DD213498A1 - SPANNING WIRE LINE WITH COMPENSATION OF THE MATERIAL PROPERTIES OF THE TENSIONING WIRE SYSTEM - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Spanndrahtlineal mit Kompensation der Materialeigenschaften des Spanndrahtsystems mit dem Ziel, die Genauigkeit des Spanndrahtlineals zu erhoehen. Aufgabe ist es, mit einfachen Mitteln den Einfluss oertlicher Unterschiede der magnetischen und elektrischen Drahteigenschaften auf die Messung zu kompensieren. Das Spanndrahtlineal umfasst ein aus vielen ferromagnetischen, duennen Draehten bestehendes,gespanntes Spanndrahtsystem,welches mittels induktiver Abtastsysteme abgetastet wird. Das Drahtsystem besitzt eine durch Aufmagnetisierung hergestellte,oertlich begrenzte permanentmagnetische Markierung. An einem die Abtastsysteme aufnehmenden Traeger ist ein die Abtastsysteme auf den gegen Permeabilitaetsschwankungen invarianten Ort zwischen den Abtastsystemen einregelndes Stellglied vorgesehen. Das Drahtlineal wird angewendet als Gerad- und Ebenheitsnormal in der Feinmesstechnik und der Fertigung.The invention relates to a tension wire ruler with compensation of the material properties of the tension wire system with the aim to increase the accuracy of the tension wire ruler. The task is to compensate for the influence of local differences of the magnetic and electrical wire properties on the measurement with simple means. The tension wire ruler comprises a tensioned tension wire system consisting of many ferromagnetic, thin wires, which is scanned by inductive scanning systems. The wire system has a locally limited permanent magnetic marker made by magnetization. On a carrier receiving the scanning systems, a scanning system is provided which adjusts the scanning system to the position invariable between permeance oscillations between the scanning systems. The wire ruler is used as a straightness and flatness standard in precision measuring technology and production.
Description
Titel: Spanndrahtlineal mit Kompensation der Materialeigenschaften des Spanndrahtsystenis Title : Tension wire ruler with compensation of the material properties of the tension wire system
Die Erfindung betrifft ein Spanndrahtlineal mit Kompensation der Materialeigenschaften des Spanndrahtsystems. Sie umfaßt insbesondere die Kompensation bzw, Beseitigung des Stö"reinfluJ3es lokaler Schwankungen der magnetischen bzw. elektrischen Materialeigenschaften auf die Systemgeradheit des als Präzisions-Geradheitsnormal vorgesehenen Spanndrahtlineals.The invention relates to a tension wire ruler with compensation of the material properties of the tension wire system. In particular, it comprises the compensation or elimination of the disturbing influence of local fluctuations in the magnetic or electrical material properties on the system straightness of the tension wire ruler provided as a precision straightness standard.
Charakteristik der bekannten technischen Lb'sungen Aus der I)D-PS 139295 ist ein Spanndrahtlineal hoher Genauigkeit bekannt, welches einen Träger umfaßt, in welchem zwischen Halte- und Spannvorrichtungen ein aus einer Vielzahl dünner, paralleler Drähte bestehendes Spanndrahtsystem eingespannt ist und welches Abtastsysteme zur Abtastung des Drahtsystems in seiner Längserstreckung enthält. Es sind ferner Mittel zur Schwingungserregung des Drahtsystems und zur Durchhangermittlung der Drähte des Drahtsystems aus dessen Eigenfrequenz vorgesehen. In einer Auswerteeinrichtung werden aus den von den Abtastsystemen gelieferten Meßwerten, welche z.B. induktiv oder kapazitiv das Drahtsystem abtasten, unter Berücksichtigung des Drahtdurchhangs Ebenheits- und Geradheitskennwerte des Prüflings ermittelt. Characteristic of the known technical drawings A high-tension tensioning wire ruler is known from I) D-PS 139295, which comprises a carrier in which a tensioning wire system consisting of a plurality of thin, parallel wires is clamped between holding and tensioning devices and which scanning systems for Contains sampling of the wire system in its longitudinal extent. There are further provided means for vibrational excitation of the wire system and for determining the sag of the wires of the wire system from its natural frequency. In an evaluation device, flatness and straightness characteristic values of the test object are determined from the measured values supplied by the scanning systems, which, for example, scan the wire system inductively or capacitively, taking into account the wire sag.
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Bei diesem Spanndrahtlineal werden lediglich der Drahtdurchhang kompensiert und die Drähte durch Entmagnetisierung mit abklingendem Wechselfeld homogenisiert. Die Erfassung der noch verbleibenden örtlichen Schwankungen der Permeabilität /UL, des Drahtsystems, die die Messungen verfälschen können, erfolgt nicht.With this tension wire ruler, only the wire sag is compensated and the wires are homogenized by degaussing with a decaying alternating field. The detection of the remaining local variations in the permeability / UL of the wire system, which can falsify the measurements, does not occur.
Bei der in der Anmeldung WP Go 1 B/233748/4 angegebenen .Anordnung muß die Differenzanordnung zweier berührungsfreier induktiver Wegaufnehmer so zum Spanndrahtsystem eingestellt werden, daß gewissermaßen der Meßausschlag auf Hull gehalten wird, die Brückenschaltung also nur im auf Diagonalspannung "Hull" abgeglichenen Zustand betrieben wird. Das Spanndrahtsystem würde sich dabei in der geometrischen, d.h.In the arrangement indicated in the application WP Go 1 B / 233748/4, the differential arrangement of two contact-free inductive displacement transducers must be set to the tension wire system so that the measurement deflection is kept at Hull, so the bridge circuit is only in the balanced state on diagonal voltage "Hull" is operated. The tension wire system would be in the geometric, i.
von restlichen A /U -Effekten hoch beeinflußten Mitte zwi-heavily affected by residual A / U effects between
/ r / r
sehen den Stirnflächen der beiden, im allgemeinen nicht identischen Wegaufnehmer (Abtastsysteme) befinden. Es ist jedoch die «/Ώ. unabhängige elektrische Mitte längs des Spanndrahtsystems nicht immer in Übereinstimmung mit der geometrischen Mitte zwischen den Wegaufnehmern, was unter anderem auch seine Ursache in gewissen TJnsymmetrien im Aufbau der Wegaufnehmer hat.see the faces of the two, generally not identical position transducer (scanning systems) are located. However, it is the «/ Ώ. independent electrical center along the tension wire system is not always in accordance with the geometric center between the transducers, which among other things also has its cause in certain TJnsymmetrien in the structure of the transducer.
Es ist der Zweck der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und die Genauigkeit des Spanndrahtlineals zu erhöhen.It is the purpose of the invention to overcome the disadvantages of the prior art and to increase the accuracy of the tension wire ruler.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Spanndrahtlineal mit einfachen Mitteln den Einfluß örtlicher Unterschiede der magnetischen und elektrischen Drahteigenschaften auf die Messungen zu kompensieren. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Spanndraht-The invention has for its object to compensate for a tension wire ruler with simple means the influence of local differences in the magnetic and electrical wire properties on the measurements. According to the invention, this object is achieved with a tension wire
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._ Γ\ !J 111 Jn ι η /-. λ, ,.. , , ..._ Γ \! J 111 Jn ι η / -. λ,, .. , ..
lineal mit Kompensation der Materialeigenschaften des Spanndrahtsystems, umfassend einen Rahmen, in welchem in Halterungen das Spanndrahtsystem eingespannt ist und welcher in seiner Längserstreckung eine Führung und Stützen "besitzt, wobei auf der Führung ein mindestens zwei Abtastsysteme aufnehmender, senkrecht zur Führung beweglicher Träger verschiebbar gelagert ist, an welchem ein die Oberfläche des Meßobäektes abtastender Taster angeordnet ist, und eine mit den Abtastsystemen elektrisch verbundene Auswert eeinrichtung, dadurch gelöst, daß das Spanndrahtsystem eine durch Auf magnetisierung hergestellte, örtlich begrenzte permanentmagnetische Markierung umfaßt und daß am die Abtastsysteme aufnehmenden Träger ein die Abtastsysteme auf den gegen Permeabilitätsschwankungen invarianten Ort (elektrische Mitte) zwischen den Stirnflächen der Abtastsysteme senkrecht zur Spanndrahtsystemebene einregelndes, vorzugsweise mit einer Trägerfrequenz-Brückenschaltung verbundenes Stellglied angeordnet ist, d.h. auf den Ort, an welchem die permanentmagnetische Markierung meßtechnisch nicht wirksam ist.ruler with compensation of the material properties of the tension wire system, comprising a frame in which the clamping wire system is clamped in brackets and which "in its longitudinal extent a guide and supports", wherein on the guide at least two scanning systems receiving, perpendicular to the guide movable support is slidably mounted in which a scanning the surface of the Meßobäektes probe is arranged, and an electrically connected to the scanning systems Auswert eeinrichtung, achieved in that the tension wire system made by magnetization on, localized permanent magnetic marker comprises and that on the Abtastsysteme receiving carrier a Abtastsysteme on the invariant against permeability fluctuations place (electrical center) between the end faces of the scanning perpendicular to the tension wire system level einrichtdes, preferably connected to a carrier frequency bridge circuit S is arranged, that is. to the place where the permanent magnetic marker is not technically effective.
Dabei ist es vorteilhaft, daß die Markierung eine impulsartig begrenzte Veränderung der magnetischen Permeabilität des Spanndrahtsystems ist, deren Permeabilität um ύ. 10$ gegenüber dem durch Entmagnetisierung hergestellten Mittelwert der Permeabilität des Drahtsystems verändert ist.It is advantageous that the marking is a pulse-like limited change in the magnetic permeability of the tension wire system, the permeability to ύ. 10 $ is changed from the demagnetization average of the permeability of the wire system.
Zur Einstellung der Abtastsysteme auf die elektrische Mitte, d.h. auf den4,u -invarianten Ort erhält also der die Ab— tastsysteme aufnehmende Träger ein Stellglied, mit dessen Hilfe die der geometrischen Mitte zwischen den Abtastsyste— men zugeordnete Höhe um einen bestimmten Betrag geändert werden kann. Dieser Betrag muß mindestens so groß sein, daß die äußerst mögliche Differenz zwischen geometrischer und elektrischer Mitte ausgeglichen werden kann, und wird beiTo adjust the scanning systems to the electrical center, i. Thus, the support receiving the scanning systems receives an actuator with the aid of which the height assigned to the geometric center between the scanning systems can be changed by a specific amount. This amount must be at least so large that the very possible difference between geometric and electrical center can be compensated, and is at
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mehrfachem Überfahren der Markierung -an einer Trägerfrequenz- Brückensehaltung so eingestellt, daß die Markierung weder einen positiven noch einen negativen Ausschlag an einem Registrier- oder Anzeigegerät bewirkt. In dieser eingestellten Grundjustierung des Spanndrahtlineals ist die Prüfung des Meßobjektes weitestgehend frei von A /u -Effekten.repeatedly crossed over the mark -on a carrier frequency bridge attitude so that the mark causes neither a positive nor a negative rash on a recording or display device. In this set basic adjustment of the tension wire ruler, the test of the test object is largely free of A / u effects.
Mit dieser Anordnung ist damit neben dem Einfluß des Drahtdurchhangs und der Ungenauigkeit der den Träger tragenden führung auch der negative Einfluß der örtlichen Schwankungen der- magnetischen Permeabilität des Spanndrahtsystems auf die Meßgenauigkeit des Spanndrahtlineals bei Messungen der Geradheit, Ebenheit und der Oberflächenparameter beseitigt,With this arrangement, in addition to the influence of the wire slack and the inaccuracy of the support bearing the support, the negative influence of the local variations in the magnetic permeability of the tension wire system on the accuracy of measurement of the tension wire ruler in measurements of straightness, flatness and surface parameters is eliminated.
Die Erfindung soll nachstehend an dem in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläuert werden.The invention will be explained in more detail below on the embodiment schematically illustrated in the drawing.
Das Spanndrahtlineal umfaßt einen Eahmen 1 mit Führungen 2, auf denen ein Träger 3 verschiebbar gelagert ist. Am Träger 3 sind ein Stellglied 4, Abtastsysteme 5; 6 sowie ein durch einen Taster 7 beeinflußbarer, massearmer, vorzugsweise induktiver Wegaufnehmer 8 angeordnet. Auf dem Hahmen 1 befinden sich Spannanordnungen 9; 10, zwischen denen ein aus vielen dünnen ferromagnetischen Drähten bestehendes Spanndrahtsystem 11 eingespannt ist, welches von am Eahmen 1 angeordneten Stützen 12; 13 gegenüber dem Meßobjekt 14 gestützt wird. Diese Stützen 12; 13 sind vorteilhaft höhenverstellbar. Das Spanndrahtsystem 11 besitzt eine durch Aufmagnetisierung hergestellte, örtlich begrenzte permanentmagnetische Markierung 21, deren Permeabilität um = 10$ gegenüber dem durch Entmagnetisierung hergestell-The tension wire ruler comprises a Eahmen 1 with guides 2, on which a carrier 3 is slidably mounted. On the support 3 are an actuator 4, 5 Abtastsysteme; 6 and one influenced by a button 7, low-mass, preferably inductive position transducer 8 is arranged. On the frame 1 are clamping arrangements 9; 10, between which an existing of many thin ferromagnetic wires tension wire system 11 is clamped, which of arranged on Eahm 1 supports 12; 13 is supported against the measurement object 14. These supports 12; 13 are advantageous height adjustable. The tension wire system 11 has a magnetically produced, localized permanent magnetic marker 21 whose permeability by = 10 $ compared to the demagnetization produced by
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ten Mittelwert der Permeabilität des Drahtsystems 11 verkennaverage value of the permeability of the wire system 11 verkenn
ändert ist. Das gesamte Spanndrahtlineal 4rö4> mittelschanges. The entire tension wire ruler 4rö4> by means of
cm Stützelemente 15; 16 auf dee- Meßobjekt 14 oder auf einer Unterlage, auf welcher sich das Meßobjekt befindet, ruhen. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, sind die Spulen 5' und 6f der das Drahtsystem 11 abtastenden Abtastsysteme 5 und 6 in einer Trägerfrequenz-Brückenschaltung zusammengeschaltet, in deren Brückenkreis ein Trägerfrequenz-Verstärker liegt. In der Brückenschaltung sind ferner Abgleichelemente 18; 19 vorgesehen, mit denen die Meßbrücke abgeglichen und ein mit dem Trägerfrequenz-Verstärker 17 verbundenes Anzeigeinstrument 20 auf "ITuIl" eingestellt werden kann. Vorzugsweise ist der Trägerfrequenz-Verstärker 17 mit dem Verstellsystem 4r des Stellgliedes 4 verbunden, so daß mit dem iTullabgleich der Brückenschaltung auch gleichzeitig die elektrische Mitte eingestellt werden kann.cm supporting elements 15; 16 on dee- DUT 14 or on a base on which the DUT is located, rest. As can be seen from the drawing, the coils 5 'and 6 f of the scanning system 11 scanning the sampling systems 5 and 6 are interconnected in a carrier frequency bridge circuit in the bridge circuit is a carrier frequency amplifier. In the bridge circuit also balancing elements 18; 19 is provided, with which the measuring bridge aligned and connected to the carrier frequency amplifier 17 indicating instrument 20 can be set to "ITuIl". Preferably, the carrier frequency amplifier 17 is connected to the adjustment system 4 r of the actuator 4, so that at the same time the electrical center can be adjusted with the iTullabgleich the bridge circuit.
Zur Beseitigung des Einflusses des Bestmagnetismus des Spanndrahtsystems auf die Meßgenauigkeit müssen die Abtastsysteme 5; β auf den gegen Permeabilitätsschwankungen invarianten Ort, d.h. in die elektrische Mitte zwischen den Stirnflächen der Abtastsysteme 5; 6 eingestellt werden. Dazu werden die Abtastsysteme 5; 6 über den Ort der Markierung 21 zyklisch hin- und hergeführt und mittels mindestens eines der Abgleichelemente 18; 19 die Trägerfrequenz—Brückenschaltung so eingestellt, daß die Markierung 21 im Meßergebnis bzw. am Anzeigeinstrument 20 weder mit positivem oder negativem Vorzeichen erscheint. Das Verstellsystem 4* des Stellgliedes 4 sorgt automatisch dafür, daß der durch die Abgleichelemente 18; 19 festgelegte Abgleichzustand der Brückenschaltung erhalten bleibt und damit bei der Verschiebung der Abtastsysteme 5; 6 längs des Drahtsystems 11 lokale /U -Schwankungen im Drahtsystem 11 meßtechnisch unwirksam bleiben.To eliminate the influence of Bestmagnetismus the tension wire system on the accuracy of the scanning systems 5; β on the invariant invariant location, i. in the electrical center between the end faces of the scanning 5; 6 are set. For this purpose, the Abtastsysteme 5; 6 cyclically reciprocated over the location of the marker 21 and by means of at least one of the adjustment elements 18; 19 set the carrier frequency bridge circuit so that the mark 21 appears in the measurement result or on the display instrument 20 with either a positive or negative sign. The adjustment system 4 * of the actuator 4 automatically ensures that the by the balancing elements 18; 19 fixed balance state of the bridge circuit is maintained and thus during the displacement of the scanning 5; 6 along the wire system 11 local / U fluctuations in the wire system 11 remain metrologically ineffective.
In dieser Einstellung werden dann die Messungen am Meßob-In this setting, the measurements at the measuring
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jekt 14 frei vom Einfluß noch vorhandener Permeabilitätsschwankungen, ansich bekannter Weise durchgeführt.jekt 14 free from the influence of still existing permeability fluctuations, ansich known manner performed.
Es sei an dieser Stelle erwähnt, daß bei Abtastung, z.B. dünner, nicht ferromagnetischer, jedoch elektrisch leitfähiger Bänder analoge Verhältnisse für die elektrische örtliche Leitfähigkeit der von den Abtastsystemen verursachten Wirbe !ströme vorliegen, welche hier an die Stelle der Permeabilität treten.It should be noted at this point that when scanning, e.g. thin, non-ferromagnetic, but electrically conductive bands are analogous conditions for the electrical local conductivity of the swirling currents caused by the scanning systems, which take the place of permeability here.
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