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Vorrichtung zum Messen der Stärke von Gegenständen mittels eines in
der Längsrichtung beweglichen Meßstiftes Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung
zum Messen der Stärke von Gegenständen zwischen einer ortsfesten Anlage und der
Stirnfläche eines in der Längsrichtung beweglichen, in einem Halter gelagerten,
durch dämpfende Mittel zu einem sanften Anliegen des Prüflings an die ortsfeste
Anlage zu bringenden und in seine Ausgangslage zurückzuführenden Meßstiftes, wobei
durch die axiale Bewegung des Meßstiftes ein elektrischer Meßwertumformer beaufschlagt
wird.
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Es sind bereits Vorrichtungen der vorstehend genannten Art bekannt,
bei denen der Meßstift durch eine mechanische Feder in die Meßlage geführt wird.
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Hierbei kann jedoch die Geschwindigkeit, mit welcher der Meßstift
in die Meßlage geführt wird, nicht so gesteuert werden, daß die Stirnfläche des
Meßstiftes mit genau einstellbarer Geschwindigkeit sich der Meßlage nähert, so daß
bei der bekannten Vorrichtung der Meßstift nicht stoßfrei in der Meßlage zum Stillstand
kommt. Insbesondere bei leicht verletzbaren Gegenständen, z. B. bei Kristallen für
Dioden, die hinsichtlich ihrer Stärke gemessen werden sollen, ist jedoch eine vollkommen
stoßfreie Anlage höchst erwünscht.
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Es sind auch schon Vorrichtungen bekannt, bei denen ein sanftes und
stoßfreies Anlegen des Meßstiftes an das zu prüfende Stück dadurch erreicht werden
soll, daß der vertikal bewegliche Meßkolben auf einem Hohlkolben ruht, der in einem
Zylinder spielt, so daß zwischen dem durch ein über Rollen geführtes Gewicht in
die Meßlage geführten Meßkolben und dem Gegengewicht eine Luftdämpfung eingeschaltet
ist. Hierbei ist es jedoch nicht möglich, die Geschwindigkeit, mit welcher der Meßstift
zu der Meßlage hingeführt wird, in genau einstellbarer Weise zu steuern.
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Es ist auch schon bei Regeleinrichtungen eine nachgiebige hydraulische
Rückführung eines Servomotors bekannt, wobei ein Strahlrohr durch eine am Umfang
in einem Halter befestigte Membran ausgelenkt und durch Federkraft in eine Mittellage
zurückgeführt wird. Da solche mit einer Membran versehene Vorrichtungen jedoch nur
einen kleinen Hub ermöglichen, ist die Verwendbarkeit einer solchen Anordnung bei
einer Meßvorrichtung der eingangs angegebenen Art nicht gegeben.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Vorrichtung
der eingangs genannten Art, eine einfache und sichere Dämpfungseinrichtung zu schaffen,
bei der die Geschwindigkeit, mit welcher der Meßstift zu der Meßlage hingeführt
wird, so gesteuert werden kann, daß die Stirnfläche des Meß-
stiftes mit genau einstellbarer
Geschwindigkeit sich der Meßlage nähert.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der durch
eine Schraubenfeder in die Meßlage vordrückbare Meßstift an seinem Umfang einen
Kolben aufweist, auf dessen Oberseite ein von außen zuführbares, unter Überdruck
stehendes Gas einwirkbar ist, welches den Meßstift entgegen der Spannung der Feder
in seine Ausgangslage zurückdrückt, und daß in der den Kolben umgebenden Zylinderwand
eine vorzugsweise schlitzartige Öffnung vorgesehen ist, die mit mindestens einer
Gasableitöffnung in Verbindung steht.
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Das durch Überdruck zugeführte Gas auf die Oberseite des Kolbens
bildet in Richtung der Bewegbarkeit des Meßstiftes in die Meßlage einen Puffer,
dessen Widerstandskraft beim Bewegen in die Meßlage überwunden werden muß, was dadurch
erreicht wird, daß das Gas über einen bestimmten Weg zur Ableitöffnung geleitet
und dort abgelassen wird, so daß sich das Gasvolumen immer mehr verringert, wobei
gleichzeitig die Federspannung der in Richtung zur Meßlage auf den Meßstift wirkenden
Feder immer geringer wird, je mehr sich der Meßstift der Meßlage nähert. Hierdurch
wird ein plötzliches Vorschnellen
des Meßstiftes in die Meßlage
verhindert und der Meßstift mit dem Prüfling gelangt stoßfrei und sanft in die Endlage.
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Bei der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung wird also der Meßstift auf
genau regelbare Weise axial derart verschoben, daß der Impuls, mit dem der Meßstift
die ortsfeste Anlage berührt, einen bestimmten Wert nicht überschreitet, wobei der
endgültige Meßdruck durch den Druck der Feder bedingt ist.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung an Hand eines Ausführungsbeispiels
veranschaulicht.
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Bei der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung soll die Stärke eines Gegenstandes
2 zwischen der Stirnfläche eines in der Längsrichtung beweglichen Meßstiftes 19
und einer ortsfesten Anlage 3 gemessen werden.
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Die Meßvorrichtung enthält eine zylindrische Stahlhülle .1, die an
den Enden mit innerem Schraubengewinde versehen ist. Seitlich ist in diese Hülle
1 ein Anschlußstück 41 mit einer Bohrung 4 eingeschraubt.
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Diametral gegenüber der Bohrung4 ist eine Lecköffnung 6 vorgesehen.
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In die Hülle 1 sind an beiden Enden Teile 7 bzw.
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11 eingeschraubt. Beide Teile bestehen aus Messing.
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Im Teil 7 ist durch ein Klebemittel, z. B. ein im kalten Zustand erhärtendes
Äpoxyharz, ein Glaslager 8 untergebracht. Der am anderen Ende der Hülle 1 angebrachte
Teil 11 hat einen zylindrischen Teil 13, in dem durch ein Klebemittel ein zweites
Glaslager 14 befestigt ist; weiter haut er einen Teil, in den eine Büchse 36 eingeschraubt
ist. 16 bezeichnet einen Induktionsspulerrhalter, der aus nichtmagnetischem Isoliermaterial
hergestellt ist und der durch den Teil 7 in der Hülle 1 gehaltert wird. In dem Halter
16 sind zwei voneinander getrennte Induktionsspulen untergebracht. Jede dieser Spulen
ist elektrisch auf nicht dargestellte Weise mit Anzeigevorrichtungen verbunden,
die außerhalb der Hülle 1 angeordnet sind.
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Weiter ist in der Hülle 1 ein hohler Meßstift 19 aus Messing verschiebbar
angeordnet. Auf diesem Stift 19 sind ein mit dem Lager 8 zusammenwirkender Stahlgußteil
20, sowie ein durch Messingringe 22 und 23 verriegelter Ferritzylinder 21, der elektromagnetisch
mit den Spulenl7 und 18 zusammenwirkt, und ein Aluminiumkolben 24 und ein zweiter
Stahlgußteil 25, der mit dem Lager 14 zusammenwirkt, fest angeordnet.
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Zwischen dem Spulenhalterl6 und dem Teil 11 ist ein Gehäuse 26 angebracht,
in dem der auf dem Stift 19 befestigte Kolbenkörper 24 beweglich ist. Dieses zylindrische
Gehäuse 26 liegt nicht an der ganzen äußeren Fläche der Innenseite der Hülle 1 an,
sondern zwischen dem flachen Teil 30 des Gehäuseumfangs 26 und der Hülle 1 ist ein
Spalt. Der Teil 31 des Gehäuses 26 ist zinnenförmig geschlitzt und seine obere Seite
bildet einen Anschlag für den Spulenhalter 16. In der Seitenwand des Zylinders 26
ist gegenüber der flachen Seite 30 ein Schlitz 32 vorgesehen, der durch die Ableitöffnung
6 mit der Umgebungsluft in Verbindung steht. Zwischen dem auf dem Meßstift 19 befestigten
Teil 25 und dem Teil 11 befindet sich eine Druckfeder 33. Der Hub des Kolbenkörpers
24 im zylindrischen Gehäuse 26 wird durch eine zinnenförmige geschlitzte Gestalt
des oberen Endes des Kolbens 24 begrenzt. Die Druckfeder 33 ist derart bemessen,
daß der auf dem Meßstift 19 befestigte Kolbenkörper 24 unter normalen Umständen
in seiner oberen Lage gehalten wird. Seitlich im Kol-
ben 24 ist ein Stift 35 angebracht,
der sich im Schlitz 32 des Gehäuses 26 bewegen kann.
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Die Strecke, über welche die Büchse 36 in den Teil 11 eingeschraubt
werden kann, ist einstellbar. Der hohle Meßstift 19 ist in dieser Büchse 36 leicht
verschiebbar. Die obere Fläche 37 der Büchse 36 bildet die untere Begrenzung des
Hubs des Stiftes 19, da in der unteren Lage der Kragen 40 des Stahlgußteiles 25
auf der Fläche 37 aufliegt. Die Stahlgußteile 20 und 25 des Stiftes 19 haben vorragende
Randteile 43 und 44, über welche der Stift 19 in den Lagern 8 und 14 in seiner Längsrichtung
verschiebbar ist. Der Krümmungsradius dieser Ränder 43 und 44 ist kleiner gewählt
als der der inneren Flächen der Lager 8 und 14, um die Gefahr des Festklemmens des
Stiftes 19 während seiner Längsbewegung zu vermeiden.
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Der Meßstift 19 hat am oberen Ende einen erhärteten Stahldeckel 45
mit einer Öffnung 46.
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Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist wie folgt:
Das Anschlußstück 41 mit der Bohrung4 wird mit der Preßluftzufuhr verbunden und
der Meßstift 19 wird am unteren Ende an eine Unterdruckleitung angeschlossen. Die
Spulen 17 und 18 sind in bekannter Weise in einer Brückenschaltung angeschlossen,
so daß sich bei Bewegung des Meßstiftes 19 mit dem darauf befestigten Ferritzylinder
21 gegenüber denSpulen 17, 18 dieBrückenausgangsspannung ändert.
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Wird nun Preßluft in Richtung des Pfeiles 42 zugeführt, so setzt
sich der Luftdruck durch den Raum zwischen der Hülle 1 und der flachen Seitenkante
30 des Gehäuses 26, sowie zwischen den Zinnen 31 bis oberhalb des Kolbens 24 fort,
so daß der Meßstift 19 mit den daran befestigten Teilen nach unten gegen die Wirkung
der Druckfeder 33 bewegt wird. Nunmehr wird der zu messende Gegenstand 2 auf die
obere Seite des Deckels 45 des Meßstiftes 19 gelegt, wobei der Gegenstand 2 durch
den in der Bohrung des Stiftes 19 herrschenden Unterdruck gehaltert wird.
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Die Zufuhr von Preßluft wird darauf verschlossen, so daß die zwischen
dem Verschlußpunkt und dem Zyliner 26 vorhandene Preßluft allmählich längs des Kolbens
24 durch den Schlitz 32 und die Öffnung 6 nach außen abfließen kann, und der Luftdruck
oberhalb des Kolbens 24 abnimmt. In einem bestimmten Augenblick ist dann der Luftdruck
so gering, daß sich nunmehr durch die Wirkung der Druckfeder 33 der Meßstift 19
nach oben bewegt. Bei dieser Bewegung nimmt nicht nur der Luftdruck oberhalb des
Kolbens 24 ab, sondern auch die Feder 33 entspannt sich stets weiter. Diese Bewegung
kann durch passende Wahl des Ableitungsgrads und des Volumens der durch die Öffnung
6 abzuführenden Preßluft genau kontrolliert werden. Der Meßstift 19 mit dem zu messenden
Gegenstand 2 bewegt sich also mit genau kontrollierbarer Geschwindigkeit aufwärts
und gelangt mit kontrollierter Geschwindigkeit an den Anschlag 3. Bei Berührung
wird die der Stärke des Gegenstandes 2 entsprechende Meßgröße abgelesen. Darauf
wird wieder Preßluft durch die Öffnung 4 zugeführt, um den Stift 19 nach unten zu
bewegen und der Unterdruck in der Bohrung des Stiftes 19 wird beseitigt, so daß
der Gegenstand 2 entfernt werden kann und der Meßvorgang mit einem anderen Gegenstand
wiederholt werden kann.
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Mittels auf einer Drehachse sitzender Nockenscheiben kann dieser
Zyklus der Zufuhr und Unterbrechung der Preßluft sowie des Erzeugens und Beseitigens
des
Unterdrucks im Stift 19 selbsttätig stattfinden.