CH342001A - Process for the production of divisions or for the measurement of distances by means of standing sound waves, and device for carrying out the process - Google Patents

Process for the production of divisions or for the measurement of distances by means of standing sound waves, and device for carrying out the process

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Publication number
CH342001A
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CH
Switzerland
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measuring
scale
dependent
indicator
intervals
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German (de)
Inventor
Weidner Karl Benno Ing Dr
Jaenicke Heinz Ing Dr
Original Assignee
Erich Hoffmann Praezisionsmech
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Application filed by Erich Hoffmann Praezisionsmech filed Critical Erich Hoffmann Praezisionsmech
Publication of CH342001A publication Critical patent/CH342001A/en

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B17/00Measuring arrangements characterised by the use of infrasonic, sonic or ultrasonic vibrations

Description

  

  
 



   Verfahren zur Herstellung von Teilungen oder zur Messung von Strecken mittels stehender Schallwellen, und Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens
Das vorliegende Patent bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Teilungen oder zur Messung von Strecken mittels stehender Schallwellen, sowohl solcher des Hörbereiches als Ultraschallwellen, sowie auf eine Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens.



   Es ist bekannt, Ultraschallwellen zu Echolotungen, aber auch zur Dickenmessung zu verwenden.



  Während das Echolotverfahren nach dem Reflexionsprinzip arbeitet und die Zeit vom Augenblick des Sendens eines Ultraschallimpulses bis zum Empfangen des reflektierten Schalles ein Mass für die Entfernung ist, arbeitet man bei der Dickenmessung nach dem Resonanzverfahren, wobei die Dicke des durchschallten Werkstückes aus der Messung der Resonanzfrequenz ermittelt wird. So macht sich beispielsweise das Auftreten einer Resonanz zwischen der Schallfrequenz und einer Dickenschwingung des Werkstückes durch einen Anstieg des Anodenstromes im Röhrengenerator bemerkbar. Man hat Dickenmessgeräte entwickelt, bei denen für ein Material mit bekannter Schallgeschwindigkeit die gesuchte Dicke des Werkstückes an einer vor dem Bildschirm einer Oszillographenröhre gesetzten Skala abgelesen werden kann.



   Andere Dickenmesser arbeiten ähnlich wie das Echolotgerät nach dem Reflexionsprinzip, wobei eine Schallwelle in dem auszumessenden Werkstück vom Schallgeber zur gegenüberliegenden Fläche des Werkstückes und zurück zum Empfangsquarz läuft, während eine zweite Welle in einem mit   öl    gefüllten Metallrohr reflektiert wird. Man erhält dann auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre zwei   Empfangs-    zacken, die durch Verschieben des Quarzes in der Röhre zur Deckung gebracht werden. Das Mass dieser Verschiebung, dass an einer Skala eines Feinstellgetriebes ablesbar ist, gibt die Dicke des Werkstückes an.



   Diese Messungen werden unmittelbar an dem zu messenden Werkstück durchgeführt, dessen Dicke ermittelt werden soll.



   Demgegenüber bezweckt das erfindungsgemässe Verfahren, den beschallten Körper unmittelbar als Massstab zu verwenden und die gegebene Naturkonstante der Wellenlänge als kleinste Messstrecke zu benutzen.



   Die vorliegende Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die bisher aufgetretenen Teilungsfehler an Massstäben zu vermeiden, durch welche ungenaue Messungen ausgeführt wurden.



   Erreicht wird dies nach dem Verfahren gemäss der Erfindung dadurch, dass die Schallwelle in einem Medium, dessen Länge ein Vielfaches von   212    ist, so erzeugt wird, dass   i/2    oder ein Vielfaches von   A/2    eine Teilungseinheit zwischen einer Anfangs- und einer Endmessmarke darstellt, so dass je ein Maximum oder ein Minimum der stehenden Welle durch die Anfangs- und die Endmessmarke hindurchgehen und dass man von den Maxima oder Minima der stehenden Welle abgeleitete Signale einzeln oder summiert verwendet.



   Für Messungen nach dem metrischen System wird beispielsweise der Urmeter, dessen Anfangsund Endmessmarke festliegt, in beispielsweise 1000 Teilungsintervalle aufgeteilt, so dass dann   A/2    genau 1 mm ist. Falls höhere Genauigkeiten erforderlich sind, wird man die Schallfrequenz höher wählen, so dass beispielsweise zehn   A/2    den Teilungsintervall von 1 mm ergeben. Dementsprechend muss die Wellenlänge und damit die Eigenfrequenz des Quarzes ge  wählt werden.

   Zweckmässig wird die in dem Medium, beispielsweise einem Massstab, erzeugte stehende Welle an einem zum Messstab parallelen, die Anfangsund Endmessmarken aufweisenden Vergleichsmassstab eingestellt, worauf der Vergleichsmassstab durch den mit Teilungen zu versehenden Massstab ersetzt wird, auf welchen die Intervalle der Maxima oder Minima   von/2    aufgezeichnet werden.



   Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des Verfahrens, das die Übertragung der Teilungsintervalle leicht durchführbar macht, besteht beispielsweise darin, das Ultraschallfeld in einem Magnetstab oder -rohr zu erzeugen und die mechanischen Schwingungen der Elementarmagnete innerhalb der stehenden Welle induktiv abzutasten. Es ist aber auch möglich, das Ultraschallfeld in einem optisch durchsichtigen Medium zu erzeugen, wobei die kleinste Messstrecke der periodischen Wiederkehr einer Schallfeldgrösse, beispielsweise Druck oder Schnelle oder Brechungsindex entspricht, die aufgesucht oder sichtbar gemacht und übertragen wird. Solche Verfahren sind als Verfahren der sekundären Interferenzen bekannt oder können mittels ebenfalls bekannter spannungsoptischer Verfahren oder mittels des ebenfalls bekannten   Ultraschall- Interferometers    durchgeführt werden.

   Vorteilhaft werden die Intervalle beim Abtasten der Schallwelle durch Abbildung eines Lichtspaltes photooptisch auf den Massstab übertragen.



   Das Patent betrifft ferner eine Vorrichtung zur Ausübung des erfindungsgemässen Verfahrens, bei der ein magnetisch wirksamer Messstab an einem Ende den Sendequarz trägt, während über dem andern an Luft angrenzenden Ende eine Erregerspule angeordnet ist, die von einem den Messstab umgebenden, einen Längsschlitz aufweisenden Magnetmantel getragen wird, der an der Seite des Sendequarzes mit der Halterung desselben verbunden ist, während seine andere Seite dem Messstab auf Spaltbreite gegenübersteht, wobei die Innenseite des Magnetmantels als Führung für einen mit Messschleife versehenen Indikator ausgebildet ist, der in dem Längsschlitz des Magnetmantels durch ein Verstellgetriebe längsbeweglich mit einem Messgerät sowie einem Aufzeichnungsgerät verbunden ist, welches die Stellung des Indikators auf den zu teilenden Massstab überträgt.



   Die Erfindungen werden im folgenden beispielsweise näher erläutert.



   Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Herstellung von Teilungen während des Eichens mit Anvisiermikroskop,
Fig. 2 den zu Fig. 1 gehörenden Massstab während des Teilens mit dem Lichtspaltprojektor,
Fig. 3 den geteilten Massstab,
Fig. 4 eine Seitenansicht zu   Fig. 1,    jedoch mit anstelle des Anvisiermikroskopes eingesetztem Lichtspaltprojektor,
Fig. 5 das Schaltschema des in Fig. 4 als Block dargestellten Röhrenverstärkers,
Fig. 6 eine Messvorrichtung im Längsschnitt,
Fig. 7 eine Seitenansicht gemäss Vorrichtung nach Fig. 6,
Fig. 8 zwei gegenläufige Messschleifen nach Fig. 6 und
Fig. 9 die Teilscheibe des optischen Intervallteilers nach Fig. 6 in Aufsicht.



   In der Fig. list der linksseitig gehalterte Magnetstab mit 1 und sein Magnetmantel mit 2 bezeichnet.



  An der linken Seite des Magnetstabes ist der Quarz 3 eines Schallsenders gehaltert, dessen Fassung mit 4 bezeichnet ist, die in dem isolierenden Teil 5 befestigt ist, welches mit dem Magnetmantel verbunden ist.



  Mit dem Quarz 3 steht der Hochfrequenzgenerator 6 durch die Leitung 7 in Verbindung. Der andere Pol 8 ist ebenso wie die gesamte Messanlage geerdet.



   Der Magnetmantel und der Magnet stab sind zwischen Spitzen aufgenommen. Die linke Spitze ist mit 9 bezeichnet, die sich gegen die Druckplatte   10    abstützt. Die rechtsseitigen Spitzen, die sich gegen den Magnetmantel abstützen, sind mit 11 bezeichnet.



  Der Magnetstab muss rechtsseitig an Luft angrenzen.



  Er ist rechtsseitig durch die Spitzen 12 unterstützt.



  Zwischen dem Mantel und dem Magnetstab befindet sich der Ringschlitz 13, der zur Herabsetzung des magnetischen Widerstandes nur eine Spaltbreite von etwa   111o mm    aufweist. Als Magnetstab kann ein permanenter Magnet dienen. Zum Wiederaufmagnetisieren dient die mit 14 bezeichnete Erregerspule, die rechtsseitig in dem Magnetmantel angeordnet ist.



  Diese Erregerspule kann auch in Verbindung mit dem Magnetkern 1 einen Elektromagneten bilden.



   Der Magnetmantel 2 besitzt in seiner Längsrichtung den Schlitz 15. In dem Magnetmantel 2 ist der Gleitring 16 geführt, dessen Ansatz 17 durch den Schlitz 15 hindurchgreift und aussenseitig mit dem Aufnahmering 18 verbunden ist, in den entweder ein an sich bekanntes Anvisiermikroskop 19 mit der Strichpartie   19' oder    ein Lichtspaltprojektor 20 einsetzbar ist.



   In dem Gleitring 16 ist die Glasplatte 21 rechtwinklig zur Achse des Magnetstabes 1 befestigt, die mit einer kreisrunden Öffnung 22 versehen ist, deren Innendurchmesser gerade so viel grösser ist als der Aussendurchmesser des Magnetstabes, dass sich der Gleitring noch frei bewegen lässt. Die Glasplatte 21   ist Träger einer in der Stärke von etwa 1 el auf-    gedampften Messschleife 23, die unmittelbar in der Öffnung 22 liegt. Die beiden Enden der Messschleife sind mit Kontakten 24 verbunden, an welchen die Leitungsdrähte 25 angeschlossen sind, die zu den Klemmen a, b des Verstärkers 26 führen, an dessen Ausgang das Zeigergalvanometer 27 angeschlossen ist. Beide zusammen stellen ein Röhrenvoltmeter dar, wie es in der Messtechnik vielfach bekannt ist.



  Mit dem Röhrenvoltmeter ist ein elektronisches Zählwerk 28 verbunden, wie es ebenfalls in der Messtechnik bekannt ist. Beispielsweise kannn ein solches Zählwerk Fabrikat  Philips , Type   GM    4810, Verwendung finden.  



   Der Ansatz 17, welcher den Aufnahmering 18 trägt, ist mit einer Gewindebohrung für die Gewindespindel 29 versehen, die in dem Schlitz 15 an dem Magnetmantel axial unverschieblich, aber drehbar, gelagert ist und am Betätigungsknopf 30 verstellt werden kann. Hierbei wird der Gleitring mit dem Indikator 21, 23 längs des Magnetstabes verschoben, um die in dem Stab 1 durch den Quarz 3 erzeugte stehende Welle 31 induktiv abzutasten. Die Wellenlänge und damit die Eigenfrequenz des Quarzes 3 wird, wenn nach dem metrischen System gearbeitet wird, so gewählt, dass der Urmeter, dessen Anfangsund Endmessmarke an dem Vergleichsmassstab 32 festliegen, genau in 1000 Teilungsintervalle aufgeteilt wird, so dass   i,/2    genau 1 mm ist.



   Wenn also am elektronischen Zählwerk 28 1000 Impulse beim Abfahren des Magnetstabes zwischen der Anfangs- und Endmessmarke des Vergleichsmassstabes angezeigt werden und zu Beginn der Messung die Anfangsmarke und nach dem Abfahren der Messstrecke beim tausendsten Intervall die   Endmess-    marke genau in der Strichmarke   19' des    Anvisiermikroskopes steht, so ist das ein Zeichen dafür, dass mit der richtigen Wellenlänge gearbeitet wird. Sodann wird der Vergleichsmassstab 32 durch den mit Teilungen zu versehenden Glasmassstab 33 ersetzt. Für die Aufnahme dieser Massstäbe sind Halter 34 vorgesehen, welche die Lage des Vergleichsmassstabes zum Massstab 33 festlegen.

   Wird nun das Anvisiermikroskop 19 durch den Lichtspaltprojektor 20 ersetzt, wie dies nach Fig. 2 und 4 der Fall ist, so kann die Teilung durch Abtastung der stehenden Welle im Magnetstab 1 auf den Massstab 33 übertragen werden, ohne dass   Intervallfehler;    auftreten.



   Hierzu dient der noch zu beschreibende Lichtspaltprojektor 20, der die Blitzlampe 35, die Sammeloptik 36, die Spaltblende 37 mit dem Spalt 38 und das Objektiv 39 enthält. Zur Betätigung der Blitzlampe dient die Batterie 40, deren Stromkreis durch die Taste 41 zum Blitzen geschlossen wird.



  Die Abbildung des Spaltes 38 erzeugt auf der Photoemulsion   33' der    Trägerplatte 33 den zu übertragenden Teilstrich.



   Das Blitzen erfolgt dann, wenn der Zeiger des Galvanometers 27 auf Null steht, falls die Knotenpunkte der stehenden Welle abgetastet werden. Werden die Maxima abgetastet, muss der Zeiger den Maximaausschlag aufzeigen. Bei jedem Intervall, dessen Genaueinstellung an dem Messgerät beobachtet wird, wird von Hand geblitzt. Es ist aber auch möglich, die Schaltungsanordnung derart zu treffen, dass das Blitzen selbsttätig erfolgt. Hierzu wird das Röhrenvoltmeter 26, 27 über die punktiert gezeichneten Leitungen 42 an die Anschlusskontakte des Handschalters 41 gelegt und ersetzt diesen. Die Impulse für das Blitzen können beispielsweise durch Kontakte am Zeigergalvanometer 27 gegeben werden.



   In der Fig. 2 ist eine Zwischenstellung während des Teilens des Massstabes und in der Fig. 3 der voll geteilte Massstab dargestellt.



   Die Fig. 6 bis 9 zeigen eine auf dem gleichen Prinzip aufgebaute Vorrichtung zum Messen von Strecken, und zwar in Anwendung auf die Verstellstrecke des Längsschlittens 43 einer Werkzeugmaschine. Der Gleitring 16, der den Indikator trägt, ist durch den Steg 44, der sich in dem Schlitz 15' bewegt, mit dem Schlitten 43 verbunden. Die Längsverstellung erfolgt durch die Spindel 45 des Schlittens, die das Handrad 46 trägt. Die Spindel ist axial unverschieblich in dem Maschinengestell 47 gelagert.



  Der Magnetstab 1 und der Magnetmantel 2 sind ebenso wie in der bereits beschriebenen Fig. 1 zusammengesetzt. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Anstelle der Halterung des Mantels 2 zwischen Spitzen ist dieser im Gestell 47 mittels Gegenführungen 49 geführt. Der Magnetstab 1 ist zwischen der Platte 10 und der Spitze 12 gehaltert, die an dem Arm 50 koaxial zum Magnetstab einstellbar angeordnet ist, der mit dem Magnetmantel 2 verbunden ist. Das durch den Indikator abgetastete Magnetsystem ist durch die Feinstellspindel 51, deren Steigung genau 1 mm beträgt, zwecks Einstellung des Dezimalstellenwertes an der Handhabe 52 verstellbar, wodurch die Nulleinstellung vor Beginn der Messung an der Skalenscheibe 53 auf den Dezimalstellenwert eingestellt wird, der optisch auf den Schirm 54 vergrössert projiziert wird, so dass er gut ablesbar ist.

   Die Skalenscheibe 53 ist durchsichtig. Die eingestellte Zahl der Skala   53' wird    durch die Lichtquelle 55, die Optik 56 und den Spiegel 57 auf den Bildschirm 54 projiziert, und von einer beliebigen Nullstellung ausgehend werden die der Länge des Messweges entsprechenden Intervalle von Knoten zu Knoten oder vom Maximum zum Maximum der stehenden Welle 31 an dem elektronischen Zählwerk 28 gezählt, an welchem der volle Zahlenwert vor dem Komma der Messstrecke abgelesen wird. Der Dezimalstellenwert wird an dem vorher   beschriebe-    nen optischen Intervallteiler an dem Bildschirm 54 abgelesen.

   Die Trägerglasplatte 21 besitzt, wie dies die Fig. 6 und 8 zeigen, zwei Messschleifen 23 und 23', die elektrisch gleichwertig und in entgegengesetztem Windungssinn verlaufend,   hintereinandergeschaltet    sind.   Die Trägerglasplatte    21 hat eine Dicke von   A/2    oder einem ungeraden Vielfachen von A/2. Bei Millimeterintervallen beträgt die Dicke der Glasplatte 21 genau 1 mm. Auf diese Weise lassen sich mit dem Indikator 21, 23, 23' Maximamessungen durchführen, wie dies bereits vorher erläutert ist.



   Je nachdem, ob die abzufahrenden Messstrecken sich aus mehreren kleineren Messstrecken, die aufeinanderfolgen, zusammensetzen oder einzelne Messstrecken abgefahren werden sollen, addiert das Zählwerk 28 die Messstrecken oder wird jeweils wieder auf Null eingestellt.



   Die Vorrichtung bietet die Möglichkeit, genaue Verstellwege mittels der einmal geeichten Messvorrichtung einstellen zu können, ohne dass die Teilungen des Messstabes als solche sichtbar sind. Die bisher auftretenden Intervallfehler, die oftmals die zulässige   Fehlergrenze an Präzisionswerkzeugmaschinen überschritten, werden mit dieser Vorrichtung vermieden.   



  
 



   Process for the production of divisions or for the measurement of distances by means of standing sound waves, and device for carrying out the process
The present patent relates to a method for producing graduations or for measuring distances by means of standing sound waves, both those of the audible area and ultrasonic waves, and to a device for carrying out the method.



   It is known to use ultrasonic waves for echo sounding, but also for thickness measurement.



  While the echo sounding method works according to the reflection principle and the time from the moment an ultrasonic pulse is sent to the reception of the reflected sound is a measure of the distance, thickness measurement is based on the resonance method, whereby the thickness of the workpiece through which the sound is transmitted is determined from the measurement of the resonance frequency becomes. For example, the occurrence of a resonance between the sound frequency and a thickness oscillation of the workpiece becomes noticeable through an increase in the anode current in the tube generator. Thickness gauges have been developed in which, for a material with a known speed of sound, the desired thickness of the workpiece can be read off on a scale placed in front of the screen of an oscilloscope tube.



   Other thickness gauges work similarly to the echo sounder according to the reflection principle, whereby a sound wave in the workpiece to be measured runs from the sounder to the opposite surface of the workpiece and back to the receiving quartz, while a second wave is reflected in an oil-filled metal tube. Two reception points are then obtained on the screen of the cathode ray tube, which are brought into congruence by moving the quartz in the tube. The amount of this shift, which can be read on a scale of a fine adjustment gear, indicates the thickness of the workpiece.



   These measurements are carried out directly on the workpiece to be measured, the thickness of which is to be determined.



   In contrast, the method according to the invention aims to use the sonicated body directly as a scale and to use the given natural constant of the wavelength as the smallest measurement section.



   The present invention has set itself the task of avoiding the division errors that have occurred up to now on scales by means of which inaccurate measurements were carried out.



   This is achieved according to the method according to the invention in that the sound wave is generated in a medium, the length of which is a multiple of 212, so that i / 2 or a multiple of A / 2 is a unit of division between a start and an end measurement mark represents, so that a maximum or a minimum of the standing wave each pass through the start and the end measurement mark and that signals derived from the maxima or minima of the standing wave are used individually or as a sum.



   For measurements according to the metric system, for example, the original meter, whose start and end measurement mark is fixed, is divided into 1000 graduation intervals, for example, so that A / 2 is then exactly 1 mm. If higher accuracies are required, the sound frequency will be chosen to be higher, so that, for example, ten A / 2 result in the division interval of 1 mm. The wavelength and thus the natural frequency of the quartz must be selected accordingly.

   The standing wave generated in the medium, for example a measuring stick, is expediently set on a comparative scale that is parallel to the measuring stick and has the start and end measuring marks, whereupon the comparative scale is replaced by the scale to be provided with graduations on which the intervals of the maxima or minima of / 2 can be recorded.



   A particularly advantageous embodiment of the method, which makes the transmission of the division intervals easy to carry out, consists, for example, in generating the ultrasonic field in a magnetic rod or tube and inductively scanning the mechanical vibrations of the elementary magnets within the standing wave. However, it is also possible to generate the ultrasonic field in an optically transparent medium, with the smallest measurement section corresponding to the periodic return of a sound field variable, for example pressure or velocity or refractive index, which is searched for or made visible and transmitted. Such methods are known as methods of secondary interference or can be carried out by means of also known optical voltage methods or by means of the likewise known ultrasonic interferometer.

   When the sound wave is scanned, the intervals are advantageously transferred photo-optically to the scale by imaging a light slit.



   The patent also relates to a device for carrying out the method according to the invention, in which a magnetically active measuring rod carries the transmitting quartz at one end, while an excitation coil is arranged over the other end adjacent to air, which is carried by a magnetic jacket surrounding the measuring rod and having a longitudinal slot which is connected to the holder on the side of the transmitter crystal, while its other side faces the measuring stick at a gap width, the inside of the magnetic casing being designed as a guide for an indicator provided with a measuring loop, which is inserted in the longitudinal slot of the magnetic casing by an adjusting gear is connected longitudinally movable with a measuring device and a recording device which transmits the position of the indicator to the scale to be divided.



   The inventions are explained in more detail below, for example.



   Fig. 1 shows a device for producing graduations during calibration with a sighting microscope,
FIG. 2 shows the scale belonging to FIG. 1 during the sharing with the light slit projector,
3 shows the split scale,
4 shows a side view of FIG. 1, but with the light slit projector used instead of the sighting microscope,
FIG. 5 shows the circuit diagram of the tube amplifier shown as a block in FIG. 4,
6 shows a measuring device in longitudinal section,
7 shows a side view according to the device according to FIG. 6,
8 shows two measuring loops running in opposite directions according to FIGS. 6 and
FIG. 9 shows the dividing disk of the optical interval divider according to FIG. 6 in plan view.



   In FIG. 1, the magnet bar held on the left is denoted by 1 and its magnet jacket is denoted by 2.



  On the left side of the magnetic rod, the quartz 3 of a sound transmitter is held, the socket of which is denoted by 4, which is fastened in the insulating part 5, which is connected to the magnetic casing.



  The high-frequency generator 6 is connected to the quartz 3 through the line 7. The other pole 8, like the entire measuring system, is earthed.



   The magnet jacket and the magnet rod are held between tips. The left tip is labeled 9, which is supported against the pressure plate 10. The tips on the right-hand side, which are supported against the magnet jacket, are designated by 11.



  The magnetic bar must be adjacent to air on the right.



  It is supported on the right by the tips 12.



  The ring slot 13 is located between the jacket and the magnetic rod and has a gap width of only about 111o mm to reduce the magnetic resistance. A permanent magnet can serve as the magnetic bar. The excitation coil designated 14, which is arranged on the right-hand side in the magnet casing, is used to remagnetize.



  This excitation coil can also form an electromagnet in connection with the magnetic core 1.



   The magnet jacket 2 has the slot 15 in its longitudinal direction. In the magnet jacket 2, the sliding ring 16 is guided, the projection 17 of which extends through the slot 15 and is connected on the outside to the receiving ring 18, in which either a sighting microscope 19 known per se with the line area 19 'or a light gap projector 20 can be used.



   In the sliding ring 16, the glass plate 21 is fastened at right angles to the axis of the magnetic rod 1, which is provided with a circular opening 22, the inner diameter of which is just so much larger than the outer diameter of the magnetic rod that the sliding ring can still move freely. The glass plate 21 is the carrier of a measuring loop 23 which is vapor-deposited with a thickness of about 1 el and which lies directly in the opening 22. The two ends of the measuring loop are connected to contacts 24 to which the lead wires 25 are connected, which lead to the terminals a, b of the amplifier 26, to the output of which the pointer galvanometer 27 is connected. Both together represent a tube voltmeter, as it is widely known in measurement technology.



  An electronic counter 28 is connected to the tube voltmeter, as is also known in measurement technology. For example, such a counter made by Philips, type GM 4810, can be used.



   The projection 17, which carries the receiving ring 18, is provided with a threaded hole for the threaded spindle 29, which is axially immovable, but rotatable, in the slot 15 on the magnet casing and can be adjusted on the actuating button 30. Here, the sliding ring with the indicator 21, 23 is moved along the magnetic rod in order to inductively scan the standing wave 31 generated in the rod 1 by the quartz 3. If the metric system is used, the wavelength and thus the natural frequency of the quartz 3 is selected in such a way that the original meter, whose start and end measurement marks are fixed on the comparison scale 32, is divided into exactly 1000 graduation intervals, so that i, / 2 exactly 1 mm is.



   So if on the electronic counter 28 1000 pulses are displayed between the start and end measuring mark of the comparison scale when moving the magnetic rod and at the beginning of the measurement the starting mark and after moving the measuring distance at the thousandth interval the end measuring mark exactly in the line mark 19 'of the sighting microscope it is a sign that the correct wavelength is being used. The comparison scale 32 is then replaced by the glass scale 33 to be provided with graduations. Holders 34 are provided for holding these scales, which fix the position of the comparative scale with respect to scale 33.

   If the sighting microscope 19 is now replaced by the light slit projector 20, as is the case according to FIGS. 2 and 4, the graduation can be transferred to the scale 33 by scanning the standing wave in the magnetic rod 1 without interval errors; occur.



   The light slit projector 20, which is still to be described and which contains the flash lamp 35, the collecting optics 36, the slit diaphragm 37 with the slit 38 and the objective 39, is used for this purpose. The battery 40 is used to actuate the flash lamp, the circuit of which is closed by the button 41 for flashing.



  The image of the gap 38 generates the graduation to be transferred on the photo emulsion 33 'of the carrier plate 33.



   The flashing occurs when the pointer of the galvanometer 27 is at zero, if the nodal points of the standing wave are scanned. If the maxima are scanned, the pointer must show the maxima deflection. For every interval, the exact setting of which is observed on the measuring device, flashes are carried out by hand. But it is also possible to make the circuit arrangement in such a way that the flashing takes place automatically. For this purpose, the tube voltmeter 26, 27 is connected to the connection contacts of the manual switch 41 via the lines 42 shown in dotted lines and replaces it. The pulses for the flashing can be given, for example, through contacts on the dial galvanometer 27.



   In FIG. 2 an intermediate position is shown during the division of the scale and in FIG. 3 the fully divided scale.



   FIGS. 6 to 9 show a device for measuring distances based on the same principle, specifically in application to the adjustment distance of the longitudinal slide 43 of a machine tool. The sliding ring 16, which carries the indicator, is connected to the slide 43 by the web 44 which moves in the slot 15 '. The longitudinal adjustment is carried out by the spindle 45 of the slide, which carries the handwheel 46. The spindle is mounted in the machine frame 47 in an axially immovable manner.



  The magnetic rod 1 and the magnetic casing 2 are assembled in the same way as in FIG. 1 already described. The same parts are provided with the same reference symbols. Instead of holding the jacket 2 between tips, it is guided in the frame 47 by means of counter guides 49. The magnetic bar 1 is held between the plate 10 and the tip 12, which is arranged on the arm 50 so as to be adjustable, coaxially to the magnetic bar, which is connected to the magnetic casing 2. The magnetic system scanned by the indicator can be adjusted by the fine adjustment spindle 51, the pitch of which is exactly 1 mm, for the purpose of setting the decimal point value on the handle 52, whereby the zero setting is set to the decimal point value before the start of the measurement on the dial 53 to the decimal point value, which optically corresponds to the Screen 54 is projected enlarged so that it is easy to read.

   The dial 53 is transparent. The set number of the scale 53 'is projected onto the screen 54 by the light source 55, the optics 56 and the mirror 57, and, starting from any zero position, the intervals corresponding to the length of the measuring path become from node to node or from maximum to maximum standing wave 31 is counted on the electronic counter 28, on which the full numerical value is read off before the decimal point of the measuring section. The value of the decimal place is read off from the previously described optical interval divider on the screen 54.

   As shown in FIGS. 6 and 8, the carrier glass plate 21 has two measuring loops 23 and 23 ', which are electrically equivalent and running in opposite directions of winding, connected in series. The carrier glass plate 21 has a thickness of A / 2 or an odd multiple of A / 2. At millimeter intervals, the thickness of the glass plate 21 is exactly 1 mm. In this way, maximum measurements can be carried out with the indicator 21, 23, 23 ', as has already been explained above.



   Depending on whether the measuring sections to be traveled are made up of several smaller measuring sections that follow one another or whether individual measuring sections are to be covered, the counter 28 adds the measuring sections or is each reset to zero.



   The device offers the possibility of being able to set exact adjustment paths by means of the calibrated measuring device without the graduations of the measuring rod being visible as such. The previously occurring interval errors, which often exceeded the permissible error limit on precision machine tools, are avoided with this device.

 

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zur Herstellung von Teilungen oder zur Messung von Strecken mittels stehender Schallwellen, dadurch gekennzeichnet, dass die Schallwelle in einem Medium, dessen Länge ein Vielfaches von 2/2 ist, so erzeugt wird, dass 2/2 oder ein Vielfaches von 2/2 eine Teilungseinheit zwischen einer Anfangsund einer Endmessmarke darstellt, so dass je ein Maximum oder ein Minimum der stehenden Welle durch die Anfangs- und die Endmessmarke hindurchgehen und dass man von den Maxima oder Minima der stehenden Welle abgeleitete Signale einzeln oder summiert verwendet. PATENT CLAIMS I. A method for producing graduations or for measuring distances by means of standing sound waves, characterized in that the sound wave in a medium whose length is a multiple of 2/2 is generated so that 2/2 or a multiple of 2 / 2 represents a unit of division between a start and an end measurement mark, so that a maximum or a minimum of the standing wave each pass through the start and end measurement mark and that signals derived from the maxima or minima of the standing wave are used individually or as a sum. II. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Patentanspruch I, für die Herstellung von Teilungen mit genauen Intervallen, dadurch gekennzeichnet, dass ein magnetisch wirksamer Messstab an einem Ende den Sendequarz trägt, während über dem andern an Luft angrenzenden Ende eine Erregerspule angeordnet ist, die von einem den Messstab umgebenden, einen Längsschlitz aufweisenden Magnetmantel getragen wird, der an der Seite des Sendequarzes mit der Halterung desselben verbunden ist, während seine andere Seite dem Messstab auf Spaltbreite gegenübersteht, und dass die Innenseite des Magnetmantels als Führung für einen mit Messschleife versehenen Indikator ausgebildet ist, der in dem Längsschlitz des Magnetmantels durch ein Verstellgetriebe längsbeweglich und mit einem Messgerät sowie einem Aufzeichnungsgerät verbunden ist, II. Device for carrying out the method according to claim I, for the production of graduations with precise intervals, characterized in that a magnetically effective measuring rod carries the transmitter quartz at one end, while an excitation coil is arranged over the other end adjacent to air, which is of a magnetic casing surrounding the measuring stick is carried, which has a longitudinal slot and which is connected to the holder of the same on the side of the transmitter crystal, while its other side faces the measuring stick at a gap width, and that the inside of the magnetic casing is designed as a guide for an indicator provided with a measuring loop which is longitudinally movable in the longitudinal slot of the magnetic jacket by an adjusting gear and is connected to a measuring device and a recording device, welches die Stellung des Indikators auf den zu teilenden Massstab überträgt. which transfers the position of the indicator to the scale to be divided. UNTERANSPRÜCHE 1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die in dem Medium erzeugte stehende Welle an einem zu ihm parallelen, die An fangs- und Endmessmarken aufweisenden Vergleichsmassstab eingestellt wird, worauf der Vergleichsmassstab durch einen mit Teilungen zu versehenden Massstab ersetzt wird, auf welchen die Intervalle der Maxima oder Minima im Abstand von 2/2 aufgezeichnet werden. SUBCLAIMS 1. The method according to claim I, characterized in that the standing wave generated in the medium is set to a parallel to it, the beginning and end measuring marks having comparison scale, whereupon the comparison scale is replaced by a scale to be provided with graduations on which the intervals of the maxima or minima are recorded at intervals of 2/2. 2. Verfahren nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ultraschallfeld in einem langgestreckten Magnet erzeugt wird und dass die mechanischen Schwingungen der Elementarmagnete innerhalb der stehenden Schallwelle induktiv abgetastet werden. 2. The method according to dependent claim 1, characterized in that the ultrasonic field is generated in an elongated magnet and that the mechanical vibrations of the elementary magnets are inductively scanned within the standing sound wave. 3. Verfahren nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ultraschallfeld in einem optisch durchsichtigen Medium erzeugt wird, wobei die kleinste Messstrecke der periodischen Wiederkehr einer Schallfeldgrösse entspricht, die aufgesucht bzw. sichtbar gemacht und übertragen wird. 3. The method according to dependent claim 1, characterized in that the ultrasonic field is generated in an optically transparent medium, the smallest measurement section of the periodic return corresponds to a sound field size that is searched for or made visible and transmitted. 4. Verfahren nach den Unteransprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Intervalle beim Abtasten der Schallwelle durch Abbildung eines Lichtspaltes photooptisch auf einen Massstab übertragen werden. 4. The method according to the dependent claims 2 and 3, characterized in that the intervals when scanning the sound wave are transferred photo-optically to a scale by imaging a light gap. 5. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Messschleife auf eine Trägerglasplatte, welche eine Durchlassöffnung für den Messstab besitzt, konzentrisch zu diesem in einer Stärke von bis zu 1 u aufgedampft ist. 5. Device according to claim II, characterized in that the measuring loop is vapor-deposited on a carrier glass plate, which has a passage opening for the measuring rod, concentrically to this in a thickness of up to 1 u. 6. Vorrichtung nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufzeichnungsgerät eine Blitzlampe mit einer Spaltoptik enthält, welche den durch den Spalt erzeugten Teilungsstrich auf den im Brennpunkt des Objektivs befindlichen Massstab, auf dessen Messfläche eine kornlose Photoemulsion aufzutragen ist, zu projizieren gestattet. 6. The device according to dependent claim 5, characterized in that the recording device contains a flash lamp with a slit optics, which allows the graduation mark generated by the gap to be projected onto the scale at the focal point of the lens, on whose measuring surface a grainless photo emulsion is to be applied. 7. Vorrichtung nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Aufzeichnungsgerät ein Zählwerk zugeschaltet ist, das zugleich mit der Betätigung des Aufzeichnungsgerätes zählt. 7. Device according to dependent claim 6, characterized in that the recording device is connected to a counter which counts at the same time as the operation of the recording device. 8. Vorrichtung nach Patentanspruch II, bei welcher der Magnet, der Sendequarz und der Indikator innerhalb des Führungsbettes eines Verstellschlittens angeordnet und der Indikator an dem Verstellschlitten befestigt und mit einem Zählwerk verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetsystem aus seiner Nullstellung heraus mittels eines mit einer optischen Anzeigeanordnung versehenen Feingetriebes axial verschieblich ist, um-durch Verschiebung des Nullpunktes einen Dezimalstellenwert von A/2 einstellen zu können. 8. The device according to claim II, in which the magnet, the transmitter quartz and the indicator are arranged within the guide bed of an adjustment slide and the indicator is attached to the adjustment slide and connected to a counter, characterized in that the magnet system from its zero position by means of a A fine gear provided with an optical display arrangement is axially displaceable in order to be able to set a decimal place value of A / 2 by moving the zero point. 9. Vorrichtung nach den Unteransprüchen 5 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatte eine Dicke von A/2 oder einem ungeraden Vielfachen von 2/2 hat und in diesem Abstand zwei genau gleichwertige und elektrisch entgegengesetzt geschaltete Messschleifen aufgedampft sind. 9. Device according to the dependent claims 5 and 8, characterized in that the carrier plate has a thickness of A / 2 or an odd multiple of 2/2 and two exactly equivalent and electrically oppositely connected measuring loops are vapor-deposited at this distance.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0123894A1 (en) * 1983-04-27 1984-11-07 Dr. Johannes Heidenhain GmbH Length or angle measuring gauge

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EP0123894A1 (en) * 1983-04-27 1984-11-07 Dr. Johannes Heidenhain GmbH Length or angle measuring gauge

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