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Prüfeinrichtung für elektrische Meßtaster Eine elektrische Längenmeßeinrichtung
besteht aus einem Längenmeßtaster und einem meist mit einem Verstärker versehenen
Anzeigegerät, die durch ein Kabel miteinander verbunden sind. Der Meßtaster weist
einen längsbeweglichen oder einen um einen Drehpunkt schwenkbaren Tastbolzen auf,
der mit einem elektromechanischen Wandler verbunden ist.
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Der Tastbolzen wird durch das zu vermessende Objekt in seiner Lage
verstellt, und diese Lageänderung formt der elektromechanische Wandler, der induktiver,
kapazitiver, piezoelektrischer oder ohmscher Art sein kann, in elektrische Größen,
beispielsweise Strom- oder Spannungsänderungen, um, die dem elektrischen Anzeigeteil
zugeführt, dort verstärkt und auf einem Zeigerinstrument zur Anzeige gebracht werden.
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Unabhängig von mechanischen und dem elektrischen Prinzip, nach dem
diese Meßtaster und ihre Anzeigeeinrichtungen aufgebaut sind, läßt sich ganz allgemein
sagen, daß die zwischen dem Inneren des Meßtasters befindlichen Wandler und dem
Anzeigeinstrument angeordnete elektrische Meßwertschaltung mindestens zwei Regler
aufweist. Mit dem einen, stufenweise umschaltbaren, als Spannungsteiler für die
Meßwertspannung aufgebauten Regler werden verschiedene Meßbereiche eingestellt,
so daß der Skalenbereich des Instrumentes sowohl für kleine als auch für große Längenänderungen
gilt. Der zweite, kontinuierlich verstellhare Regler beeinflußt dagegen die Gesamtvergrößerung,
die durch den erstgenannten Regler nur unterteilt wird.
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Da der Verstärkungsgrad eines elektrischen Verstärkers sich im Laufe
der Zeit ändern kann, wird er im normalen Betrieb gedrosselt, so daß bei nachlassender
Verstärkung der Regler weiter aufgedreht werden kann. Ausreichende Bemessung der
Bauteile und sonstige schaltungstechnischeMaßnahmenkönnen den elektrischen Längenmeßeinrichtungen
leider nicht die langdauernde Konstanz der mechanischen und optischen Längenmeßeinrichtungen
verschaffen.
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Trotz dieses Nachteiles kann man aber heute auf elektrische Längenmeßgeräte
nicht mehr verzichten, da nur mit ihnen über 1 00()fach hinausgehende, schnell umschaltbare
Vergrößerungen bei niedrigen Meßkräften und kleinen Abmessungen der Meßtaster verwirklicht
werden können. Hieraus ergibt sich aber andererseits die Aufgabe, die Meßgenauigkeit
einer elektrischen Längenmeßeinrichtung zu überprüfen.
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Man führt dies in der Form durch, daß der Meßtaster in einen Meßständer
eingespannt wird und daß zwischen den Tastbolzen und den Tisch des Meßständers in
ihrer Dicke oder Länge bekannte ÄVerkstücke gebracht werden, beispielsweise Endmaße,
Einstellstücke oder eine kontinuierlich verstellbare Meß-
schraube (Mikrometer).
Dieses Verfahren ist zwar genau, besitzt aber erhebliche Nachteile, besonders dort,
wo elektrische Meßtaster bei der betriebsmäßigen Handhabung nicht in einem Meßständer,
sondern in einer anders ausgebildeten Meßvorrichtung eingespannt ist. Die Durchführung
dieser Meßgenauigkeitsüberprüfung wird, da sie unbequem ist, von dem Bedienungspersonal
meist unterlassen, so daß Veränderungen der Meßeinrichtung erst dann erkannt werden,
wenn die Fehler untragbar groß geworden sind.
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Dieser Mangel wird mit Hilfe der Einrichtungen nach der Erfindung
dadurch beseitigt, daß der Meßtaster innerhalb seines Gehäuses ein mechanisches,
hinsichtlich seiner Länge hei einer hin- und hergehenden Bewegung des beweglichen
Meßorgans abgetastetes Längenmaß enthält, so daß das Anzeigeinstrument bei der Abtastung
des Längenmaßes einen vorgeschriebenen Kontrollausschlag ausführt. Das Längenmaß
kann auch durch einen einstellbaren Kontrollanschlag ersetzt sein. Ausführungsbeispiele
solcher Einrichtungen werden durch die Abb. 1 und 2 dargestellt.
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Abb. 1 zeigt einen elektrischen Meßtaster mit beispielsweise längsbeweglichem
Tastbolzen und induktivem Meßwertwandler, bestehend aus einem Gehäuse 1, Tastbolzen
2 mit Meßhütchen 3, der in den Gleitlagern 4 und 5 längsverschieblich läuft. Der
Tastholzen 2 ist mit einem Anker 6 aus ferromagnetischem Material verbunden, der
sich in den Induktionsspulen 7 und 8 bewegt. Diese Spulen bilden zusammen mit der
regelbaren Induktivität 19/20 eine elektrische Meßbrücke, die durch den Generator
31 mit einer Wechselspannung höherer Frequenz gespeist wird. Die Meßbrücke liefert
eine entsprechend den Verstellungen des Tastbolzens 2 geeignete modulierte Wechselspannung,
die in dem durch die Elektronenröhren 21/29 schematisch dargestellten
Meßverstärker
vergrößert werden. Hierbei dient der stufenweise schaltbare Spannungsteiler 23/24/25/26/
27 zur Meßbereichumschaltung, während die kontinuierliche Vergrößerungsregelung
entweder durch den im Gitterkreis liegenden Regler 28 oder durch eine mit Hilfe
des Regelwiderstandes 22 einstellbare Gegenkopplung erfolgt. Die Längenanzeige erfolgt
über einen geeigneten Gleichrichter 310 auf dem Instrument 30.
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Wird unter dem Tastbolzen 2 das Werkstück 18 weggenommen, so fällt
er herunter. Der auf ihm aufgeklemmte Ring 9 legt sich mit seiner Nase 10 auf den
Rachen 12. Dadurch wird die Falltiefe oder der Unterfreihub hegrenzt. Hebt man den
Tastbolzen 2 mit der Hand oder durch den Zugmagneten, bestehend aus dem mit dem
Tastbolzen 2 verhundenen Anker 16 und der Magnetspule 17, durch Einschalten der
Stromquelle 32 an, dann legt sich die Nase 10 gegen den oheren Rachen 11. Der Ahstand
beider Rachen wird durch das nach Art eines Endmaßes bearbeitete Meßstück 13 hestimmt,
so daß der Tastbolzen 2 einen Kontrollweg beschreiben kann, der der Differenz aus
der Dicke des Meßstückes 13 und der Nase 10 entspricht. Die Rachen 11 und 12 werden
ührigens durch Federn 14 und 15 angedrückt, so daß sie bei zu großen Verstellkräften
auf den Tastbolzen 2 ausweichen können, ohne daß Zerstörungen auftreten.
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Erfindungsgemäß wird der Kontrollweg möglichst lang gewählt, damit
die ihm anhaftende Meßunsicherheit nicht zu stark in das Kontrollergehnis eingeht.
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Der Spannungsteiler 23 bis 27 erhält eine Schaltstelluiig K entsprechend
einer kleinen Vergrößerung, der ein bestimmter Ausschlag auf der Skala des Zeigerinstrumentes
beispielsweise von 500/0 der Skalenlänge entspricht. ÄVird diese nicht angezeigt,
dann hat sich der Verstärker verändert, und es müssen die Regler 22 oder 28 nachgestellt
werden.
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Zu einer Überprüfung der elektrischen Meßeinrichtung ist also nur
eine Aufundabbewegung des Tastholzens zwischen den beiden Anschlägen, eine Verstellung
des Reglers in die Kontrollstellung K und die Ablesung des Instrumentes 30 notwendig,
was in kurzer Zeit und sogar auch selbsttätig durchgeflihrt werden kann.
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Gerade für die selbsttätige Durchführung dieser Kontrolle wie auch
bei Längenmeßtastern mit sehr kleinen Meßkräften, die beispielsweise zur Abtastung
der Oherflächenrauhigkeit henutzt werden, ist es zweckmäßig, nur den Unterfreihub
des Meßtasters als Kontrollänge zu benutzen und auf die Anhebung an den oberen Anschlag
zu verzichten. Eine solche Ausführung zeigt die Abb. 2.
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Der Tastbolzen 2 trägt hier ein Anschlagstück 41, das sich bei Wegnahme
des Werkstückes 18 gegen eine Verstellschraube 42 legt, so daß die Länge des Unterfreihuhes
eingestellt werden kann. Selbstverständlich ist diese Einstellung 41/42 nur eine
bei spielsweise Ausführung, da bei der praktischen Durchl,ildung jede unbeabsichtigte
Selbstverstellung dieses Anschlages ausgeschaltet wird.
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Die Nullage des Tastbolzens wird ja durch eine hestimmte Stellung
des Ankers 6 zu den Spulen 7/8 bestimmt, so daß die Kontrollänge von dieser Nullage
his zum Unterfreihuhanschlag reicht. Sie ist mithin länger als die üblichen Meßwege,
was ein erfindungsgemäßes Merkmal zur Verringerung der Meßunsicherheit darstellt.
Weiterhin werden im elektrischen An-
zeigeteil 46 bei der Kontrolldurchführung entweder
Widerstände 47 vor den Meßbereichspannungsteiler 49 oder parallel zu diesem Widerstand
48 so geschaltet, daß der Meßbereich des Verstärkers der vergrößerten Kontrollänge
angepaßt und ein bestimmter Zeigerausschlag P auf dem Anzeigeinstrument 50 erhalten
wird. Es können aber auch Widerstände oder andere Mittel 44/45 parallel zur Meßbrücke
43 geschaltet werden.
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Diese Kontrolleinrichtung kann wegen ihrer wenigen Umschaltvorgänge
besonders leicht zu einem selbsttätigen Ablauf ausgestaltet werden. Man verwendet
sie daher vor allem auch bei Meßsteuerungen, bei denen das gefertigte Werkstück
auf der Herstellungsmaschine nachgemessen wird. Vor jeder Messung wird zunächst
eine solche Kontrollmessung durchgeführt. Erst wenn dabei der Kontrollwert P erreicht
wird, wird die Anlage zur eigentlichen Messung freigegeben, andernfalls gesperrt
und ein Warnsignal ausgelöst. Für Meßsteuerungen, bei denen die Nachprüfung besonders
umständlich ist und die im rauhen Werkstattbetrieh arbeiten, ist eine solche Kontrolleinrichtung
ganz besonders wichtig.
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Die beschriebenen Einrichtungen stellen eine wesentliche Verbesserung
der Zuverlässigkeit der elektrischen Längeneillrichtullgen dar. Erwähnt sei noch,
daß durch den Einbau in den Meßtaster selbst die Temperaturverhältllisse heim Messen
und der Kontrolle dieselben sind und auch nicht die Gefahr der Verschmutzung besteht.