häufig ausreicht, würde die Empfindlichkeitsveränderung praktisch bedeutungslos sein, wenn der Ohmsche Widerstand der Messdrossel klein ist im Verhältnis zu ihrem induktiven Widerstand. Um jedoch auch bei grösseren Verstellbereichen diese Empfindlichkeitsänderung auszugleichen, wird die Spannung des Stromes im Anzeigekreis zusätzlich geändert. Für eine solche Änderung bestehen verschiedene Möglichkeiten. Es kann zu diesem Zwecke das Mess- instrument A. mit einem verstellbaren Nebensehlusswiderstand e versehen sein, oder es kann ein verstellbarer Widerstand t in Reihe mit der Stromzuleitung zu der Messbrücke geschaltet sein.
Es ist ohne weiteres einzusehen, dass durch einen dieser Widerständee oder/dieEmpfindlichkeit des Messinstrumentes geändert werden kann, so dass man die Möglichkeit hat, für einen grösseren Verstellbereich praktisch immer wieder auf die gleiche Empfindlichkeitskurve zu kommen. Der veränderliche Widerstand d und der Widerstand e bzw. t sind miteinander derart gekuppelt, dass die Nullpunkteinstellung des Messinstrumentes bei gleichbleibender Empfindlichkeit desselben mit einem einzigen Bedienungselement vorgenommen werden kann.
Ersetzt man den veränderlichen Widerstand d bei der Einrichtung nach Fig. 1 durch eine
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gleich ist, eine zusätzliche Spannung in die Brücke hinein und verursacht damit eine Nullpunktverschiebung des Messinstrumentes. Die Phasengleichheit der die Spulen 01 und g durchfliessenden Ströme ist gegeben, wenn nur die Speisespannungen gleich und die Vorwiderstände h vor der Brücke gross gegenüber den induktiven Widerständen sind.
Der veränderliche Widerstand h nach Fig. 2 und der Widerstand e nach Fig. 1 sind miteinander derart gekuppelt, dass die Nullpunkteinstellung des Messinstrumentes bei gleichbleibender Empfind- lichkeit desselben ebenfalls mit einem einzigen Bedienungselement vorgenommen werden kann.
Nach der Ausführung gemäss Fig. 3 wird der induktive Widerstand der Induktionsspule l1t durch Veränderung eines magnetischen Nebenschlusses m verändert und damit der Ausschlag des Messinstrumentes beeinflusst. Der magnetische Nebenschluss ist auch hier mit dem Widerstand d nach Fig. 1 so gekuppelt, dass die Nullpunkteinstellung des Messinstrumentes bei gleichbleibender Empfindlichkeit desselben durch ein einziges Bedienungselement vorgenommen werden kann.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung für Längenmessungen mit einer elektrischen Induktionsmesslehre mit eisengeschlossenen, in eine Wechselstrombrücke geschalteten Induktionsspulen, deren Seheinwiderstand durch einen vom Tastorgan gesteuerten Anker beeinflusst wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Nullpunkteinstellung des im Diagonalzweig der Brücke liegenden Messinstrumentes mit Mitteln zur Empfindlichkeitseinstellung desselben gekuppelt sind.
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Device for length measurement on an electromagnetic basis.
The invention relates to a device for length measurement by means of an electrical induction gauge with an iron-closed induction coil connected to an alternating current bridge
Impedance is influenced by an armature controlled by the tactile organ.
Such length measuring devices are primarily used using a reference piece. The setting has so far been made in such a way that the armature controlled by the feeler element is replaced by mechanical means such as rotary wedges and the like. Like., In addition to the core of the
Induction coil moved. Such mechanical adjustment means are, however, with the necessary
Accuracy can only be achieved with great difficulty and at great expense. They also influence the measurement accuracy to a greater or lesser extent depending on the degree of their precision.
For this reason, electrical zero adjustment has already been proposed. The setting of the zero point of the measuring instrument is carried out with the aid of the
Induction coil of the measuring gauge connected in series with the help of a special winding on the induction coil of the measuring gauge, which transforms an additional voltage into the bridge, or by means of a magnetic shunt provided on the yoke of the induction coil of the measuring gauge. With the electrical zero point adjustment of the measuring instrument located in the diagonal branch of the bridge, however, the sensitivity of the same also changes, so that a special sensitivity adjustment is required depending on the desired length measuring range.
The setting of the sensitivity of the measuring instrument is therefore carried out in a manner known per se by connecting a variable resistor in parallel to the instrument or by arranging an adjustable resistor in series with the power supply to the measuring bridge.
According to the invention, the two setting devices are now coupled to one another in such a way that the zero point setting of the measuring instrument can be carried out by a single operating element while maintaining the same sensitivity. As a result, one is independent of mechanical adjustment devices that are difficult to manufacture and one obtains a length measuring device that works extremely precisely and is easy to adjust.
In the figures, exemplary embodiments of the length measuring device according to the invention are shown schematically. 1 shows a length measuring device in a bridge circuit with a device for setting the zero point by means of an additional resistance change independent of the position of the measuring armature, FIG. 2 shows a partial view of a length measuring device in which the zero point setting is carried out by means of a special winding on the induction coil, and 3 shows a partial view of a device in which the zero point setting is carried out by means of a variable magnetic shunt provided on the yoke of the induction coil.
In the length measuring device shown in FIG. 1, choke coils a1, a2, a3, a (are connected to form a measuring bridge, in one diagonal of which a measuring instrument A is switched on, while the supply line for an alternating current source is located in the other diagonal movable armature b, the stylus of which is placed on the piece c to be measured.
The change in the air gap between the armature b and the core of the choke a1 when the stylus is placed against the test object changes the magnetic resistance of the force
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linear path and thus the field strength and the impedance of the choke, so that the measuring instrument shows a deflection.
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Resistor d connected in series with choke a1. By adjusting this resistance, any resistance in the circuit of the measuring throttle can be produced so that it is in the hand to bring the deflection of the measuring instrument i to any desired value and thus also to the zero point.
However, the same displacements of the measuring armature at different distances from the core of the induction coil result in differently large inductive changes in resistance and thus differently large deflections of the measuring instrument A. Because of the stray field, the influence of the armature on the measuring coil decreases more than linearly with increasing distance. Therefore, once the zero point has been adjusted by adjusting the resistance d, the measured length values displayed by the measuring instrument A would no longer correspond to the calibration values.
For a narrow adjustment range, which is often sufficient for fine measurements, the change in sensitivity would be practically meaningless if the ohmic resistance of the measuring throttle is small in relation to its inductive resistance. However, in order to compensate for this change in sensitivity even with larger adjustment ranges, the voltage of the current in the display circuit is also changed. There are various options for making such a change. For this purpose, the measuring instrument A. can be provided with an adjustable shunt resistor e, or an adjustable resistor t can be connected in series with the power supply line to the measuring bridge.
It is easy to see that one of these resistances or / or the sensitivity of the measuring instrument can be changed so that one has the possibility of practically always returning to the same sensitivity curve for a larger adjustment range. The variable resistance d and the resistance e or t are coupled to one another in such a way that the zero point adjustment of the measuring instrument can be carried out with a single operating element while maintaining the same sensitivity.
If one replaces the variable resistance d in the device according to FIG. 1 by a
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is the same, an additional voltage into the bridge and thus causes a zero point shift of the measuring instrument. The phase equality of the currents flowing through the coils 01 and g is given if only the supply voltages are the same and the series resistors h in front of the bridge are large compared to the inductive resistances.
The variable resistance h according to FIG. 2 and the resistance e according to FIG. 1 are coupled to one another in such a way that the zero point adjustment of the measuring instrument can also be carried out with a single operating element while maintaining the same sensitivity.
According to the embodiment according to FIG. 3, the inductive resistance of the induction coil l1t is changed by changing a magnetic shunt m and thus the deflection of the measuring instrument is influenced. Here, too, the magnetic shunt is coupled to the resistor d according to FIG. 1 in such a way that the zero point adjustment of the measuring instrument can be carried out by a single operating element while maintaining the same sensitivity.
PATENT CLAIMS:
1. Device for length measurements with an electrical induction gauge with iron-closed induction coils connected to an alternating current bridge, the visual resistance of which is influenced by an armature controlled by the feeler, characterized in that the means for setting the zero point of the measuring instrument located in the diagonal branch of the bridge are coupled to means for setting the sensitivity of the same are.