DE1178612B - Verfahren und Einrichtung zur Messung der Ab-weichung der Flachheit eines Koerpers von einem vorgegebenen Wert - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: GOIb

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

Deutsche KL: 42 b-26/03

A 27652 IXb/42 b
3. August 1957
24. September 1964

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der Abweichung der Flachheit eines Körpers von einem vorgegebenen Wert sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Die bisher bekannten Verfahren und Einrichtungen zur Messung der Flachheit von Körpern, wie Bahnen, Blechen, Bändern, Blöcken od. dgl., beruhen meist auf der unmittelbaren mechanischen Verschiebung von Tastgliedern durch den zu messenden Körper. Da es sich hierbei oft nur um sehr geringe Verschiebungen handelt, sind Meßgenauigkeit und Empfindlichkeit gering; außerdem besteht die Gefahr einer Verletzung der zu messenden Oberfläche des Körpers.

Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens, mit welchem die Abweichung der Flachheit eines Körpers von einem vorgegebenen Wert mit großer Genauigkeit gemessen werden kann, ohne daß das Abtastorgan in unmittelbare Berührung mit der zu messenden Oberfläche kommt.

Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der Körper auf einer flachen Vergleichsfläche in Berührung mit dieser angeordnet wird und daß der Luftspalt zwischen dem Körper und der Vergleichsfläche an mehreren Stellen des Körpers auf magne- tischem Wege gemessen wird und die Abweichungen der Meßwerte von einem Bezugswert als Maß für die Flachheit ausgewertet werden.

Der wesentliche Erfindungsgedanke besteht also darin, die Messung der Flachheit auf die Messung des Luftspaltes zurückzuführen, der zwischen dem zu messenden Körper und einer flachen Vergleichsfläche besteht. Wenn der Körper völlig flach ist, besteht praktisch überhaupt kein Luftspalt zwischen ihm und der Vergleichsfläche. Jede Abweichung von dieser idealen Flachheit äußert sich in einer Vergrößerung des Luftspaltes an einigen Stellen des zu messenden Körpers.

Selbst geringfügige Luftspaltänderungen können auf magnetischem Wege mit großer Empfindlichkeit gemessen werden. Es ist bereits bekannt, auf diese Weise Dickenmessungen an nichtmagnetischen Körpern durchzuführen. Bei einem bekannten Verfahren wird die Wandstärke von Schläuchen aus Kunststofffolie dadurch gemessen, daß der nicht oder nur schwer zugänglichen Seite der Wand ein frei beweglicher Meßkörper aus magnetisch aktivem Material zugeordnet und an der anderen Wandseite ein magnetisches Feld erzeugt wird, das auf den frei beweglichen Meßkörper eine magnetische Kraft ausübt und ihn hierbei auf einen Meßpunkt zu anzieht und gegen die Innenseite der zu prüfenden Wand andrückt, und Verfahren und Einrichtung zur Messung der Abweichung der Flachheit eines Körpers von einem vorgegebenen Wert

Anmelder:

Armco Steel Corporation, Middletown, Ohio

(V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Prinz,

Dr. rer. nat. G. Hauser

und Dipl.-Ing. G. Leiser, Patentanwälte,

München-Pasing, Ernsbergerstr. 19

Als Erfinder benannt:

Harry Eugene Brys, Butler, Pa. (V. St. A.)

daß schließlich der Abstand zwischen dem frei beweglichen Meßkörper und dem Meßpunkt gemessen wird. Ein solches Verfahren ist jedoch offensichtlich zur Messung der Flachheit der Folie ungeeignet, denn das Meßergebnis hängt ausschließlich von der Wandstärke der Folie an der Meßstelle ab.

Auf ähnliche Weise arbeiten Dickenmeßeinrichtungen, bei denen unmagnetische bandförmige Stoffe über eine magnetisierbare Führungsrolle oder Platte bewegt werden, die als Rückschluß für ein Magnetsystem dient, das an der anderen Seite des zu messenden Bandes anliegt und dieses gegen den Rückschluß drückt. Auch hier ist die Flachheit des Bandes ohne Einfluß auf das Meßergebnis.

Schließlich ist es auch bekannt, die Dicke von magnetischen Körpern dadurch zu messen, daß der Körper den Luftspalt eines Magnetsystems überbrückt und die Größe des Magnetflusses gemessen wird, die weitgehend von der Dicke des Körpers abhängt.

Allen diesen bekannten Verfahren ist gemeinsam, daß an der Meßstelle eine möglichst vollständige Berührung zwischen dem Magnetsystem und dem zu messenden Körper herbeigeführt wird, damit die Dickenmessung nicht durch unerwünschte Luftspalte beeinträchtigt wird. Damit diese vollständige Be-

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riihrung leichter erreicht wird, hält man die Be- dem Tisch besteht und seinerseits ein Maß für die

rührungsfläche möglichst klein. Auf Grund dieser Flachheit ist.

Ausbildung sind die bekannten Meßeinrichtungen Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung bei-

zur Messung der Flachheit eines Körpers ungeeignet. spielshalber erläutert. Darin zeigt

Demgegenüber beruht die Erfindung auf der Er- 5 Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfin-

kenntnis, daß magnetische Luftspaltmessungen zur dungsgemäßen Einrichtung, wobei der Meßtisch in

Messung der Flachheit eines Körpers herangezogen Seitenansicht dargestellt ist,

werden können, wenn dieser Körper in Berührung F i g. 2 einen teilweisen Schnitt durch den Meß-

mit einer möglichst großen Vergleichsfläche gebracht tisch nach Linie 2-2 von F i g. 1 in vergrößertem wird und an verschiedenen Stellen des Körpers die io Maßstab und

Abweichungen der Luftspalte gemessen werden, die Fig. 3 eine Teilansicht ähnlich Fig. 1 zur Dar-

sich aus der unvollkommenen Flachheit ergeben. stellung einer abgeänderten Ausführungsart.

Zur Messung der Flachheit von kontinuierlichen In der Zeichnung ist der Tisch allgemein mit 10

Bahnen, Blechen, Bändern oder ähnlichen Körpern bezeichnet, und der Streifen, dessen Flachheit gewird vorzugsweise so vorgegangen, daß der Körper 15 messen werden soll, ist bei 11 angedeutet. Die Spu-

über die Vergleichsfläche bewegt wird und daß die len 12, welche die Abtastelemente bilden, sind auf

zeitlichen Änderungen des Luftspalts an einer Stelle geeignete Weise in Vertiefungen 13 des Tisches 10

der Vergleichsfläche gemessen werden. befestigt. Die Vertiefungen 13 sind mit einer Platte

Eine zur Durchführung dieses Verfahrens ge- 14 aus einem geeigneten Material bedeckt, welches eignete Einrichtung kennzeichnet sieh nach der Er- ao im wesentlichen die Permeabilität der Luft hat. Es

findung durch einen Tisch, dessen Oberfläche die ist offensichtlich, daß, je nach der Breite des zu

Vergleichsfläche ist, wenigstens eine in einer Ver- messenden Materials, jede gewünschte Anzahl von

tiefung des Tisches angeordnete magnetische Ab- Abtastelementen verwendet werden kann. In der

tastspule, eine Brückenschaltung, von der ein Zweig Zeichnung ist eine einzige Reihe von Abtastelemen-

die Abtastspule enthält und die so bemessen ist, daß 25 ten, sechs an der Zahl, dargestellt, die quer zu dem

sie abgeglichen ist, wenn sich kein magnetischer zu messenden Streifen verläuft.

Körper im Bereich der Abtastspule befindet, und Mit dem Bezugszeichen 15 ist eine an sich be-

durch Vorrichtungen zur Anzeige des Nullstroms der kannte abgeglichene Brückenschaltung bezeichnet,

Brückenschaltung. welche einen Spannungsregeltransformator 16, zwei

Bei dieser Einrichtung ergibt sich eine maximale 30 Kondensatoren 17 und 18, einen Zweiweggleich-Verstimmung der Brückenschaltung, wenn der Kör- richter 19, einen Filter- oder Dämpfungskondensator per selbst magnetisch ist und vor der Abtastspule 20, einen Nullabgleich 21 und die Eichungspotentiounmittelbar auf der Tischoberfläche aufliegt, und die meter 22 und 23 enthält. Ein im Ruhezustand geAnzeigevorrichtung zeigt einen entsprechend großen schlossener Druckknopf ist bei 24 vorgesehen, um Ausschlag. Die Flachheit des Körpers kann dann 35 eine augenblickliche Eichung zu ermöglichen. Dies dadurch festgestellt werden, daß entweder die gleich- geschieht dadurch, daß ein festgelegter Widerstand zeitigen Ausschläge mehrerer Anzeigevorrichtungen in den abgeglichenen Kreis eingeschaltet wird, womit verglichen werden, deren Abtastspulen an verschiede- die Verstärkung der zugehörigen Schaltkreise geeicht nen Stellen des Tisches angebracht sind, oder daß wird.

die zeitlich aufeinanderfolgenden Änderungen des 40 Wenn der Tisch 10 großen Temperaturschwankun-Ausschlags einer einzigen Anzeigevorrichtung be- gen unterworfen ist, ist eine Temperaturkompensation obachtet werden, über deren Abtastspule der Körper erforderlich, da eine Änderung der Temperatur in hinwegbewegt wird. Die größten und kleinsten Ab- dem Abtastelement 12 eine Änderung des Drahtweichungen der Ausschläge sind jeweils ein Maß für Widerstands in dem Abtastelement hervorruft, was die Flachheit des Körpers. 45 zu einer Verstimmung der Brückenschaltung führt.

Zur Messung von bandförmigen Körpern größerer Durch Verwendung eines Widerstands und eines zuLänge ist die Einrichtung vorzugsweise so aus- gehörigen Einstellpotentiometers 22 mit einem negagebildet, daß mehrere Abtastspulen in einer Reihe tiven Temperaturkoeffizienten wird die Abweichung quer über den Tisch jeweils in einer Vertiefung an- im Abtastelement ausgeglichen und ein genauer Abgeordnet sind und daß für jede Abtastspule eine 5° gleich in der Brücke aufrechterhalten. Das Potentioeigene Brückenschaltung vorgesehen ist. Ein Ver- meter der Nullabgleichspule 25 dient zur Kompengleich der gleichzeitigen Ausschläge ist dann ein Maß sation der durch Temperaturänderungen hervorfür die Flachheit des Körpers quer über das Band, gerufenen Widerstandsänderungen während des Bewährend die zeitlich aufeinanderfolgenden Ände- triebs des Gerätes.

rungen der Ausschläge die Flachheit in der Längs- 55 Die Spulen 12 und 25 sind induktiv und ohmisch

richtung anzeigen. abgeglichen, so daß eine Verstimmung, die durch die

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren kann Verschiebung eines Körpers mit magnetischer Perauch die Flachheit unmagnetischer Körper gleich- meabilität gegenüber der Spule 12 herrührt, ein Ausfönniger Dicke gemessen werden. Zu diesem Zweck gangssignal an der abgeglichenen Brückenschaltung ist die Einrichtung vorzugsweise so ausgebildet, daß 60 hervorruft.

vor der Abtastspule bzw. den Abtastspulen an der Jedes Abtastelement kann einen getrennten Andern Tisch gegenüberliegenden Seite des Körpers ein zeige- oder Aufzeichnungskanal besitzen, oder die Anker aus magnetisierbarem Material angeordnet ist Summe bzw. der Durchschnitt kann algebraisch mit und daß Einrichtungen vorgesehen sind, welche den einer geeigneten Anlage errechnet werden, welche Anker mit geringer Auflagekraft gegen die dem Tisch 65 keinen Teil der Erfindung darstellt. Das Ausgangsabgewandte Seite des Körpers drücken. In diesem signal der Brückenschaltung kann einer geeigneten Fall hängt der Abstand des Ankers ausschließlich Anzeigeeinrichtung zugeführt werden, z. B. einem von dem Luftspalt ab, der zwischen dem Körper und Meßgerät für direkte Anzeige ohne Aufzeichnung.

Natürlich kann der Ausgang der Brückenschaltung auch mit einem Registrierinstrument verbunden werden, jedoch kann dies eine Verstärkung mittels magnetischer oder elektronischer Verstärker erforderlich machen. Ferner kann offensichtlich das Ausgangssignal der Brückenschaltung dazu verwendet werden, Korrekturmaßnahmen einzuleiten oder andere gewünschte Funktionen auszuführen, z. B. Sortierung, Abführung von Ausschuß oder Auslösung eines Alarms mittels allgemein bekannter Einrichtungen, j ο In Fig. 1 ist schematisch dargestellt, daß das Ausgangssignal der Brückenschaltung verstärkt und einem Oszillographen zugeführt wird. Der Oszillograph weist sechs Spuren auf, die den abgelesenen Werten der sechs Abtastelemente entsprechen, von denen jedes eine Schaltung wie die in F i g. 1 dargestellte besitzt.

Die Brückenschaltung ist abgeglichen, wenn sich über keinem der Abtastelemente ein permeables Material befindet. Die Nullinie der Anzeige- oder Registriereinrichtung, welche eine vollständige Flachheit (oder maximale Verstimmung der Brückenschaltung) bedeutet, wird dann erreicht, wenn das gemessene Material so nahe wie möglich beim Abtastelement ist. Wenn nun das gemessene Material aus der nächsten Nähe des Abtastelements abweicht, wird sich die Brückenschaltung dem Abgleich nähern, und das Registrier- oder Anzeigeinstrument weicht von der Nullinie ab. Diese Abweichung von der Nulllinie des Instruments ist proportional zur Abweichung des gemessenen Materials. Natürlich ist die Schaltung so geeicht, daß die abgelesenen Werte im bestimmten Verhältnis zu der auftretenden mechanischen Abweichung stehen. Hierzu kann das Anzeige- oder Registrierinstrument in beliebigen Einheiten, z. B. Prozent, Millimeter, tausendstel Zoll usw., geeicht sein.

Da die Wirkungsweise der Vorrichtung darauf beruht, daß ein Material mit einer gewissen magnetischen Permeabilität sich gegenüber einer Abtastspule bewegt, ist es offensichtlich, daß eine Abänderung getroffen werden muß, falls die Flachheit eines Materials gemessen werden soll, das die Permeabilität der Luft oder eine äußerst geringe Permeabilität besitzt. Eine solche Abänderung ist in F i g. 3 dargestellt, wo ein Anker 28, der die Form eines Rades haben oder von Rädern getragen werden kann, mittels eines Armes 26 an einer Stütze 27 so gelagert ist, daß er frei auf dem zu messenden Material läuft. Hierbei tastet das Abtastelement die Entfernung des Ankers ab, welche die Abweichung des Materials mit der Permeabilität der Luft wiedergibt. Der Anker 28 kann natürlich hinsichtlich seines Druckes oder seines Gewichts auf irgendeine bekannte Weise einjustiert sein. Diese Justierung ist nicht dargestellt. Es ist offensichtlich, daß bei der Ausführungsart von F i g. 3 die Dicke des zu messenden Materials einerseits durch das Flußfeld des Abtastelements 12 und andererseits durch die praktisch durchführbare Auslenkung des Ankers 28 begrenzt ist. Auch bei der Ausführungsart von F i g. 3 ist kein elektrisches Abtastelement einer mechanischen Beschädigung ausgesetzt. Der Anker 28 kann bei einer Beschädigung leicht und billig ersetzt werden.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Messung der Abweichung der Flachheit eines Körpers von einem vorgegebenen Wert, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper auf einer flachen Vergleichsfläche in Berührung mit dieser angeordnet wird und daß der Luftspalt zwischen dem Körper und der Vergleichsfläche an mehreren Stellen des Körpers auf magnetischem Wege gemessen wird und die Abweichungen der Meßwerte von einem Bezugswert als Maß für die Flachheit des Körpers ausgewertet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper über die Vergleichsfläche bewegt wird und daß die zeitlichen Änderungen des Luftspaltes an einer Stelle der Vergleichsfläche gemessen werden.

3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Tisch (10), dessen Oberfläche die Vergleichsfläche ist, wenigstens eine in einer Vertiefung (13) des Tisches angeordnete magnetische Abtastspule (12), eine Brückenschaltung (15), von der ein Zweig die Abtastspule enthält und die so bemessen ist, daß sie abgeglichen ist, wenn sich kein magnetischer Körper im Bereich der Abtastspule befindet, und durch Vorrichtungen zur Anzeige des Nullstroms der Brückenschaltung.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die Oberfläche des Tisches (11) über den Vertiefungen (13) eine Platte (14) aus einem Material, welches im wesentlichen die Permeabilität der Luft besitzt, derart eingelegt ist, daß eine zusammenhängende, glatte Oberfläche besteht.

5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Brückenschaltung (15) im Gegenzweig der Abtastspule eine Temperaturkompensationsspule (25) enthält.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Abtastspulen (12) in einer Reihe quer über den Tisch (10) jeweils in einer Vertiefung (13) angeordnet sind und daß für jede Abtastspule (12) eine eigene Brückenschaltung vorgesehen ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Abtastspule bzw. den Abtastspulen an der dem Tisch gegenüberliegenden Seite des Körpers (Ha) ein Anker (28) aus magnetisierbarem Material angeordnet ist und daß Einrichtungen vorgesehen sind, welche den Anker mit geringer Auflagekraft gegen die dem Tisch abgewandte Seite des Körpers (lla) drücken.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (28) eine drehbar gelagerte Rolle ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 837 883, 725 350,
711,475 612;

deutsche Auslegeschrift Nr. 1 005 742;

deutsche Auslegeschrift S 40608 IX / 42 b
(bekanntgemacht am 5.1.1956);

britische Patentschriften Nr. 544 498, 489 030.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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