Längen-Messeinrichtung, insbesondere zum Abgleich von Werkstücken
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine auf Vergleichsmessung beruhende Längen-Messeinrichtung, insbesondere zum Abgleich von Werkstücken. Für Längenmessungen in der Grössenordnung von wenigen Tausendstel-Millimeiter sind mechanische Messeinrichtungen oft ungenügend, und es wurden schon Einrichtungen mit einem Messwertgeber vorgeschlagen, der ein variables, zu verstärkendes Signal abgibt. Solche Einrichtungen sind aber im all- gemeinen für den Werkstattgebrauch ungeeignet.
Der Hauptzweck der Erfindung besteht in der Schaffung eines verlässlichen, robusten und betriebssicheren Ge- rätes für den Werkstattgebrauch, mit dem sich leicht Vergleichsmessungen der genannten oder nötigenfalls einer noch grösseren Genauigkeit durchführen lassen.
Direktmessungen mit dieser Genauigkeft sind unpraktisch, und es ist üblich, Eichmasse (Parallel Endmasse) von genau bekannten Dimensionen zu verwenden und das Werkstück mit diesen zu vergleichen, was mit sogenannten Komparatoren durchgeführt wird. Solche Komparatoren müssen mit einer Nullabgleichvorrichtung versehen sein, welche von Zeit zu Zeit nachzustellen ist, um die Genauigkeit beizubehalten. Eine Nachstellung ist insbesondere dann erforderlich, wenn zur Veränderung der Messstrecke das oder die Eichmasse ausgewechselt werden.
Die erfindungsgemässe Einrichtung ist gekennzeichnet durch einen Schaft mit einem Widerlager, auf welchem Schaft ein Gleitkörper verschiebbar gelagert ist, dessen Lage gegenüber dem Widerlager mit einem Satz von Eichmassen festgelegt werden kann; durch einen beweglichen Fühler, der zum Zusammenwirken mit einem zwischen ihn und das Widerlager gehaltenen, zu messenden Werkstück bestimmt ist; und durch Wandlermittel, die vorgesehen sind, um ein je nach der Lage des Fühlers veränderliches, elektrisches Signal zu erzeugen; und ferner durch elektrische Mittel, um dieses Signal in einen Differenz- messwert umzuformen.
Die Erfindung soll nun anhand verschiedener Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert werden.
Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung eines ersten und
Fig. 2 eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Fig. 3 ist eine auseinandergezogene, perspektivische Darstellung der Lagerung des Fühlers mit dem zugehörigen Messwertgeber.
Fig. 4 zeigt ein Detail der Messfläche am Widerlager des Komparators.
Fig. 5 ist eine schematische Zeichnung des Messwertgebers.
Fig. 6 ist ein Blockschema der elektrischen Stromkreise, und
Fig. 7 zeigt ein Merkmal, das auf elektronische Stromkreise allgemein anwendbar ist.
Der Komparator nach Fig. 1 weist einen Schaft 5 Init U-förmigem Querschnitt und einem abstehenden Arm 52 am einen Ende auf. Parallele Stangen 51 führen einen Gleitkörper 8, der mit Schneiden 11 versehen ist, welche einen Satz Eichmasse 10 gegen ein aufrechtes, im Arm 52 mittels Stiften 60 verankertes Widerlager 6 drücken. Das Widerlager 6 weist eine Längsnut auf, die zwei Schneidenkanten 12, 14 bildet, gegen welche sich die Eichmasse abstützen. Mittels eines Pressschliftens 53, dessen Lage sich mit einer Rändelschraube 20 fixieren lässt, wird d der Gleitkörper 8 federnd gegen die Eichmasse 10 gedrückt.
Der Gleitkörper 8 enthält einen Messwertgeber, wie er anhand von Fig. 3 beschrieben werden wird.
Der bewegliche Teil des Messwertgebers ist mit einem Fühler 9 verbunden, dessen Schneide 13 mit dem zwischen ihn und die Schneiden 12, 14 gehaltenen Werkstück zusammenwirkt. Der Fühler 9 ist infolge eines tiefen Schlitzes 21 nachgiebig geführt und somit federnd auf dem Gleitkörper r 8 befestigt.
Ein auf dem Widerlager 6 gleitend geführter Anschlag 7 besitzt eine unter dem Winkel arc 1/2 (etwa 260349 geneigte untere Fläche, die auf einem Absatz des Gleitkörpers 8 aufliegt. Dies bietet Gewähr dafür, dass ein Werkstück mit kreisförmigem Querschnitt mit einem Durchmesser zwischen den Fühler 9 und das Widerlager r 6 zu liegen kommt.
Der Messwertgeber im Innern des Gleitkörpers 8 ist mit geeichten und ungeeichten Nullabgleichmitteln (Nullpunktverschiebung) versehen, welche anhand der Fig. 3, 5 und 6 noch näher beschrieben werden sollen.
Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Eichmasse 10 während des Messvorganges an ihrem Platz verbleiben und die Lage des Fühlers 9 bestimmen, welche Lage zum Messen von Werkstücken geeignet ist, deren Grösse etwa derjenigen der Eichmasse entspricht, und die bei der Messung zwischen den Fühler 9 und die Schneidenkanten 12, 14 des Widerlagers 6 eingelegt sind.
Der Komparator nach Fig. 2 ist ähnlich aufgebaut und enthält einen Schaft 5 mit einer Wange 56 von V-förmigem Querschnitt, die einen Gleitkörper 81 führt, welch letzterer den in Fig. 3 näher r dargestellten Messwertgeber enthält und den Fühler 9 trägt. Das Widerlager ist mit 61 bezeichnet und weist eine Wange 62 von V-förmilgem Querschnitt auf, die im Winkel a zur Messfläche des Widerlagers geneigt ist und den Anschlag 71 führt. Dessen untere Fläche ist im Winkel ss gegen den Schaft 5 geneigt und liegt auf einem Absatz des Gleitkörpers 81 auf. Sind die Winkel a und ss nach der Formel ctg cs = 2 + tgS gewählt, so nimmt die obere Fläche des Anschlages 71 immer die richtige Lage für Werkstücke mit kreis förmigem Querschnitt ein.
Der Anschlag 71 weist hinten einen Schlitz 72 auf, durch den eine im Widerlager 61 sitzende Rändelschraube 73 hindurchgreift, welche zum Festhalten des Anschlages in der durch den Gleitkörper 81 bestimmten Lage dient.
Das kugelige Ende einer im Gleitkörper 81 sitzenden, verstellbaren Schraube 31 dient als Anlagepunkt für Eichmasse, die zwischen diese Schraube und das Widerlager 61 gelegt werden, um den Gleitkörper in eine vorbestimmte Lage zu bringen, in der er mittels der Klemmschraube 82 fixiert werden kann, welche beispielsweise mit einer Unterlagsscheibe aus Kunststoff gegen den Schaft 5 drückt. Die Eichmasse brauchen von der Schraube 31 nur leicht berührt zu werden und können nach dem Fixieren des Gleitkörpers nach oben zwischen Widerlager und Fühler gehoben werden, worauf der Fühler mit ihnen in Berührung gebracht wird, beispielsweise mittels der ungeeichten Abgleichschraube 23 (Fig. 3), was dem Nullabgleich der Messeinrichtung gleichkommt.
In den vertieften Seitenflächen des Schaftes 5 liegen flexible Leitungen 26, verdeckt durch die Abdeckbleche 25. Die Leitungen können mittels gerundeter Distanzklötzchen 24 unter den Blechen in ihrer Lage gehalten werden.
Die Fig. 3 und 5 veranschaulichen den Messwertgeber und dessen Verbindung mit dem Fühler 9. Ein Zylinder 82, mit dem Gleitkörper 81 verbunden durch ein aus zwei Blattfedern 83 bestehendes Zwischenstück, bildet den einen Teil einer kreuzweise gefederten Lagerung des Fühlers 9. Der andere Teil der Lagerung wird gebildet durch eine von gegenüberliegenden Seiten her in verschiedenen Ebenen geschlitzte Hülse 84. Der Fühler 9 sitzt im freien Ende der Hülse 84. Der eigentliche Messwertgeber besteht aus einem Wicklungskörper und einem U-förmigen Block 27 (Fig. 5) aus elektrisch leitendem Material oder in gewissen Fällen aus magnetisierbarem Material. Der Block 27 liegt den Wicklungen gegenüber und weist einen stiftartigen Ansatz auf, dessen oberer Teil 28 passend in einer Bohrung des Zylinders 82 sitzt.
Der untere Teil des Ansatzes hat einen etwas kleinelren Durchmesser, um m die Auslenkungen des Blockes 27 bei Bewegungen des Fühlers 9 zu ermöglichen. Im vorliegenden Fall besteht der Fühler aus einer Schraube mit kugeligem Ende, welche im oberen Ende der Büchse 84 befestigt ist.
Der Wicklungskörper 29 ist an einem Träger 30 aus s Metall oder Kunststoff befestigt, der von der Schraube 31 durchdrungen wird, welche ebenfalls durch den Gleitkörper 81 hindurchgeht.
Die Schraube 31 ist für den erstmaligen Abgleich einstellbar und wird dann durch eine Gegenmutter fixiert. Dieser Abgleich dient dazu, den Gleitkörper in die richtige Lage in bezug zum Anschlag 71 zu bringen und somit zu gewährleisten, dass Werkstücke mit kreisförmigem Querschnitt jeder Grösse immer mit einem m Durchmesser auf die Höhe des Fühlers zu liegen kommen. Der Abgleich wird so ausgeführt, dass bei Ausrichtung der oberen Fläche des Anschlages 71 auf die Höhe des Fühlers die Schraube 31 mit dem Widerlager 61 in Berührung gebracht wird. Der Füh ler wird hierauf, falls er r von seiner natürlichen Ruhe- lage abweicht, in eine Zwischenstellung gebracht und durch eine eigene Gegenmutter fixiert, welche Stellulng als Null- oder Ausgangslage für den Fühler und den Messwertgeber betrachtet werden kann.
Das kugelige Ende der Schraube 31 steht über den Gleitkörper 81 vor, und zwar gegenüber der Messfläche des Widerlagers 61, welche Fläche drei genau geläppte Partien als Auflage für das Werkstück, die Eichmasse usw. aufweist (Fig. 2, 4).
Zwei getrennte Nullabgleichmittel können gemäss Fig. 3 in Form von einstellbaren Schrauben 22, 23 vorhanden sein, welche aus elektrisch leitendem oder magnetisierbarem Material bestehen und von beiden Seiten in das Feld des Messwertgebers hineinragen.
Diese Abgleichmittel brauchen aber nicht an dieser Stelle vorgesehen zu sein, sondern können ebensogut in Verbindung mit dem Verstärker vorhanden sein, wie in Fig. 6 dargestellt. Sie sind deshalb weder in Fig. 1 noch in Fig. 2 eingezeichnet
Mit dem Fühler 9 in Berührung mit den Eich massen kann das Anzeigeinstrument 39 (Fig. 6) mittels der ungeeichten Abgleichschraube 23 oder der äquivalenten Mittel im Verstärker auf eine Nullablesüng eingestellt werden und mittels der geeichten Abgleichschraube 22 auf Null gebracht und so belassen werden.
Der Komparator ist nun für Vergleichsmessungen, beruhend auf dem verwendeten Eichmass, bereit, und vorausgesetzt, dass der (weiter unten näher beschrie- bene) Abgleich korrekt vorgenommen wurde, werden die Instrumentenausschläge Längendifferenzen zwischen dem Eichmass und den zwischen Widerlager und Fühler gehaltenen Werkstücken darstellen.
Das geeichte Nullpunkt-Verschiebungsmittel 22 gestattet Zwischenablesungen, welche durch Einstellen des Ve, rschiebungsmittels auf eine der markierten Stellungen auf die Instrumentenskala übertragen werden können, was einer Verschiebung der Instrumentenablesungen relativ zur Skala gleichkommt, so dass der tatsächliche Messwert durch Addition bzw.
Substraktion der Skalenahlesung und der Stellung des geeichten Abgleichmiftels erhalten wird. Das Instrur ment könnte natürlich auch lediglich zur Nullanzeige dienen, und der gewünschte Wert könnte durch Einstellen des geeichten Nullabgleichmittels und Ablesen an der passend eingeteilten Skala desselben erhalten werden. In diesem Fall würde das Instrument nur zum Feststellen einer Nullbedingung dienen und könnte durch irgendeinen geeigneten optischen oder akustischen Nullindikator ersetzt werden.
Eine Ausführungsart eines Messwertgebers ist schematisch in Fig. 5 dargestellt, geeignet zur Erzeugung einer Veränderung von Amplitude und Phase zur Auswertung in den Stromkreismitteln nach Fig. 6 Auf einen magnetisierbaren Kern, beispielsweise aus magnetischem Puivermaterial, sind drei Spulen 35, 36 und 37 gewickelt. Die beiden äusseren Spulen sind gegensinnig gewickelt und seriegeschaltet, wobei ein Ende der r Serieschaltung geerdet ist und das andere Ende den Eingang oder Ausgang bildet. Das eine Ende der mittleren Spule ist geerdet und das andere Ende bildet den Ausgang bzw. den Eingang.
Natürlich können verschiedene Arten von Messwertgebern verwendet werden; der bewegliche Teil 27 kann aus magnetisierbare. m Material sein und die bewegliche Einheit kann eine Wicklung aufweisen. Auch auf anderen Prinzipien beruhende Messwertgeber lassen sich verwenden, z. B. solche, bei denen eine Bewegung die Veränderung der Amplitude oder der Frequenz eines Wechseistromsignals bewirkt.
Im Blockschema Fig. 6 enthält der Messwertgeber die beiden Nullpunkt-Verschiebungsmittei 22, 23, während die übrigen dargestellten Teile als in einer separaten Einheit zusammengefasst gedacht sind. Vorzugsweise geht die Bewegung des Fühlers im Messwertgeber mit einer Veränderung von Amplitude und Phase einher, wie sie durch einen phasenempfindlichen Detektor festgestellt und bestimmt werden kann. Der r obere Abschnitt von Fig. 6 enthält die mit dem eigentlichen Komparator verbundenen Teile, während der untere Abschnitt die in der Steuer- und Anzeigeeinheit zusammengefassten Teile darstellt Die letztere enthält einen Oszillator 90 (vorzugsweise für niedrige Rundfunkfrequenzen), der die Spule 36 des Messwertgebers beaufschlagt.
Die anderen Spulen 35, 37 sind mit t einem Verstärker 91 verbunden, dessen Ausgang nach dem phasenempfirfdlichen Detektor 92 führt. Der Oszillator kann im Gegentakt geschaltet sein, in diesem Fall sind in bekannter Weise gegenphasige Bezugspunkte des Oszillators mit dem Eingang des Detektors verbunden. Der Ausgang des Detektors führt nach dem Anzeigeinstrument 39. Der Zeiger dieses Instrumentes kann seine Ruhelage in der Mitte der Skala haben oder wenigstens kann der Nullpunkt in der Mitte der Skala liegen, wobei die Teilstriche zu beiden Seiten kleine Längeneinheiten bedeuten.
Da aber bei Werkstattgebrauch Übermasse häufiger gemessen werden müssen als Untermasse, so kann eine asymmetrische Skala vorteilhaft sein, mit dem Nullpunkt nahe dem einen Ende und dem Hauptteil mit einer relativ weiten Teilung für die Ablesung von Übermassen.
Ein beliebiger Oszillator mit gogenphasigen Ausgängen oder aber ein einphasiger Oszillator zusammen mit einem Verstärker mit gegenphasigen Ausgängen kann verwendet werden. Im letzteren Fall sind die gelgenphasigen Ausgänge des Verstärkers und ein einphasiger Bezugseingang des Oszillators mit dem Detektor verbunden.
Natürlich ist der Zeigeraussehlag am Anzeigeinstrument bei einer bestimmten Auslenkung des Fühlers abhängig vom Verstärkungsgrad des Verstärkers 91, weshalb von Zeit zu Zeit eine Nacheichung des Instrumentes erforderlich ist, um die Teilung des geeichten Nullpunkt-Verschiebungsmittels in tÇberein- stimmung mit den Ablesungen am Instrument zu bringen. Die Teilung des Nullabgleichmittels 22 wird bei der Fabrikation des Messwertgebers festgelegt und geprüft und bedeutet eine bestimmte und gleichbleibende Veränderung des von diesem abgegebenen Signals, beruhend auf den physikalischen Eigenschaften des Gebers. Ist diese Eichung in Längeneinheiten bei der Fabrikation einmal vollzogen, so bleibt sie dauernd erhalten und stellt ein eingebautes Bezugsmass dar.
Diese Grundeichung kann einzeln mittels passender Eichmasse vorgenommen werden. Der Verstärkungsgrad des Verstärkers 91 muss jedoch so einge- stellt werden, dass die Anzeige des Instrumentes 39 mit der genannten Teilung ü, bereinstimmt. Diese Operation ist von Zeit zu Zeit vorzunehmen.
Angenommen, das geeichte Abgleichmttel sei auf Null gestellt, so wird das Instrument mittels des ungeeichten Abgleichmittels auf Null abgeglichen. Hierauf kann man sich durch Einstellen des geeichten Abgleichmittels auf seine verschiedenen Teilstriche vergewissern, ob das Instrument richtig anzeigt und also die richtige Einstellung des Verstärkungsgrades zur Erzielung der völligen Übereinstimmung der beiden Skalen vorgenommen wurde.
Wie in Fig. 6 angedeutet, müssen das geeichte und das ungeeichte Abgleichmittel nicht notwendigerweise im Messwertgeber enthalten sein, sondern können auch der Steuer- und Anzeigeeinheit angehören (22' und 23', punktiert eingezeichnet). Zu diesem Zweck kann ein ähnlicher Messwertgeber verwendet werden, in welchem zwei getrennte Abgleichmittel auf einen U-förmigen Kupferblock ähnlich dem Teil 27 in Fig. 3 wirken und gegenüber Spulen ähnlich denjenigen in Fig.
5 angeordnet sind, oder es können Einstellschrauben ähnlich den Schrauben 22 und 23 Verwendung finden Die gleiche Wirkung lässt sich auch mit einem Paar von relativ einfachen Schaltelementen erreichen, welche die elektrischen Eigenschaften des Stromkreises beeinflussen, wie Kondensatoren, Spulen oder Widerstände.
In einigen Fällen können störende Oberwellen in den Verstärker gelangen, und wenn sie auch den Detektor nicht beeinflussen, so können sie doch eine Nichtlinearität der Verstärkung infolge Übersteu erung hervorrufen, und es ist wünschbar, Mittel zur Kompensation solcher allfällilger Ob erwellen signale vorzusehen. Wie in Fig. 6 dargestellt, ist ein Potentiometer 93 zwischen die gegenphasigen Ausgänge des Oszillators 90 geschaltet, an welchem ein Kompensations- signal von einstellbarer Amplitude abgegriffen werden kann, das auf den Verstärkereingang geschaltet wird.
Zur erstmaligen Einstellung wird der Verstärkerausgang mit einem geeigneten Messgerät, beispiels- weise einem Oszillograph oder einem Röhrenvoltmeter, verbunden. Die Nullabgleichmittel und das Kompensations-Potentiometer 93 werden dann auf minimale Ausgangsleistung des Verstärkers eingestellt, wobei die Verstärkung auf den grösstmöglichen Wert gebracht wird. Es ist offensichtlich, dass dann bei minimaler Gesamt-Ausgangsleistungldas Potentiometer auf optimale Kompensation eingestellt ist, welche Einstellung unter normalen Betriebsbedingunlgen richtig sein wird. Sie kann jedoch bei Bedarf leicht nachgeprüft werden.
Die Stromkreiselemente nach Fig. 6, enthaltend den Gegentaktoszillator, den Verstärker und den phasen abhängigen Detektor, können in einer einzigen elektronischen. Einheit zusammengefasst sein, welche Transistoren und andere Haibleiterelemente enthält und die die B-etriebsleistung von einer relativ kleinen Batterie bezieht.
Bei der Herstellung elektrischer oder elektronischer Stromkreiseinhei;ten ist es bekannt, mindestens einzelne der Bestandteile in eine isolierende Masse, meist ein Epoxyharz, einzuschliessen oder einzubetten.
Solche Einheiten werden im allgemeinen in eine Form gegossen. Da es, besonders mit Rücksicht auf ver wendete Haibleiterbestandteile, meist nicht möglich ist, hohe Temperaturen zur Behandlung des Giessharzes anzuwenden, können sich ziemlich lange Bele gnngszeiten für die Formen ergeben. Dies bedeutet aber hohe Kosten und langsame Produktion, besonders deshalb, weil das Giessharz meist die Bestandteile mehrerer Stufen umschliesst und deshalb in beträchtlicher Menge auftritt, wobei die Behandlung genügend gründlich erfolgen muss, so dass sie sicher bis zum Zentrum der Giesseinheit wirksam ist, bevor die Einheit aus der Form genommen wird.
Ferner muss im Falls eines in irgendeiner Stufe auftretenden Defektes die ganze Einheit weggeworfen werden, da die Reparatur eines einzelnen Bestandteils kaum möglich ist.
Daher ist vorgesehen, alle Bestandteile einer Stufe, eines Teils einer Stufe oder einer kleinen Zahl von Stufen in n einem Harz, beispielsweise einem Epoxyharz, einzubetten, das in einem Behälter um die Bestandteile gegossen wird, welcher Behälter hierauf nicht entfernt wird, so dass die verschiedenen Stufen einer Einheit durch mehrere Behälter dargestellt werden, von denen jeder eine Anzahl Bestandteile in Harz eingebettet enthält.
Wie in Filg. 7 dargestellt, sind die Behäliter 41, 42 und 43 Büchsen aus dünnem Blech in geeigneter Form. Die Büchsen können mit Befestigungslaschen 46 versehen und geerdet sein (45), wodurch sich eine besondere Abschirmung erübrigt. Bei der Herstellung werden die Bestandteile mittels der über die Ober fläche : e herausgeführten Anschlussdrähte in ihrer Lage gehalten und hierauf das Harz eingegossen. Sobald sich das Herz verfestigt hat, kann das Zusammesl- setzen der Einheit beginnen, was eine rasche Montage zur Folge hat. Die Leitungen können auf jede geeignete Weise verbunden werden, beispielsweise durch Anlöten von Verbindungsleitungen zwischen den einzelnen Stufen.
Wie ersichtlich, ragen feste Kupferstifte 44 aus dem Harz heraus, welche als Lötösen für die Verbindungsleitungen 47 dienen. Die Verbindungen können auch durch Schraub- oder Federkontakte erfolgen, so dass ein System aus steckbaren Einheiten aufgebaut t werden kann, bei dem jede defekte Einheit durch Herausziehen der alten und Einsetzen der neuen Einheit ersetzt werden kann.
Diese Methode erlaubt eine relativ billige Reparatur, da nur die betreffende defekte Giesseinheft ersetzt zu werden braucht.
Length measuring device, especially for adjusting workpieces
The present invention relates to a length measuring device based on a comparison measurement, in particular for calibrating workpieces. Mechanical measuring devices are often inadequate for length measurements in the order of magnitude of a few thousandths of a millimeter, and devices with a transducer that emits a variable signal to be amplified have already been proposed. However, such facilities are generally unsuitable for workshop use.
The main purpose of the invention is to create a reliable, robust and operationally safe device for workshop use with which comparative measurements of the specified or, if necessary, even greater accuracy can easily be carried out.
Direct measurements with this accuracy are impractical, and it is common to use standard dimensions (parallel gauge blocks) of precisely known dimensions and to compare the workpiece with these, which is carried out with so-called comparators. Such comparators must be provided with a zeroing device which must be readjusted from time to time in order to maintain accuracy. A readjustment is particularly necessary if the calibration weight or weights are changed to change the measuring section.
The device according to the invention is characterized by a shaft with an abutment, on which shaft a sliding body is slidably mounted, the position of which relative to the abutment can be fixed with a set of calibration weights; by a movable feeler intended to interact with a workpiece to be measured held between it and the abutment; and by transducer means which are provided in order to generate an electrical signal which varies depending on the position of the sensor; and further by electrical means to convert this signal into a differential measured value.
The invention will now be explained in more detail using various exemplary embodiments in conjunction with the drawings.
Fig. 1 is a perspective view of a first and
Fig. 2 of a second embodiment of the invention.
3 is an exploded perspective view of the mounting of the sensor with the associated measuring transducer.
4 shows a detail of the measuring surface on the abutment of the comparator.
Fig. 5 is a schematic drawing of the transmitter.
Fig. 6 is a block diagram of the electrical circuits, and
Fig. 7 shows a feature which is generally applicable to electronic circuits.
The comparator according to FIG. 1 has a shaft 5 with a U-shaped cross section and a protruding arm 52 at one end. Parallel rods 51 guide a sliding body 8 which is provided with cutting edges 11 which press a set of calibration compounds 10 against an upright abutment 6 anchored in the arm 52 by means of pins 60. The abutment 6 has a longitudinal groove which forms two cutting edges 12, 14 against which the calibration compound is supported. By means of a press fit 53, the position of which can be fixed with a knurled screw 20, the sliding body 8 is pressed resiliently against the calibration compound 10.
The sliding body 8 contains a measuring transducer, as will be described with reference to FIG. 3.
The moving part of the transducer is connected to a sensor 9, the cutting edge 13 of which interacts with the workpiece held between it and the cutting edges 12, 14. The sensor 9 is guided resiliently as a result of a deep slot 21 and is thus resiliently attached to the sliding body r 8.
A stop 7 slidingly guided on the abutment 6 has a lower surface inclined at the angle arc 1/2 (about 260349, which rests on a shoulder of the sliding body 8. This ensures that a workpiece with a circular cross-section with a diameter between the Sensor 9 and the abutment r 6 come to rest.
The transducer inside the sliding body 8 is provided with calibrated and uncalibrated zero balancing means (zero point shift), which will be described in more detail with reference to FIGS. 3, 5 and 6.
In the embodiment described, it is provided that the calibration mass 10 remain in place during the measuring process and the position of the sensor 9 determines which position is suitable for measuring workpieces whose size corresponds approximately to that of the calibration mass, and which during the measurement between the Feeler 9 and the cutting edges 12, 14 of the abutment 6 are inserted.
The comparator according to FIG. 2 has a similar structure and contains a shaft 5 with a cheek 56 of V-shaped cross-section, which guides a sliding body 81, the latter containing the transducer shown in more detail in FIG. 3 and carrying the sensor 9. The abutment is denoted by 61 and has a cheek 62 of V-shaped cross-section which is inclined at an angle α to the measuring surface of the abutment and which guides the stop 71. The lower surface thereof is inclined at an angle s against the shaft 5 and rests on a shoulder of the sliding body 81. If the angles a and ss are selected according to the formula ctg cs = 2 + tgS, the upper surface of the stop 71 always takes the correct position for workpieces with a circular cross-section.
The stop 71 has a slot 72 at the rear through which a knurled screw 73 seated in the abutment 61 engages, which serves to hold the stop in the position determined by the sliding body 81.
The spherical end of an adjustable screw 31 seated in the sliding body 81 serves as a contact point for calibration compounds that are placed between this screw and the abutment 61 in order to bring the sliding body into a predetermined position in which it can be fixed by means of the clamping screw 82, which presses against the shaft 5, for example with a washer made of plastic. The calibration mass only needs to be touched lightly by the screw 31 and, after the sliding body has been fixed, can be lifted up between the abutment and the sensor, whereupon the sensor is brought into contact with them, for example by means of the uncalibrated adjustment screw 23 (Fig. 3), which equals the zero adjustment of the measuring device.
In the recessed side surfaces of the shaft 5 are flexible lines 26, covered by the cover plates 25. The lines can be held in their position by means of rounded spacer blocks 24 under the plates.
3 and 5 illustrate the transducer and its connection to the sensor 9. A cylinder 82, connected to the sliding body 81 by an intermediate piece consisting of two leaf springs 83, forms one part of a cross-sprung mounting of the sensor 9. The other part the bearing is formed by a sleeve 84 slotted from opposite sides in different planes. The sensor 9 sits in the free end of the sleeve 84. The actual transducer consists of a winding body and a U-shaped block 27 (FIG. 5) made of electrically conductive Material or in certain cases made of magnetizable material. The block 27 lies opposite the windings and has a pin-like extension, the upper part 28 of which fits in a bore in the cylinder 82.
The lower part of the attachment has a somewhat smaller diameter in order to enable the deflection of the block 27 when the sensor 9 is moved. In the present case, the sensor consists of a screw with a spherical end which is fastened in the upper end of the sleeve 84.
The winding body 29 is fastened to a carrier 30 made of metal or plastic, which is penetrated by the screw 31, which also passes through the sliding body 81.
The screw 31 is adjustable for the initial adjustment and is then fixed by a lock nut. This adjustment is used to bring the sliding body into the correct position in relation to the stop 71 and thus to ensure that workpieces with a circular cross-section of any size always come to lie at the height of the sensor with a diameter of m. The adjustment is carried out in such a way that when the upper surface of the stop 71 is aligned with the height of the sensor, the screw 31 is brought into contact with the abutment 61. If the sensor deviates from its natural rest position, it is brought into an intermediate position and fixed by its own lock nut, which position can be viewed as the zero or starting position for the sensor and the transducer.
The spherical end of the screw 31 protrudes over the sliding body 81, specifically opposite the measuring surface of the abutment 61, which surface has three precisely lapped parts as a support for the workpiece, the calibration compound, etc. (Fig. 2, 4).
According to FIG. 3, two separate zero adjustment means can be present in the form of adjustable screws 22, 23, which are made of electrically conductive or magnetizable material and protrude from both sides into the field of the transducer.
However, these adjustment means do not need to be provided at this point, but can just as well be present in connection with the amplifier, as shown in FIG. They are therefore shown neither in FIG. 1 nor in FIG
With the sensor 9 in contact with the calibration masses, the display instrument 39 (Fig. 6) can be set to a zero reading by means of the uncalibrated adjustment screw 23 or the equivalent means in the amplifier and brought to zero by means of the calibrated adjustment screw 22 and left that way.
The comparator is now ready for comparison measurements based on the standard used, and provided that the adjustment (described in more detail below) has been carried out correctly, the instrument deflections will show differences in length between the standard and the workpieces held between the abutment and the sensor.
The calibrated zero point displacement means 22 allows intermediate readings which can be transferred to the instrument scale by setting the displacement means to one of the marked positions, which equates to a shift of the instrument readings relative to the scale, so that the actual measured value can be added or
Subtraction of the scale reading and the position of the calibrated adjustment tool is obtained. The instrument could of course also serve only to display zero, and the desired value could be obtained by setting the calibrated zero balancing means and reading it off on the appropriately graduated scale. In this case the instrument would only be used to determine a zero condition and could be replaced by any suitable visual or audible zero indicator.
One embodiment of a transducer is shown schematically in FIG. 5, suitable for generating a change in amplitude and phase for evaluation in the circuit means according to FIG. 6. Three coils 35, 36 and 37 are wound on a magnetizable core, for example made of magnetic powder material. The two outer coils are wound in opposite directions and connected in series, one end of the series circuit being grounded and the other end forming the input or output. One end of the middle coil is grounded and the other end forms the output or input.
Of course, different types of transducers can be used; the movable part 27 can be made of magnetizable. m material and the movable unit may have a winding. Transmitters based on other principles can also be used, e.g. B. those in which movement causes the amplitude or frequency of an alternating current signal to change.
In the block diagram of FIG. 6, the measuring transducer contains the two zero point displacement means 22, 23, while the remaining parts shown are intended to be combined in a separate unit. The movement of the sensor in the transducer is preferably accompanied by a change in amplitude and phase, as can be determined and determined by a phase-sensitive detector. The r upper section of FIG. 6 contains the parts connected to the actual comparator, while the lower section represents the parts combined in the control and display unit. The latter contains an oscillator 90 (preferably for low radio frequencies) which the coil 36 of the transducer applied.
The other coils 35, 37 are connected to an amplifier 91, the output of which leads to the phase-sensitive detector 92. The oscillator can be connected in push-pull mode, in which case reference points of the oscillator in antiphase are connected to the input of the detector in a known manner. The output of the detector leads to the display instrument 39. The pointer of this instrument can have its rest position in the middle of the scale or at least the zero point can be in the middle of the scale, the graduation marks on both sides signifying small units of length.
However, since excess dimensions have to be measured more frequently than undersize when used in a workshop, an asymmetrical scale can be advantageous, with the zero point near one end and the main part with a relatively wide graduation for reading excess dimensions.
Any oscillator with single-phase outputs or a single-phase oscillator together with an amplifier with anti-phase outputs can be used. In the latter case, the common-phase outputs of the amplifier and a single-phase reference input of the oscillator are connected to the detector.
Of course, the pointer reading on the display instrument at a certain deflection of the sensor depends on the gain of the amplifier 91, which is why a recalibration of the instrument is necessary from time to time in order to bring the graduation of the calibrated zero point displacement means into agreement with the readings on the instrument . The division of the zero adjustment means 22 is determined and checked when the measuring transducer is manufactured and means a specific and constant change in the signal emitted by it, based on the physical properties of the transducer. Once this calibration in units of length has been carried out during manufacture, it is retained permanently and represents a built-in reference dimension.
This basic calibration can be carried out individually using a suitable calibration mass. The gain of the amplifier 91 must, however, be set in such a way that the display of the instrument 39 agrees with the mentioned division u. This operation should be performed from time to time.
Assuming that the calibrated calibration device is set to zero, the instrument is calibrated to zero using the uncalibrated calibration device. By setting the calibrated balancing means to its various graduation marks, you can then make sure that the instrument is displaying correctly and that the correct setting of the gain level has been made to achieve complete correspondence between the two scales.
As indicated in FIG. 6, the calibrated and uncalibrated balancing means do not necessarily have to be contained in the measuring transducer, but can also belong to the control and display unit (22 'and 23', shown in dotted lines). A similar transducer can be used for this purpose, in which two separate adjustment means act on a U-shaped copper block similar to part 27 in FIG. 3 and opposite coils similar to those in FIG.
5 are arranged, or adjusting screws similar to screws 22 and 23 can be used. The same effect can also be achieved with a pair of relatively simple switching elements which influence the electrical properties of the circuit, such as capacitors, coils or resistors.
In some cases, interfering harmonics can get into the amplifier, and even if they do not affect the detector, they can still cause a non-linearity of the gain due to overdriving, and it is desirable to provide means to compensate for such possible obscure signals. As shown in FIG. 6, a potentiometer 93 is connected between the anti-phase outputs of the oscillator 90, at which a compensation signal of adjustable amplitude can be tapped, which is connected to the amplifier input.
For the initial setting, the amplifier output is connected to a suitable measuring device, for example an oscilloscope or a tube voltmeter. The zero balancing means and the compensation potentiometer 93 are then set to the minimum output power of the amplifier, the gain being brought to the greatest possible value. It is evident that with the minimum total output power then the potentiometer is set to optimum compensation, which setting will be correct under normal operating conditions. However, it can easily be checked if necessary.
The circuit elements according to FIG. 6, containing the push-pull oscillator, the amplifier and the phase-dependent detector, can be in a single electronic. Unit which contains transistors and other semiconductor elements and which draws the operating power from a relatively small battery.
In the manufacture of electrical or electronic circuit units, it is known to enclose or embed at least some of the components in an insulating compound, usually an epoxy resin.
Such units are generally poured into a mold. Since it is mostly not possible to use high temperatures to treat the casting resin, especially with regard to the semiconductor components used, the molds can be occupied for quite long periods of time. However, this means high costs and slow production, especially because the casting resin usually surrounds the components of several stages and therefore occurs in considerable quantities, the treatment must be sufficiently thorough so that it is reliably effective up to the center of the casting unit before the Unity is taken out of shape.
Furthermore, in the event of a defect occurring at any stage, the entire unit must be thrown away, since repairing a single component is hardly possible.
It is therefore provided that all components of a stage, part of a stage or a small number of stages are embedded in a resin, for example an epoxy resin, which is cast around the components in a container, which container is then not removed so that the various stages of a unit are represented by several containers, each of which contains a number of components embedded in resin.
As in Filg. 7, the containers 41, 42 and 43 are cans made of thin sheet metal in a suitable shape. The sockets can be provided with fastening tabs 46 and grounded (45), which makes special shielding unnecessary. During production, the components are held in place by means of the connecting wires that are led out through the upper surface: e, and the resin is poured onto them. As soon as the heart has solidified, the assembly of the unit can begin, which results in rapid assembly. The lines can be connected in any suitable way, for example by soldering connecting lines between the individual stages.
As can be seen, solid copper pins 44 protrude from the resin and serve as soldering lugs for the connecting lines 47. The connections can also be made using screw or spring contacts, so that a system of plug-in units can be built up in which any defective unit can be replaced by pulling out the old unit and inserting the new one.
This method allows a relatively cheap repair, since only the defective casting unit in question needs to be replaced.