Verfahren zur Ermittlung der Lage des Innenraumes oder Kerns eines aus Innenraum oder Kern und Mantel bestehenden Körpers
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Lage des Innenraumes oder Kerns eines aus Innenraum oder Kern und Mantel mit verschiedenartigen Eigenschaften bestehenden Körpers.
Solche Lagebestimmungen, insbesondere Exzen trizitätsbestimmfungen, sind z. B. Ibei der Kabelher- stellung von besonderer Wichtigkeit, weil dabei aus an sich bekannten Gründen der Leiter stets möglichst konzentrisch im Isolat.ionsmantei liegen soll. Es ist dabei notwendig, die Messung laufend am soeben mit dem Mantel versehenen Kabel vorzunehmen, um beim Auftreten unzulässiger Exzentrizitäten die Herstellungsapparatur sofort nachstellen zu können.
Es ist dabei aus naheliegenden Gründen erforderlich, die Exzentrizität des Kalbelleiters durch ganz ausserhalb des Kabels liegende Geräte zu ermitteln, was bisher z. B. in der Weise geschah, dass man durch elektrische oder elektromagnetische tastlose Wegmessung die Manteldicke gleichzeitig an mehreren Stellen bestimmte und aus den momentan auftretenden Dickenunterschieden auf die Exzentrizität des Kerns schloss. Bei den bekannten Verfahren wurde z. B. die Kapazität zwischen dem Kabelleiter und vier gleichmässig über den Kabelumfang angeordneten Elektroden gemessen und aus den Unterschieden zwischen den einzelnen gemessenen Kapazitätswerten sowohl auf das Ausmass als auch auf die Richtung der Exzentrizität geschlossen. Dieses bekannte Verfahren hatte wesentliche Nachteile.
Es war nicht leicht, die als eine Elektrode für alle Messkapazitäten dienende Kabel aden auf dem erforderlichen Potential (meist Erdpotential) zu halten. Ferner brachten Inhomogenitäten in der Kabelisolation Kapazitätsschwankungen mit sich, die eine Exzentrizitätsanzeige verursachten, wo gar keine Exzentrizität vorhanden war. Schliesslich war es schwer, das Kabel derart an den an verschiedenen Stellen an dasselbe anliegenden Elektroden vorbeizuführen, dass der Luftspalt zwischen Elektroden und Kabel stets derselbe blieb.
Änderungen des Luftspaltes konnten aber wiederum erhebliche Kapazitätsänderungen verursachen, so dass nicht vorhandene Exzentrizitäten anlgezeigt wurden.
Die letztgenannten Nachteile treten auch auf bei der an sich ebenfalls bekannten Messung auf elektromagnetischem Wege, indem auch dort die Lage des Kabels bezüglich der Messvorrichtungen eine entscheidende Rolle spielt, wobei es ebenfalls äusserst schwierig ist, Fehlmessungen zu vermeiden.
Es ist zwar zur Vermeidung der oben angeführten Nachteile auch bereits vorgeschlagen worden, im Körper ein mindestens in den Mantel des Körpers eindringendes, bezüglich des Körpers drehendes Feld zu erzeugen, auf welches der Innenraum oder Kern des Körpers einen anderen Einfluss ausübt als der Mantel des Körpers, und damit längs des Körper umfangs fortschreitend nacheinander eine von der Rückwirkung des Körpers auf das Feld und somit von der Dicke des Mantels bzw. dem Abstand des Innenraumes oder des Kerns von der Körperoberfläche an der jeweiligen Messstelle abhängige physikalische Grösse zu erzeugen und aus den änderungen dieser Grösse auf die Lage des Innenraumes oder Kerns im Körper zu schliessen.
Dieses Verfahren hat zwar den grossen Vorteil, dass eine genaue Abstimmung mehrerer Messeinrichtungen aufeinander und eine genau zentrische Führung des Körpers, z. B. eines Kabels, zwi, schen den einzelnen Messeinrichtun- gen wegfällt. Fehlerhafte Anzeigen sind also praktisch ausgeschlossen. Die Anzeige ist aber dafür sehr primitiv. Sie besteht lediglich darin, dass die erwähnte physikalische Grösse von einem Messinstrument angezeigt wird, wobei konstante Zeigerstellung auf konzentrische Lage des Kerns im Körper schliessen lässt, während Schwankungen der angezeigten Grösse je nach ihrem Ausmasse auf eine entsprechend starke Exzentrizität schliessen lassen.
Die Erfindung setzt sich nun zum Ziel, die Vor teile der bekannten Verfahren zu vereinigen, ohne deren Nachteile zu übernehmen. Ausgehend vom letztgenannten bekannten Verfahren ist das erfindungsgemässe Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass man einen eine von der Frequenz der Änderungen der erwähnten physikalischen Grösse unabhängige, kontinuierliche Anzeige der Lage des Kerns im Körper gestattenden Zustand schafft. Es ist daher nicht mehr erforderlich, aus dem Verhalten eines einfachen Zeigerinstruments erst noch auf das Ausmass und, sofern überhaupt möglich, auf die Richtung g der Exzentrizi- tät zu schliessen, sondern diese Grössen können direkt z. B. auf einem Bildschirm angezeigt werden.
Anhand der Zeichnung ist im m folgenden ein Aus- führungsbeispiel eines Gerätes zur Messung von Kabelexzentrizitäten nach einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Verfahrens näher erläutert.
Fig. 1 zeigt ein elektrisches Schema der wesentlichen Teile des Gerätes.
Fig. 2 zeigt einen Axialschnitt durch die eigentliche Messanordnung des Gerätes.
Fig. 3 zeigt einen Owerschniitt durch die Mess- anordnung des Gerätes nach Linie III-III in Fig. 2.
Fig. 4 zeigt einen schematischen Schnitt durch eine besondere Ausführungsvariante des erfindungsgemässen Gerätes.
Fig. 5 zeigt einen Schnitt nach Linie V-V in Fig. 4, und
Fig. 6 und 7 sind schematische Darstellungen zur Erläuterung der Arbeitsweise des Gerätes.
Fig. 8 zeigt die eigentliche Anzeigevorrichtung.
In Fig. 1 ist mit 1 der eigentliche Messkopf (im folgenden kurz als Taster bezeichnet) angegeben, welcher im wesentlichen aus einer Hochfrequenzspule 2 und einem Kern 3 besteht. Es kann jedoch, besonders wenn mit sehr hohen n Frequenzen gear;bei- tet wird, eine Luftspuie ohne Kern vorgesehen werden. Die Spule 2 weist eine Anzapfung auf und ist in an sich bekannter Weise als Schwingspule eines Hochfrequenzoszillators mit einem Transistor 4 geschaltet. Um unzuverlässige Schleifkontakte zur Speisung des in einem rotierenden Teil (79, Fig. 2) des Geräts befindlichen Transistors 4 zu vermeiden, wird der Transistor 4 von einem Hochfrequenzoszillator 5, welcher z.
B. bei einer Frequenz von ungefähr
100 kHz arbeiten kann, über einen eine stationäre
Spule 6' und eine drehbare Spule 6" (Fig. 1 und 2) aufweisenden Transformator 6, einen Gleichrichter 7 und eine Siebkette 8, 9 mit Gleichstrom gespiesen und schwingt mit einer im wesentlichen durch die Induktivitätswerte der Spule 2 und die Streukapazitäten bestimmten Frequenz von z. B. rund 500 kHz.
Mit dem Kollektor des Transistors 4 ist über einen Kondensator 10 ein weiterer Hochfrequenztransfor mator 11 verbunden, über welchen und ein Kabel 12 die Hochfrequenzschwingung einer ersten Verstärkerstufe mit einer Röhre 13 zugeführt wird. Diese Verstärkerstufe hat den üblichen Aufbau und bedarf keiner weiteren Erläuterung. Die verstärkte Spannung wird sodann über einen Kopplungskondensator 14 dem Gitter einer Verstärker- und Begrenzerröhre 15 zugeführt, welche in erster Linie die Aufgabe hat, Schwankungen in der angelegten Spannung auszugleichen und an den in den Anodenkreis dieser Röhre geschalteten Diskriminator eine konstante Spannung zuzuführen.
Der Diskriminator ist im vorliegenden Falle sehr einfach aufgebaut und besteht im wesentlichen aus einem mittels der variablen Kapazität 16 abstimmbaren Schwingkreis 17, welcher in an sich bekannter Weise z. B. so abgestimmt wird, dass die erwähnte mittlere Frequenz des Oszillators 2, 4 in den geradlinigen Teil seiner Resonanzkurve fällt. Mit dem Schwingkreis 17 ist eine Sekundärspule 18 gekoppelt und die in derselben induzierte Spannung wird in der Diode 19 demoduliert, wobei der Diode und der Sekundärspule 18 ein hochohmiger Belastungswiderstand parallel geschaltet ist.
Je nachdem die Oszillatorfrequenz über oder unter der erwähnten mittleren Frequenz liegt, wird im Schwingkreis eine stärkere oder schwächere Resonanzschwingung g an- geregt, so dass am Ausgang des Diskriminators eine höhere oder niedrigere Gleichspannung auftritt. Der Diskriminatorkreis ist über einen Kondensator 20 und einen Widerstand 21 wechselstrommässig mit dem Gitter einer weiteren Verstärkerröhre 22 gekoppelt.
Über Widerstände 21 und 23 wird das mittlere Potential des Gitters der Röhre 22 auf Erdpotential ghal- ten und die Kathode der Röhre 22 ist durch einen Widerstand 24 automatisch vorgespannt. Dem Gitter der Röhre 22 zugeführte Spannungsschwankungen treten verstärkt an deren Anode auf und werden über einen Kopplungskondensator 25 und ein Potentiometer 26 einer weiteren Verstärkerstufe mit einer Röhre 27 zugeführt. Es folgt eine dritte Verstärker stufe mit der Röhre 28, die grundsätzlich gleich aufgebaut ist wie die Stufen der Röhren 22 und 27. Der mit dien Röhren 22 bis 28 gebildete Verstärker ist für tiefe Frequenzen ausgelegt und gestattet eine genügende Verstärkung einer Eingangsspannung von ungefähr 1 Hz, während z.
B. Brummspannungen durch die vor die Gitter geschalteten, aus Widerständen 21 bzw. 29 und Kondensatoren 30 gebildeten Tiefpassglieder praktisch vollständig ausgeschieden werden.
Die an der Anode der Röhre 28 verstärkt auftre tende Spannung wird nun über einen Kondensator 31, ein Potentiometer 32 und einen weiteren Siebwider stand 33 gleichzeitig den Gittern von zwei Röhren 34 und 35 zugeführt, mit welchen auch ein weiterer Sileb- kondensator 36 verbunden ist. Die Anoden der Röh ren 34 und 35 werden über Vorwiderstände 37 ge spiesen und sind mit den Kathoden je einer Diode 38 bzw. 39 verbunden. Die Anoden der Dioden 38 und 39 sind über sehr hochohmige Widerstände 40 mit der Spannungsquelle für die Röhren 34 und 35 verbunden, welchen Widerständen grosse Ladekonden satoren 41 parallel geschaltet sind.
Die Anoden der Dioden 38 und 39 sind über weitere Widerstände 42 mit je einer horizontalen und vertikalen Ablenkplatte einer Kathodenstrahlröhre 43 und mit Sielbkondensa- toren 44 verbunden.
Die Kathoden der Röhren 34 und 35 sind über Widerstände 45 und abgeschirmte Kabel mit je einem Erdungsschalter 46 bzw. 47 verbunden, welche Schalter in der in Fig. 1 schematisch dargestellten Weise durch einen Nocken 48 nacheinander kurz- zeitig geschlossen werden, in welchem Falle die eine oder andere der Röhren 34 kurzzeitig leitend wird, wodurch an den Anoden der Röhren 34 oder 35 ein impulsartiger Spannungsabfall eintritt, dessen Grösse durch die augenblicklich am Gitter dieser Röhren herrschende Spannung bestimmt wird.
Die anderen Ablenkplatten der Kathodenstrahl- röhre 43 werden mit gleichartigen, um 90 verschobenen Sinu s-Wechselspannungen derselben Frequenz gespiesen, um dem Kathodenstrahl eine kreisende Ablenkung zu erteilen und daher auf dem Schirm dieser Röhre einen leuchtenden Kreis zu erhalten.
Diese Ablenkspannung wird in einem normalen Oszillator mit der Röhre 49 erzeugt und von der Anode dieser Röhre über einen Kondensator 50 an zwei Phasenschiebglieder, bestehend aus dem veränderbaren Kondensator 51 und dem Widerstand 52 einerseits und dem Widerstand 53 und dem veränderbaren Kondensator 54 andlerseits, übertragen, durch welche Phasenschiebglieder an je eine horizontale und vertikale Ablenkplatte der Kathodenstrahlröhre 43 um 90O phasenverschobene Wechselspannungen angelegt werden können, die je einem mittels Potentiometer 55 bzw. 56 einstellbaren positiven Gleichpotential überlagert sind. In den Kathodenkreis der Röhre 49, die z.
B. bei rund 75 kHz schwingt, ist ein veränderbarer Widerstand 57 geschaltet, mittels welchem die Oszillatorspannung und damit die an die Ablenk- platten der Kathodenstrahiröhre 43 angelegten Wech selspannlungen auf eine beliebige Amplitude eingestellt werden können, um den Durchmesser des auf der dem Leuchtschirm der Kathodenstrahlröhre erscheinenden Kreises nach Wunsch einstellen zu können.
Die Schaltung weist t ein Kontrollinstrument 60 auf, welches mittels eines Wählschalters 61 unter anderem mit den Kathoden der Röhren 13, 15 und 22 und mit dem Ausgangspotential des Diskriminators 17, 18, 19 verbunden werden kann.
In den Fig. 2 und 3 sind die wesentlichen mecha- nischen Einrichtungen des Messgerätes dargestellt. Das zu prüfende Kabel 62 tritt aus der nicht dargestellten Fabrikationsapparatur durch eine ebenfalls nicht dargestellte Öffnung in ein Gehäuse 63 des Messgerätes ein und läuft in Pfeilrichtung (Fig. 2) durch eine im Gehäuse 63 mittels eines Kugellagers 64 drehbar gelagerte Hohlwelle 65 durch. Die Hohlwelle 65 wird von einem Elektromotor 66 über ein Reduktionsgetriebe 67 und Zahnräder 68 und 69 mit einer geringen Drehzahl von beispielsweise 1 Umdrehung pro Sek. angetrieben.
Das tlsbersetzungsverhältnis der Zahnräder 68 und 69 beträgt 1 : 1. Mit der Welle des Zahnrades 68 ist ein Nockenschaiter 70 gekuppelt, welcher den in Fig. 1 schematisch dargestellten rotierenden Nockenteil 48 und einen ruhenden Teil mit den beiden in Fig. 1 dargestellten Schaltern 46 und 47 enthält. Der ruhende Teil mit den Schaltern 46 und 47 kann in einem Auge 71 des festen Gehäuses 63 verdreht werden, wobei Betrag und Richtung der Verdrehung auf einer am äusseren Rande des Auges 71 angebrachten Skala abgelesen werden können. Diese Anordnung dient in später noch eingehender erläuterter Weise der Einstellung der gewünschten Phase der Schliessmomente der Schalter 46 und 47 in bezug auf die Drehung der Hohlwelle 65 und der damit rotierenden Teile.
Auf den hinteren Teil der Hohlwelle 65 sind Spulenkörper 72 und 73 aus Isoliermaterial aufgesetzt, in welche die Sekundärspule 6"des Hochfrequenztransformators 6 (Fig. 1) bzw. die Primärspule 11' des Hochfrequenztransformators 11 (Fig. 1) einge bettet sind. Den Spulenkörpern 72 und 73 gegenüber sind feststehende Spulenkörper 74 bzw. 75 angeordnet, auf welche die Primärspule 6' des Hochfrequenz transformators 6 bzw. die Sekundärspule 11" des Hochfrequenztransformators 11 gewickelt sind. Am hinteren Ende der Hohlwelle 65 ist ein Ring 76 z.
B. aus Messing oder Kupfer aufgesetzt, auf welchem eine Erdungsbürste 77 schleift, durch welche die Hohl welle und die damit t verbundenen Teile zuverlässig geerdet werden.
Auf dem vorderen Ende der Hohlwelle 65 sitzt der eigentliche Messkopf 78 des Gerätes mit dem Taster 1, welcher mitsamt t dem zugehörigen Hoch- frequenzosaillator mit dem Transistor 4 (Fig. 1), welch letzterer in einem Gehäuse 79 untergebracht ist, in einem in Kugelführungen 80 (Fig. 3) im Messkopf 78 radial verstellbaren Halter 81 montiert ist.
Der Oszillator 2, 4 ist über geeignete, im Messkopf 78 und in Bohrungen der Hohlwelle 65 verlegte Kabel mit den Wicklungen 6" und 11' verbunden. Am Halter 81 greifen Zugfedern 82 an, die mit dem anderen Ende am Messkopf 78 verankert sind und welche die Tendenz haben, den Halter 81 stets radial nach innen zu ziehen, wobei diese Einwärts, bewegung des Halters 81 durch Anschlag eines Zapfens 83 gegen einen im Messkopf 78 fest eingelassenen Stift 84 begrenzt ist.
Der Anschlagbolzen 83 ist als Schraube ausgebildet, die in einer drehbaren, aber nicht axial verschiebbarren Gewindebüchse 85 sitzt und in einer am Halter 81 festen Platte 86 axial verschiebbar, aber gegen Verdrehung gesichert geführt ist. Der Anschlagbolzen 83 ist im oberen Teil mit einer Längenskala versehen, welche die axiale Lage des Bolzens 83 in Millimetern bestimmen lässt, während der obere Umfang der Gewindebüchse 85 mit einer Skala versehen ist, die die axiale Lage des Bolzens 83 z. B. auf l/loo Millimeter genau bestimmen lässt. Durch Drehen der Gewindehülse lässt sich also der Anschlagbolzen 83 verschieben, um den Halter 81 und insbesondere den Taster 1 in eine bestimmte gewünschte axiale Lage zu bringen.
An im Halter 81 geführten, nicht näher dargestellten Kulissen 87, die durch seitlich angebrachte Mikrometerschrauben 88 in seitlicher Richtung verstellt werden können, sind Führungsstücke 89 befestigt, deren einander zugekehrte Enden eine V-artige Führung bilden, an welcher das Kabel 62 in der aus Fig. 3 ersichtlichen Weise vorübergeführt werden kann. Den Führungsstücken 89 gegenüber ist eine aus zwei Kegelrollen 90 gebildete V-Führung für das Kabel 62 vorgesehen, welche auf einem radial verstellbaren Regulierbolzen 91 gehalten ist.
Der Regulierbolzen 91 ist gleich ausgebildet und in gleicher Weise durch eine Gewindehülse 92 verschiebbar wie der vorbeschriebene Anschlagbolzen 83 und die radiale Lage der Führungsrollen 90 kann somit sehr genau eingestellt werden. Der Regulierbolzen 91 und die Gewindehülse 92 sind in einem Schlitten 93 angeordnet, welcher auf zwei Führungsrohren 94 in axialer Richtung verschoben und z. B. mittels einer Stellschraube 95 oder dergleichen in der gewünschten Axiallage festgestellt werden kann.
Das auf Exzentrizität seines Leiters zu prüfende Kabel wird zu Beginn der Messung zwischen den Führungsstücken 89 und den Führungsrollen 90 eingezogen, wobei die radiale Lage des Halters 81, die Stellung der Führungsstücke 89 und die radiale Lage der Führungsrollen 90 so eingestellt werden, dass das Kabel in der aus Fig. 2 und 3 ersichtlichen Weise mit sehr sgerinlgem Abstand vor dem Taster 1 durchge- leitet wird. Dieser Abstand wird durch die Auflage des Kabels auf die Führungsstücke 89 stets konstant gehalten, so dass also auch der Kern 3 der Tasterspule 2, über welchem eine Scheibe 96 aus Isoliermaterial angeordnet ist, stets einen bestimmten Abstand von der Kabeloberfläche aufweist.
Die Führungsstücke 89 bestehen aus einem harten Isoliermaterial, z. B. Saphier, so dass sie keinen Einfluss auf das elektromagnetische Feld der Spule 2 bzw. des Kerns 3 haben.
Im Betriebe läuft nun das Kabel 62 mit einer bestimmten Geschwindigkeit in Richtung des Pfeiles in Fig. 2 durch die Apparatur durch, während die Hohlwelle 65 mitsamt dem Messkopf 78 in der erwähnten Weise mit einer Drehzahl von ungefähr einer Umdrehung pro Sekunde angetrieben wird. Dabei gleiten nun die Führungsstücke 89 und die Führungsrollen 90 längs des Umfangs des Kabels 62, wobei der Taster 1 in stets konstantem Abstand von der Kabeloberfläche dauernd um dasselbe herumgeführt wird, lsich also längs einer Schraubenlinie über die Kabeloberfläche bewegt. Die gesamte in Fig. 1 dargestellte Schaltung steht dabei im Betrieb, wobei der Oszilla- tor 2, 4 über den Drehtransformator 6 gespiesen wird.
Die Induktivität der frequenzbestimmenden Spule 2 des Oszillators 2, 4 wird durch den Leiter des Kabels beeinflusst, weil derselbe in das elekFtro- magnetische Feld der Spule tritt. Die Frequenz des Oszillators erfährt daher durch das Einführen des Kabels eine Änderung gegenüber ihrem Grundwert, welche Änderung in erster Linie von der Distanz des Kabelleiters vom Kern 3 und in zweiter Linie auch vom Durchmesser dieses Leiters abhängt.
Liegt nun der Kabelleiter absolut zentrisch im Isolationsmantel des Kabels, mit anderen Worten, ist die Dicke des Mantels am ganzen Umfange des Kabels dieselbe, so werden der Einfluss des Kabelleiters auf die In duktilität und somit die Frequenz des Oszillators 2, 4 beim erwähnten Herumführen des Tasters um das Kabel stets dieselben bleiben und die Frequenz wird daher keine Änderungen erfahren. Diese konstante Frequenz wird über den Drehübertrager 11 und das Kabel 12 an den Verstärker 13, 15 übertragen.
Der Diskriminator 17, 18, 19 wird daher stets dieselbe demodulierte Ausgangsspannung liefern, und es werden demzufolge auch keine Spannungsschwankungen am Gitter der Röhre 22 auftreten, Es werden daher ebenfalls keine Spannungsschwankungen an die Gitter der Röhren 34 und 35 gelangen, d. h. die Arbeitsbedingungen beider Röhren 34 und 35 bleiben stets dieselben.
Während des Betriebes wird die im Nockenschalter 70 untergebrachte, in Fig. 1 schematisch dargestellte Nockenscheibe 48 mit derselben Drehzahl angetrieben wie die Hohlwelle 65 und der Messkopf 78 mit dem Taster 1. Die Schalter 46 und 47 werden daher stets in einem Augenblick geschlossen, in welchem sich der Taster 1 bezüglich des durczhgeleiteten Kabelumfanges an zwei bestimmten, um 90O gegeneinander verschobenen Stellen befindet. Beim kurzzeitigen Schliessen der Schalter 46 und 47 werden die Röhren 34 und 35 nacheinander kurzzeitig leitend, wobei deren Anodenpotentiale kurzzeitig auf den- selben Wert absinken.
Dabei werden die Dioden 38 und 39 jeweils kurzzeitig leitend, wodurch sich das Potential anoden Kondensatoren 41 und 44 diesem jeweiligen Anodenpotential der Röhren 34 bzw. 35 angleicht und während des ungefähr eine Sekunde dauernden Betriebsunterbruches der Röhre 34 bzw.
35 durch die Ladekondensatoren 41 und 44 praktisch gehalten wird. Es kann also angenommen werden, dass z. B. die mit der Diode 38 verbundene horizontale Ablenkplatte der Kathodenstrahlröhre 43 auf ein Potential gebracht und auf demselben gehalten wird, welches dem jeweiligen kurzzeitig auftretenden Potential an der Anode der Röhre 34 entspricht, während die mit der Diode 39 verbundene vertikale Ablenkplatte auf einem Potential gehalten wird, welches der jeweiligen an der Anode der Röhre 35 auftretenden Spannung entspricht. Der Ladezustand der beiden Kondensatoren 44 stellt also einen Zustand dar, welcher die kontinuierliche Anzeige der Lage des Kerns im Körper gestattet.
Sind nun, wie erwähnt, die Gitterspannungen beider Röhren 34 und 35 dieselben, so werden auçs leicht verständlichen Gründen auch die e an den horizontalen und verti- kalen Ablenkplatten der Kathodenstrahlröhre 43 auftretenden Potentiale gleich und konstant sein. Die mittlere Strahlablenkung bleibt also dieselbe und kann durch Einstellen der Potentiale an den übrigen Ab ienkplatten mittels der Potentiometer 55 und 56 so gewählt werden, dass der auf dem in Fig. 8 dargestellten Leuchtschirm der Röhre 43 erscheinende leuchtende Kreis K genau in der Mitte des mit einem Polarkoordinatensystem versehenen Leucht schirmes liegt.
Weist nun der Leiter des Kabels 62 eine bestimmte Exzentrizität, z. B. wie in Fig. 6 mit einer ausgezogenen Linie schematisch dargestellt, gegenüber der strichpunktiert angedeuteten zentrischen Lage auf, so ändert sich die Distanz zwischen dem Taster 1 und dem Leiter des Kabels beim Umlauf des Tasters ständig, und es treten daher im Oszillator 2, 4 Frequenzänderungen auf, die von der konstanten mittleren Frequenz gemäss der in Fig. 7 dargestellten Kurve abweichen, d. h. die Frequenz steigt für den Winkelbereich von etwa - 30 bis + 1200 über das Frequenzmittel und sinkt im verbleibenden Winkelbereich unter dieses Mittel.
Infolge dieser Frequenzschwankungen wird auch der Diskn.minator 17, 18, 19 eine Ausgangsspannung abgeben, die gemäss der Kurve in Fig. 7 mit einer Periode von rund 1 Hz um einen Mittelwert schwankt. Über den Kondensator 20 wird die Spannungsschwankung an das Gitter der Röhre 22 übertragen und in derselben sowie in den folgenden Röhren 27 und 28 verstärkt und dann über das Potentiometer 32 an die Gitter der Röhren 34 und d 35 angelegt. Die Phasenbedingungen sind dabei z. B. so gewählt, dass die in Fig. 7 dargestellten Spannungsschwankungen mit umgekehrtem Vorzeichen an die Gitter der Röhren 34 und 35 gelangen.
Ferner wird angenommen, dass die Schaltmomente der Schalter 46 und 47 so gewählt sind, dass die Röhren 34 und 35 leitend werden, wenn der Taster 1 sich bezüglich des in Fig. 6 dargestellten exzentrischen Kabelleiters an den Stellen 0 und 90O befindet, in welchen Zeitpunkten also die an die Gitter der Röhren 34 und 35 angelegten Spannungen um die in Fig. 7 mit 34' und 35' bezeichneten Beträge unterhalb deren mittie- rem Potential (= Erdpotential) liegen.
Werden daher nun diese Röhren in den Zeitpunkten 0 und 90" durch Schliessen des Schalters 46 bzw. 47 leitend, so wird der Röhrenstrom infolge des gesenkten Gitterpotentials nicht seinen normalen Mittelwert erreichen und demzufolge wird die Anodenspannung weniger tief sinken, als oben für den Zustand bei i zentrischem Kabel beschrieben.
Dadurch wird nun das Potential an den Kondensatoren 41 und 44 und an den mit denselben verbundenen Ablenkplatten der Elektronenstrahlröhre 43 im dargestellten A'usführungs- beispiel um denselben Wert ansteigen und eine Auslenkung des Kreises auf dem Leuchtschirm der Katho denstrahiröhre um denselben Betrag nach oben und nach rechts verursachen, so dass also der auf dem Leuchtschirm erscheinende Kreis in Betrag und Richtung genau die vorhandene Exzentrizität des Kabelleiters anzeigt (Fig. 8).
Die am Awsgang des Diskriminators bzw. am Ausgang der Röhre 28 auftretende, in Fig. 7 beispielsweise dargestellte Spannungsschwankung stellt also den eingangs erwähnten physikalischen Wert dar, von dessen Frequenz von beisp, ielsweise 1 Hz die Anzeige auf der Kathodenstrahlröhre unabhängig erfolgt.
Da, wie einleitend erwähnt, die Messung hauptsächlich den Zweck hat, die Herstellungsapparatur für das Kabel bei jeder über ein zulässiges Mass hinausgehenden Exzentrizität des Kabelleiters in korrigierendem Sinne nachzustellen, soll die Exzentrizitätsanzeige auf die Lage des Kabels unmittellbar beim Verlassen der Herstellungsapparatur, z. B. beim Verlassen der Spritzdüse, in welcher der Leiter mit einem plastischen Isoliermaterial umpresst wird, bezogen werden. Es ist bekannt, dass sich derart hergestellte Kabel nach erfolgter Herstellung ziemlich stark verdrehen können.
Durch Einstellen der Winkellage des ruhenden Teils des Nockenschalters 70 mit den Kontakten 47 und 46 kann nun idie Phase der Schal.t- momente der Schalter 46 und 47 so eingestellt werden, dass eine eventuelle Verdrehung des Kabels zwischen der Fertigungsvorrichtung und dem Taster 1 kompensiert wird. In diesem Falle kann also aus der auf dem Leuchtschirm der Elektronenstrahlröhre an < haupt die Führungsrollen 90 entfernt werden müssen und wobei dank der grossen Steifigkeit des Kabels die Führungsstücke 89 unter dem Zuge der Federn 82 bei vom Stift 84 abgehobenem Anschlagbolzen 83 direkt mit einem bestimmten Drucke gegen das Kabel gedrückt werden.
Diese Federn haben auch bei allen anderen Betriebs ! arten den Vorteil, dass der Halter 81 mit dem Taster und den Führungsstücken 89 elastisch nach aussen ausweichen können, wenn im Kabel aussergewöhnlich, e Verdickungen vorhanden sind, was z. B. am Anfang der Fabrikation häufig vorkommt.
Zur Eichung der dargestellten Messapparatur lässt man dieselbe zuerst ohne Kabel leer laufen, stellt die gewünschte Kreis, grösse auf der Kathodenstrahlröhre ein und bringt den Kreis in der beschriebenen Weise ins Zentrum. Hierauf führt man, wenn nicht bereits geeignete Eichkurven vorhanden sind, einen Eichdorn mit einer genau bekannten Exzentrizität ein, welcher im übrigen dem zu messenden Kabel entspricht. Es wird dann in der erwähnten Weise die gewünschte Empfindlichkeit eingestellt.
Da die mittlere Arbeitsfrequenz des Oszillators 2, 4 je nach Art des Messobjektes leicht variiert, ist es in vielen Fällen auch erforderlich, den Arbeitspunkt des Diskriminators nachzustellen, zu weichem Zwecke das Instrument 60 (Fig. 1) zur Messung der Ausgangs spannung des Diskriminators geschaltet und dann der Diskriminator mittels des Kondensators 16 in den gewünschten Arbeitspunkt nachgestimmt wird.
Das beschriebene Messverfahren ist natürlich nicht auf die Messung der Exzentrizität von Kabelleitern beschränkt. Es ist z. B. durchaus möglich, auch die Gleichmässigkeit von Rohrdicken oder die Exzentrizität von aus verschiedenen Metallen aufgebauten Körpern, z. B. Leitern mit Eisenseele und Kupfermantel und die Exzentrizität von Bohrungen in Kapillaren und dergleichen zu messen.
In den Fig. 4 und 5 ist z. B. eine Vorrichtung zur Messung der Exzentrizität der Bohrung von Rohren 100 schematisch dargestellt, wobei die Rohre in an sich bekannter Weise aus unter Druck in einem Behälter 101 befindlichem plastischem Material durch Spritzen mittels einer Düse 102 hergestellt werden. An der verstellbaren Düsenblende 103 ist mittels eines unter Druck ausstossbaren Teleskopstabes 104 ein zylindrischer Messkern 105 gehalten.
Der Messkern 105 ist am freien Ende des Teleskopstabes 104 mittels eines Kugellagers 108 oder Pendelrollenlagers drehbar gelagert und sein Durchmesser ist etwas geringer als der Durchmesser der Rohrbohrung. Sofort nach Beginn des Betriebes wird dieser Messkern 105 in die in Fig. 4 dargestellte Lage ausgestossen, indem der Teleskopstab 104 über eine Leitung 106 unter Druck gesetzt wird. In der dargestellten ausgestossenen Lage befindet sich der Messkern 105, welcher aus ferromagnetischem Material besteht gegenüber einem Messkopf oder Taster 109 und einem permanenten Magneten oder Elektromagneten 107, durch welchen er unter dem Taster an der Innenwandung des Rohres gehalten wird.
Taster 109 und Magnet 107 rotieren nun in der beschriebenen Weise um das Rohr 100, wobei der Messkern 105 auf der Innenwandung des Rohres abrollt, so dass ein den Mantel des Rohres durchdringendes, rotierende. s Feld erzeugt wird. In der beschriebenen Weise wird dann impulsmässig gemessen und damit eine eventuelle Bohrungsexzentrizität ermittelt.
Bei Exzentrizitäten der Bohrung des Rohres werden hier genau wie oben beschrieben periodische Änderungen der Ausgangsspannung am Diskriminator entstehen, welche zu einer von der Frequenz der Änderungen unabhängigen Anzeige führen.
Bei Wahl einer entsprechend n, iedlrigen. Be- triebsfrequenz wäre es grundsätzlich möglich, auch die Exzentrizität der Bohrung in metallischen Rohren oder dergleichen Werkstücken festzustellen. Es wäre auch möglich, einem einzigen Taster anstelle einer kontinuierlich umlaufenden eine oszillierende Bewegung zu erteilen und die Abtastung bzw. impuls mässige Messung gemäss vorstehender Beschreibung an bestimmten Stellen der oszillierenden Tasterbewegung vorzunehmen. Diese Messweise kann sich besonders bei ausgesprochen grossen Messobjekten empfehlen.
Auch in diesem Falle entsteht im Körper ein bezüglich des Körpers im Bereiche der oszillierenden Bewegung des Tasters drehendes, mindestens in den Mantel desselben eindringendes Feld und bei Ungleichmässigkeiten der Manteldicke werden bei Verwendung der oben eingehend beschriebenen Mess einrichtung periodische Ändlerungen der Ausgangs- spannung am Diskriminator entstehen, deren Frequenz gleich ist der Frequenz der mechanischen Schwingung des Tasters. Diese Ausgangsspannung stellt die oben erwähnte physikalische Grösse dar. Die Anzeige wird, wie beschrieben, unabhängig von der Frequenz der Änderungen dieser Ausgangsspannung abgeleitet.
Für gewisse Zwecke kann es erwünscht sein, z. B. mit der Messung der Exzentrizität eines Kabelleiters auch eine Bestimmung der Leitergrösse zu verbinden. Zu diesem Zweck kann man z. B. das Mittel der Ausgangsspannung des Diskriminators bilden und zur Anzeige bringen, welches Mittel eine Funktion der Leitergrösse ist, da ja die mittlere Frequenz des in Fig. 1 dargestellten Oszillators 2, 4 ebenfalls eine Funktion der Leitergrösse ist. Ändert aber die mittlere Oszillatorfrequenz, so ändert aus den oben erläuterten Gründen auch die mittlere Ausgangs spannung g des Diskriminators.
Die so ermittelte, von der Leitergrösse abhängige mittlere Diskriminatorspannung kann gegebenenfalls auch zur automatischen Steuerung der Amplitude des Oszillators zur kreisförmigen Strahl ablenkung in der Elektronenstrahl- röhre 43 verwendet werden, in welchem Falle man auf dem Leuchtschirm derselben zugleich eine Anzeige bezüglich Exzentrizität und Grösse des Kabelleiters erhalten könnte.
Selbstverständlich ist es auch möglich, die in der beschriebenen Weise ermittelten, der Exzentrizität entsprechenden Messwerte ausser zur Anzeige auch zur Steuerung einer automatischen Nachstelleinriclh- tung für die Fertigungsapparatur für das überprüfte Produkt heranzuziehen, wobei z. B. die an den Kondensatoren 44 auftretenden Spannungen eine Verstellung der Nachstelleinrichtung in Horizontal- bzw.
Vertikalrichtung steuern können.
Es ist auch möglich, anstelle einer frequenzmo dlulierten Messspannung eine amplitudenmodulierte Messspannung zu verwenden, wobei z. B. eine Messspule entsprechend der Messspule 2 in eine Messbrücke geschaltet sein könnte, deren Ausgangsspannung verstärkt und phasengesteuert demoduliert wird.
Es ist ferner möglich, anstelle einer tastlosen Wegmessung mittels eines elektromagnetischen Feldes eine solche Messung mittels eines anderen, z. B. akustischen oder elektrischen, Feldes vorzunehmen.