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Anordnung zur Messung von insbesondere Längenänderungen auf elektrischem Wege.
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punkt abgeglichen, so schlägt das Anzeigegerät je nach der Art der Verstimmung der beiden Messspulen nach der einen oder andern Richtung aus. Zu diesem Zwecke werden den Gleichrichtern aus den Brückenzweigen selbst Teilspannungen zugeführt, u. zw. derart ; dass die gleichgerichteten Teilspannungen bei abgeglichener Brücke einander kompensieren. Die Gleichrichterwirkung der Gleichrichter wird dadurch verbessert, dass an ihnen eine grössere Wechselspannung als die Diagonalspannung liegt, so dass auch kleine Verstimmungen der Brücke mit grösseren Stromänderungen im Messinstrument verbunden sind. Das Instrument zeigt bei Verstimmung der Brücke die Differenz der durch den einen und den andern Gleichrichter fliessenden Ströme an.
Durch die gleichrichtende Wirkung der Gleichrichter wird der überwiegende Betrag jeweils einen Zeigerausschlag in der einen oder andern Richtung hervorgerufen.
Bei der selbsttätigen Steuerung einer Werkzeugmaschine kann beispielsweise schon bei Beginn des Arbeitsprozesses infolge des grossen Messbereiches das volle Übermass am Messgerät festgestellt werden. Wie oben erläutert, ist die Empfindlichkeit zwar dann noch gering. Sie nimmt jedoch mit zunehmender Annäherung an das Sollmass erheblich zu, so dass dadurch eine exakte Ausschaltung der Maschine nahe oder in der Nullstellung ermöglicht wird. Die selbsttätige Abschaltung kann hiebei durch ein Nullstromrelais erfolgen, das also gerade bei der grössten Empfindlichkeit der Anordnung betätigt wird.
Bei Handbetrieb lässt sich ausserdem feststellen, wenn beispielsweise das Sollmass überschritten wird, ob das Werkstück entsprechend den zugelassenen Toleranzen noch verwertbar ist oder nicht, da infolge der über Null hinaus geführten Skala eine genaue Ablesung der Messübersehreitung ermöglicht wird. Da bei einer Brückenschaltung die Empfindlichkeit nur bis zu einer gewissen Grenze der Verstimmung gleichbleibt, also mit der relativen Änderung der veränderlichen Widerstände, vom Brückenabgleich gerechnet, abnimmt, so kann durch Bemessung dieser Widerstände bzw. der ganzen Brücke, der nichtlineare Teil der die Brückenstromänderung, bezogen auf die relative Widerstands- änderung wiedergebenden Brückencharakteristik, zur Erzielung der beabsichtigten Verzerrung der Längenskala herangezogen werden.
Um nach dem einen Ende der Skala zu eine Verringerung der Empfindlichkeit zu erhalten, muss der nutzbar gemachte Teil der Brückencharakteristik eine monoton verlaufende Krümmung haben.
Die Zeichnung veranschaulicht den Gegenstand der Erfindung an mehreren Ausführungbeispielen. Fig. 1 zeigt die Schaltanordnung, Fig. 2 zeigt eine Ausbildung des Messorgans, Fig. 3 stellt die verzerrte Skala am Anzeigegerät dar.
Gemäss Fig. 1 sind in einer Wechselstrombrücke 1 in je zwei gegenüberliegenden Zweigen die Messspulen 2 und 3 und die festen Widerstände 4 und J angeordnet. Die Brücke wird über einen Wandler 6 von einer Stromquelle T* gespeist. An die andern Diagonalpunkte ist über Gleichrichter 8 und 9 das Messgerät 10 angeschlossen. Die Gleichrichter liegen ausserdem in zwei gegeneinander geschalteten
Kreisen, die die Widerstände 11 und 12 enthalten.
An den Gleichrichtern liegen auch bei abgeglichener Brücke Spannungen entsprechend dem Spannungsabfall an den Zweigen 3 und 4. Diese stets vorhandenen Spannungen erhöhen auch im abgeglichenen Zustand der Brücke die Empfindlichkeit der Messanordnung, da bei derart erhöhten Wechselspannungen der durch jeden der Gleichrichter erzeugte
Gleichstrom sich stärker mit der Spannung ändert als bei kleinen Wechselspannungen.
Bei der Ausführungsform der Messeinrichtung nach Fig. 2 sind auf dem Mittelkern eines
E-förmigen Magneten 13 die Messspulen 2 und 3 angeordnet. Der magnetische Kreis wird durch einen
Anker 14 geschlossen, dessen Abstand von den Magnetpolen verändert werden kann. In einer be- stimmten Lage des Ankers, der mittels einer Feder 15 am Gestell befestigt wird, ist die Brücke 1 abgeglichen. Am Anker 14 liegt ein Taster 16 an, dessen Lage sich in axialer Richtung entsprechend den Abmessungen des zu prüfenden Werkstückes ändert. Wird nun bei einer beliebigen Länge des zu bearbeitenden Werkstückes die Messung begonnen, so wird durch den Taster 16 der Anker weit vom Magnet 13 entfernt gehalten.
Infolge des grossen Abstandes zwischen dem Anker 14 und dem
Magneten 23 ist die Empfindlichkeit bei einer gewissen Lagenänderung verhältnismässig gering, so dass die bei der Bearbeitung eintretenden Längenänderungen an der Teilung nach Fig. 3 nur durch geringe Ausschlagsänderungen des Zeigers angezeigt werden. Die Teilung ist daher nach ihrem Ende zu erheblich zusammengedrängt. Nähert sich jedoch der Anker 14 der Lage nach Fig. 2, so nimmt die Empfindlichkeit der Anzeige erheblich zu, und dementsprechend sind auch die Messwerte auf der
Teilung nach Fig. 3 in wesentlich grösserem Abstande voneinander angegeben, so dass insbesondere in der Nähe des Nullpunktes eine genaue Ablesung ermöglicht wird.
Geht infolge Unachtsamkeit bei nicht selbsttätiger Abschaltung der Werkzeugmaschine der Anker 14 über die Nullage hinaus, wobei er sich dem Magneten 13 noch weiter nähert, so wird infolge der günstigen Eigenschaften der
Schaltung die Anzeige über den Nullpunkt hinaus ermöglicht, so dass das Überschreiten des Null- punktes auf der Teilung ohne weiteres erkennbar wird und hienach festgestellt werden kann, ob die erforderlichen Minderabmessungen des bearbeiteten Werkstückes noch innerhalb der zulässigen Werte liegen.
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Arrangement for measuring, in particular, changes in length by electrical means.
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point balanced, the display device deflects in one or the other direction depending on the type of detuning of the two measuring coils. For this purpose, partial voltages are supplied to the rectifiers from the bridge branches themselves, u. between such; that the rectified partial voltages compensate each other with a balanced bridge. The rectifying effect of the rectifiers is improved by the fact that they have a higher alternating voltage than the diagonal voltage, so that even small detunings in the bridge are associated with greater current changes in the measuring instrument. If the bridge is detuned, the instrument shows the difference between the currents flowing through one and the other rectifier.
Due to the rectifying effect of the rectifiers, the predominant amount is caused by a pointer deflection in one direction or the other.
With the automatic control of a machine tool, for example, the full excess can be determined on the measuring device at the beginning of the work process due to the large measuring range. As explained above, the sensitivity is then still low. However, it increases considerably as the target dimension is approached, so that this enables the machine to be switched off exactly near or in the zero position. The automatic switch-off can be done by a zero-current relay, which is actuated when the system is extremely sensitive.
In manual operation, it can also be determined, for example, if the target size is exceeded, whether or not the workpiece can still be used in accordance with the permitted tolerances, as the scale, which extends beyond zero, enables an accurate reading of the measurement overshoot. Since the sensitivity of a bridge circuit only remains the same up to a certain limit of detuning, i.e. it decreases with the relative change in the variable resistances, calculated from the bridge balancing, the non-linear part of the bridge current change can be calculated by measuring these resistances or the entire bridge. based on the bridge characteristic reflecting the relative change in resistance, can be used to achieve the intended distortion of the length scale.
In order to achieve a reduction in sensitivity at one end of the scale, the part of the bridge characteristic that is made usable must have a monotonous curvature.
The drawing illustrates the subject matter of the invention using several exemplary embodiments. Fig. 1 shows the switching arrangement, Fig. 2 shows an embodiment of the measuring element, Fig. 3 shows the distorted scale on the display device.
According to FIG. 1, the measuring coils 2 and 3 and the fixed resistors 4 and J are arranged in two opposite branches in an alternating current bridge 1. The bridge is fed via a converter 6 from a current source T *. The measuring device 10 is connected to the other diagonal points via rectifiers 8 and 9. The rectifiers are also in two oppositely connected
Circles containing resistors 11 and 12.
Even when the bridge is balanced, there are voltages at the rectifiers corresponding to the voltage drop on branches 3 and 4. These voltages, which are always present, increase the sensitivity of the measuring arrangement even in the balanced state of the bridge, since with such increased alternating voltages the generated by each of the rectifiers
Direct current changes more with voltage than with small alternating voltages.
In the embodiment of the measuring device according to FIG. 2, one is on the central core
E-shaped magnets 13, the measuring coils 2 and 3 are arranged. The magnetic circuit is made by a
Armature 14 closed, whose distance from the magnetic poles can be changed. In a certain position of the anchor, which is fastened to the frame by means of a spring 15, the bridge 1 is balanced. A button 16 rests on the armature 14, the position of which changes in the axial direction according to the dimensions of the workpiece to be tested. If the measurement is now started at any length of the workpiece to be machined, the armature is held far away from the magnet 13 by means of the button 16.
As a result of the large distance between the anchor 14 and the
Magnet 23, the sensitivity is relatively low with a certain change in position, so that the changes in length occurring during processing at the graduation according to FIG. 3 are only indicated by small changes in deflection of the pointer. The division is therefore too much compressed after its end. However, if the armature 14 approaches the position according to FIG. 2, the sensitivity of the display increases considerably, and the measured values are accordingly also on the
Graduation according to FIG. 3 indicated at a significantly greater distance from one another, so that an accurate reading is made possible, particularly in the vicinity of the zero point.
If, as a result of carelessness when the machine tool is not switched off automatically, the armature 14 goes beyond the zero position, thereby approaching the magnet 13 even further, then due to the favorable properties of the
Switching enables the display beyond the zero point, so that the exceeding of the zero point on the graduation is easily recognizable and it can then be determined whether the required smaller dimensions of the machined workpiece are still within the permissible values.