DE1239484C2 - Vorrichtung zur Ermittlung der Lage eines Kerns eines aus Kern und Mantel bestehenden Koerpers - Google Patents

Description

systeme auf genau gleiche Empfindlichkeit bedingt. eine besondere Ausführungsvariante des erfindungs-

Außerdem besteht eine besondere Schwierigkeit gemäßen Gerätes;

darin, daß das Kabel absolut spielfrei zwischen den es Fig. 5 zeigt einen Schnitt nach Linie V-V in

umgebenden Meßvorrichtungen durchgeführt werden Fig.4, und

muß. Auch diese Forderung ist sehr schwer zu 5 F i g. 6 und 7 sind schematische Darstellungen zur

erfüllen. . Erläuterung der Arbeitsweise des Gerätes;

Es ist auch bekannt, eine Anzeige der Exzentrizität F. i g. 8 zeigt die eigentliche Anzeigevorrichtung,
eines Teils zur Überprüfung des Rundlaufs von WeI- In Fig. 1 ist mit 1 der eigentliche Meßkopf (im len, Spindeln od. dgl. laufend nach Größe und Rieh- folgenden kurz als Taster bezeichnet) angegeben, tung anzuzeigen, indem zwei um 90° versetzt ortsfest 10 welcher im wesentlichen aus einer Hochfrequenzangeordnete Fühler ständig über geeignete Verstärker spule 2 und einem Kern 3 besteht. Es kann jedoch, mit den orthogonalen Ablenksystemen einer Katho- besonders wenn mit sehr hohen Frequenzen gearbeidenstrahlröhre verbunden sind. Abgesehen davon, tet wird, eine Luftspule ohne Kern vorgesehen werdaß in diesem Fall zwei getrennte Meßsysteme mit den. Die Spule 2 weist eine Anzapfung auf und ist den erforderlichen Verstärkern erforderlich sind, be- 15 in an sich bekannter Weise als Schwingspule eines steht der Hauptnachteil all dieser mehrere Fühler Hochfrequenzoszillators mit einem Transistor 4 geaufweisenden Systeme darin, daß die beiden Fühler schaltet. Der Transistor 4 wird von einem Hochfreund Verstärker zur Erzielung einer genauen Messung quenzoszillator S, welcher z. B. bei einer Frequenz stets genau gleiche Einstellung und Empfindlichkeit von ungefähr 100 kHz arbeiten kann, über einen aufweisen müssen, was umständliche Eicharbeiten so Transformator 6 einen Gleichrichter 7 und eine Siebvoraussetzt, kette 8, 9 gespiesen und schwingt mit einer im wesent-

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe liehen durch die Induktivitätswerte der Spule 2 und zugrunde, die Vorzüge der Messung mittels eines ein- die Streukapazitäten bestimmten Frequenz von z. B. zigen Meßfühlers mit den Vorzügen einer kontinuier- rund 500 kHz. Mit dem Kollektor des Transistors 4 liehen stehenden Anzeige der Lage des Kernes des 25 ist über einen Kondensator 10 ein weiterer Hoch-Körpers nach Betrag und Richtung zu verbinden. frequenztransformator 11 verbunden, über > welchen

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist gekenn- und ein Kabel 12 die Hochfrequenzschwingung einer

zeichnet durch zwei von den Antriebsmitteln syn- ersten Verstärkerstufe mit einer Röhre 13 zugeführt

chron steuerbare Schalter, von denen wechselweise wird. Diese Verstärkerstufe hat den üblichen Aufbau

der eine oder andere geschlossen ist, wenn sich die 30 und bedarf keiner weiteren Erläuterung. Die ver-

Meßvorrichtung an zwei um 90° auseinanderliegen- stärkte Spannung wird sodann über einen Kopplungs-

den Stellen des Körperumfanges befindet, durch zwei kondensator 14 dem Gitter einer Verstärker- und

elektronische Meßwert-Speichefvorrichtungen, die Begrenzerröhre 15 zugeführt, welche in erster Linie

durch je einen der Schalter mit der Meßvorrichtung die Aufgabe hat, Schwankungen in der angelegten

verbindbar sind, und durch eine Kathodenstrahlröhre 35 Spannung auszugleichen und an den in den Anoden-;

mit rechtwinklig stehenden Ablenksystemen, von kreis dieser Röhre geschalteten Diskriminator eine

denen jedes mit je einer der Meßwert-Speichervor- konstante Spannung zuzuführen/Der Diskriminator

richtungen verbunden ist. ist im vorliegenden Fall sehr einfach aufgebaut und

Die beiden Meßwert-Speichervorrichtungen wer- besteht im wesentlichen aus einem mittels der variden also jeweils mit dem Fühler verbunden, wenn 40 ablen Kapazität 16 stimmbaren Schwingkreis 17, welsich derselbe in einer bestimmten, der jeweiligen eher in an sich bekannter Weise z. B. so abgestimmt Speichervorrichtung zugeordneten Lage befindet, wird, daß die erwähnte mittlere Frequenz des Oszilladerart, daß die Spannungen der beiden Speichervor- tors 2, 4 in den geradlinigen Teil seiner Resonanzrichtungen periodisch an die momentan durch den kurve fällt. Mit dem Schwingkreis 17 ist eine Sekun-Fühler erzeugte Meßspannung angeglichen werden. 45 därspule 18 gekoppelt, und die in derselben indu-Die ständige Verbindung der Meßwertspeicher mit zierte Spannung wird in der Diode 19 demoduliert, den Ablenksystemen einer Kathodenstrahlröhre er- Der Diskriminatorkreis ist über einen Kondensator gibt eine laufende stehende Anzeige der Größe und 20 und einen Widerstand 21 wechselstrommäßig mit Richtung der Abweichung der Lage des Körpers von dem Gitter einer weiteren Verstärkerröhre 22 gekopder gewünschten Lage. Da nur ein Meßfühler vor- 50 pelt. Über einen Widerstand 23 wird das mittlere handen ist, entfällt ein Angleichen dessen Empfind- Potential des Gitters der Röhre 22 auf Erdpötential lichkeit an diejenige eines oder mehrerer anderer gehalten, und die Kathode der Röhre 22 ist durch Fühler. Für die Ablesung steht beliebig viel Zeit zur einen Widerstand 24 automatisch vorgespannt. Dem Verfügung, und es ist auch möglich, eine auto- Gitter der Röhre 22 zugeführte Spannungsschwanmatische Nachstellvorrichtung für die Fabrikations- 55 kungen treten verstärkt an deren Anode auf und einrichtung zu steuern. Der Aufwand an Schaltmit- werden über einen Kopplungskondensator 25 und ein teln ist gering. Potentiometer 26 einer weiteren Verstärkerstufe mit

An Hand der Zeichnung ist im folgenden ein Aus- einer Röhre 27 zugeführt. Es folgt eine dritte Verstär-

führungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gerätes kerstufe mit der Röhre 28, die grundsätzlich'gleich

zur Messung von Kabelexzentrizitäten näher erläu- 60 aufgebaut ist, wie die Stufen der Röhren 22 und 27.

tert. Der mit den Röhren 22 bis 28 gebildete Verstärker

Fig. 1 zeigt ein elektrisches Schema der wesent- . ist für tiefe Frequenzen ausgelegt und gestattet eine

liehen Teile des Gerätes; genügende Verstärkung einer Eingangsspannung von

Fi g. 2 zeigt einen Axialschnitt durch die eigent- ungefähr 1 Hz, während z. B. Brummspannungen

liehe Meßanordnung des Gerätes; 65 durch die vor die Gitter geschalteten, aus Widerstän-

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch die Meßan- den 21 bzw. 29 und Kondensatoren 30 gebildeten

Ordnung des Gerätes nach Linie ΠΙ-ΙΙΙ in Fi g. 2; Tiefpäßglieder praktisch vollständig ausgeschieden

Fig.4 zeigt einen schematischen Schnitt durch werden.

Die an der Anode der Röhre 28 verstärkt auftretende Spannung wird nun über einen Kondensator 31, einen Dekadierwiderstand 32 und einen v/eiteren Siebwiderstand 33 gleichzeitig den Gittern von zwei Röhren 34 und 35 zugeführt, mit welchen auch ein weiterer Siebkondensator 36 verbunden ist. Die Anoden der Röhren 34 und 35 werden über Vorwiderstände 37 gespiesen und sind mit den Kathoden je einer Diode 38 bzw. 39 verbunden. Die Anoden der Dioden 38 und 39 sind über sehr hochohmige Widerstände 40 mit der Spannungsquelle für die Röhren 34 und 35 verbunden, welchen Widerständen große Ladekondensatoren 41 parallel geschaltet sind. Die Anoden der Dioden 38 und 39 sind über weitere Widerstände 42 mit je einer horizontalen und vertikalen Ablenkplatte einer Kathodenstrahlröhre 43 und mit Siebkondensatoren 44 verbunden.

Die Kathoden der Röhren 34 und 35 sind über Widerstände 45 und abgeschirmte Kabel mit je einem Erdungsschalter 46 bzw. 47 verbunden, welche Schalter in der in F i g. 1 schematisch dargestellten Weise durch einen Nocken 48 nacheinander kurzzeitig geschlossen weiden, in welchem Fall die eine oder andere der Röhren 34 kurzzeitig leitend wird, wodurch an den Anoden der Röhren 34 oder 35 ein impulsartiger Spannungsabfall eintritt, dessen Größe durch die augenblicklich am Gitter dieser Röhren herrschende Spannung bestimmt wird.

Die anderen Ablenkplatten der Kathodenstrahlröhre 43 werden mit gleichartigen, um 90° verschobenen Sinus-Wechselspannungen derselben Frequenz gespiesen, um dem Kathodenstrahl eine kreisende Ablenkung zu erteilen und daher auf dem Schirm dieser Röhre einen leuchtenden Kreis zu erhalten. Diese Ablenkspannung wird in einem normalen Oszillator mit der Röhre 49 erzeugt und von der Anode dieser Röhre über einen Kondensator 50 an zwei Phasenschiebglieder, bestehend aus dem veränderbaren Kondensator 51 und dem Widerstand 52 einerseits und dem Widerstand 53 und dem veränderbaren Kondensator 54 andererseits, übertragen, durch welche Phasenschiebglieder an je eine horizontale und vertikale Ablenkplatte der Kathodenstrahlröhre 43 um 90° phasenverschobene Wechselspannungen angelegt werden können, die je einem mittels Potentiometer 55 bzw. 56 einstellbaren positiven Gleichpotential überlagert sind. In den Kathodenkreis der Röhre 49, die z. B. bei rund 75 kHz schwingt, ist ein veränderbarer Widerstand 57 geschaltet, mittels dessen die Oszillatorspannung und damit die an die Ablenkplatten der Kathodenstrahlröhre 43 angelegte Wechselspannungen auf eine beliebigo Amplitude eingestellt werden können, um den Durchmesser des auf der dem Leuchtschirm der Kaihodenstrahlröhre erscheinenden Kreises nach Wunsch einstellen zu können.

Die Schaltung weist ein Kontrollinstrument 60 auf, welches mittels eines Wählschalters 61 unter anderem mit den Kathoden der Röhren 13,15 und 22 und mit dem Ausgangspotential des Diskriminators 17,18,19 verbunden werden kann.

In den F i g. 2 und 3 sind die wesentlichen mechanischen Einrichtungen des Meßgerätes dargestellt. Das zu prüfende Kabel 62 tritt aus der nicht dargestellte^ Fabrikationsapparatur durch eine ebenfalls nicht dargestellte öffnung in ein Gehäuse 63 des Meßgerätes ein und läuft in Pfeilrichtung (Fig.2) durch eine im Gehäuse 6 mittels eines Kugellagers 64 drehbar gelagerte Hohlwelle 65 durch. Die Hohlwelle 65 wird von einem Elektromotor 66 über ein Reduktionsgetriebe 67 und Zahnräder 68 und 69 mit einer geringen Drehzahl von beispielsweise einer Umdrehung pro Sekunde angetrieben. Das Übersetzungsverhältnis der Zahnräder 68 und 69 beträgt 1:1. Mit der Welle des Zahnrades 68 ist ein Nockenschalter 70 gekuppelt, welcher den in F i g. 1 schematisch dargestellten rotierenden Nockenteil 48 und

ίο einen ruhenden Teil mit den beiden in F i g. 1 dargestellten Schaltern 46 und 47 enthält. Der ruhende Teil mit den Schaltern 46 und 47 kann in einem Auge 71 des festen Gehäuses 63 verdreht werden, wobei Betrag und Richtung der Verdrehung auf einer am äußeren Rande des Auges 71 angebrachten Skala abgelesen werden können. Diese Anordnung dient in später noch eingehender erläuterter Weise der Einstellung der gewünschten Phase der Schließmomente der Schalter 46 und 47 in bezug auf die Drehung der

ao Hohlwelle 65 und der damit rotierenden Teile.

Auf den hinteren Teil der Hohlwelle 65 sind Spulenkörper 72 und 73 aus Isoliermaterial aufgesetzt, in welche die Sekundärspule 6" des Hochfrequenztransformators 6 (Fig. 1) bzw. die Primärspule 11' des Hochfrequenztransformators 11 (F i g. 1) eingebettet sind. Den Spulenkörpern 72 und 73 gegenüber sind feststehende Spulenkörper 74 bzw. 75 angeordnet, welche die Primärspule 6' des Hochfrequenztransformators 6 bzw. die Sekundärspule 11" des Hochfrequenztransformators 11 gewickelt sind. Am hinteren Ende der Hohlwelle 65 ist ein Ring 76 z. B. aus Messing oder Kupfer aufgesetzt, auf welchem eine Erdungsbürste 77 schleift, durch weiche die Hohlwelle und die damit verbundenen Teile zuverlässig geerdet werden.

Auf dem vorderen Ende der Hohlwelle 65 sitzt der eigentliche Meßkopf 78 des Gerätes mit dem Taster 1, welcher mitsamt dem zugehörigen Hochfrequenzoszillator mit dem Transistor 4 (Fig. 1), welch letzterer in einem Gehäuse 79 untergebracht ist, in einem in Kugelführungen 80 im Meßkopf 78 radial verstellbaren Halter 81 montiert ist. Der Oszillator 2, 4 ist über geeignete im Meßkopf 78 und in Bohrungen der Hohlwelle 65 verlegte Kabel mit den Wicklungen 6" und 11' verbunden. Am Halter 81 greifen Zugfedern 82 an, die mit dem anderen Ende am Meßkopf 78 verankert sind und welche die Tendenz haben, den Halter 81 stets radial nach innen zu ziehen, wobei diese Einwärtsbewegung des Halters 81 durch Anschlag eines Zapfens 83 gegen einen im Meßkopf 78 fest eingelassenen Stift 84 begrenzt ist. Der Anschlagbolzen 83 ist als Schraube ausgebildet, die in einer drehbaren, aber nicht axial verschiebbaren Gewindebüchse 85 sitzt und in einer am Halter 81 festen Platte 86 axial verschiebbar, aber gegen Verdrehung gesichert geführt ist. Der Anschlagbolzen 83 ist im oberen Teil mit einer Längenskala versehen, weiche die axiale Lage des Bolzens 83 in Millimetern bestimmen läßt, während der obere Umfang der Gewindebüchse 85 mit einer Skala versehen ist, die die axiale Lage des Bolzens §3 z. B. auf Vioomm genau bestimmen läßt. Durch Drehen der Gewiadehülse läßt sich also der Anschlagbolzen 83 verschieben, um den Halter 81 und insbesondere den Taster 1 in eine bestimmte gewünschte axiale Lage zu bringen. An im Halter 81 geführten, nicht näher dargestellten Kulissen 87, die durch seitlich angebrachte Mikrometerschrauben 88 in seitlicher Richtung verstellt

werden können, sind Führungsstücke 89 befestigt, und das Kabel 12 an den Verstärker 13, 15 überderen einander zugekehrte Enden eine V-artige Füh- tragen: Der Diskriminator 17,18,19 wird daher stets rung bilden an welcher das Kabel 62 in der aus dieselbe demodulierte Ausgangsspannung liefern, und Fig. 3 ersichtlichen Weise vorübergeführt werden es werden demzufolge auch keine Spannungsschwankann. Den Führungsstücken 89 gegenüber ist eine aus 5 kungen am Gitter der Röhre 22 auftreten. Es werden zwei Kegelrollen 90 gebildete V-Führung für das daher ebenfalls keine Spannungsschwankungen an Kabel 62 vorgesehen, welche auf einem radial ver- die Gitter der Röhren 34 und 35 gelangen, d. h., die stellbaren Regulierbolzen 91 gehalten ist. Der Regu- Arbeitsbedingungen beider Röhren 34 und 35 bleilierbolzen 91 ist gleich ausgebildet und in gleicher ben stets dieselben.

Weise durch eine Gewindehülse 92 verschiebbar wie 10 Während des Betriebes wird die im Nockenschalter der oben beschriebene Anschlagbolzen 83, und die 70 untergebrachte, in Fig. 1 schematisch dargestellte radiale Lage der Führangsrollen 90 kann somit sehr Nockenscheibe 48 mit derselben Drehzahl angetriegenau eingestellt werden. Der Regulierbolzen 91 und ben wie die. Hohlwelle 65 und der Meßkopf 78 mit die Gewindehülse 92 sind in einem Schlitten 93 ange- dem Taster 1. Die Schalter 46 und 47 werden daher ordnet, welcher auf zwei Führungsrohren 94 in 15 stets in einem Augenblick geschlossen, in welchem axialer Richtung verschoben und z. B. mittels einer sich der Taster 1 bezüglich des durchgeleiteten Kabel-Stellschraube 95 od. dgl. in der gewünschten Axial- umfanges an zwei bestimmten, um 90° gegeneinander lage festgestellt werden kann. verschobenen Stellen befindet. Beim kurzzeitigen

Das auf Exzentrizität seines Leiters zu prüfende Schließen der Schalter 46 und 47 werden die Röhren Kabel wird zu Beginn der Messung zwischen den ao 34 und 35 nacheinander kurzzeitig leitend, wobei Führungsstücken 89 und den Führungsrollen 90 ein- deren Anodenpotentiale kurzzeitig auf denselben gezogen, wobei die radiale Lage des Halters 81, die Wert absinken. Dabei werden die Dioden 38 und 39 Stellung der Führungsstücke 89 und die radiale Lage jeweils kurzzeitig leitend, wodurch sich das Potential der Führangsrollen 90 so eingestellt werden, daß das an den Kondensatoren 41 und 44 diesem jeweiligen Kabel in der aus Fig.2 und 3 ersichtlichen Weise as Anodenpotential der Röhren 34 bzw. 35 angleicht mit sehr geringem Abstand vor dem Taster 1 durch- und während des ungefähr 1 Sekunde dauernden geleitet wird. Dieser Abstand wird durch die Auflage Betriebsunterbruches der Röhre 34 bzw. 35 durch des Kabels auf die Führungsstücke §9 stets konstant die Ladekondensatoren 41 und 44 praktisch gehalten gehalten, so daß also auch der Kern 3 der Taster-: wird. Es kann also angenommen werden, daß z. B. spule 2, über welchem eine Scheibe 96 aus Isolier- 30 die mit der Diode 38 verbundene horizontale Abmaterial angeordnet ist, stets einen bestimmten Ab- lenkplatte der Kathodenstrahlröhre 43 auf ein Potenstand von der Kabeloberfläche aufweist. DieFührungs- tial gebracht und auf demselben gehalten wird, welstücke 89 bestehen aus einem harten Isoliermaterial, ches dem jeweiligen kurzzeitig auftretenden Minimalz. B. Saphier, so daß sie keinen Einfluß auf das elek- potential an der Anode der Röhre 34 entspricht, wähtromagnetische Feld der Spule 2 bzw. des Kernes 3 35 rend die mit der Diode 39 verbundene vertikale Abhaben, lenkplatte auf einem Potential gehalten wird, welches

Im Betriebe läuft nun das Kabel 62 mit einer be- der jeweiligen an der Anode der Röhre 35 auftretenstimmten Geschwindigkeit in Richtung des Pfeiles in den Minimalspannung entspricht. Sind nun, wie er-F i g. 2 durch die Apparatur durch, während die wähnt, die Gitterspannungen beider Röhren 34 und Hohlwelle 65 mitsamt dem Meßkopf 78 in der er- 40 35 dieselben, so werden aus leichtverständlichen ■ wähnten Weise mit einer Drehzahl von ungefähr Gründen auch die an den horizontalen und vertikalen einer Umdrehung pro Sekunde angetrieben wird. Ablenkplatten der Kathodenstrahlröhre 43 auftreten-Dabei gleiten nun die Führungsstücke 89 und die den Potentiale gleich und konstant sein. Die mittlere Führangsrollen 90 längs des Umfanges des Kabels 62, Strahlablenkung bleibt also dieselbe und kann durch wobei der Taster 1 in stets konstantem Abstand von 45 Einstellen der Potentiale an den übrigen Ablenkplatder Kabeloberfläche dauernd um dasselbe herum- ten mittels der Potentiometer 55 und 56 so gewählt geführt wird, sich also längs einer Schraubenlinie werden, daß der auf dem in Fi g. 8 dargestellten über die Kabeloberfläche bewegt Die gesamte in Leuchtschirm der Röhre" 43 erscheinende leuchtende Fig.l dargestellte Schaltung steht dabei im Betrieb, Kreis K genau in der Mitte der mit einem Polarwobei der Oszillator 2, 4 über den Drehtransfor- 50 koordinatensystem versehenen Leuchtschirm liegt, mator 6 gespiesen wird. Die Induktivität der fre- Weist nun der Leiter des Kabels 62 eine bestimmte

quenzbestimmenden Spule 2 des Oszillators 2, 4 wird Exzentrizität, z. B. wie in Fig. 6 mit einer ausgezodurch den Leiter des Kabels beeinflußt, weil derselbe genen Linie schematisch dargestellt, gegenüber der in das elektromagnetische Feld der Spule tritt. Die strichpunktiert angedeuteten zentrischen Lage auf, so Frequenz des Oszillators erfährt daher durch das Ein- 55 ändert sich die Distanz zwischen dem Taster 1 und führen des Kabels eine Änderung gegenüber ihrem dem Leiter des Kabels beim Umlauf des Tasters Grundwert, welche Änderung in erster Linie von der ständig, und es treten daher im Oszillator 2, 4 Fre-Distanz des Kabelleiters vom Kern 3 und in zweiter quenzänderungen auf, die grundsätzlich von der Linie auch vom Durchmesser dieses Leiters abhängt. konstanten mittleren Frequenz gemäß der in F i g. 7 Liegt nun der Kabeileiter absolut zentrisch im Iso- 60 dargestellten Kurve abweichen, d.h., die Frequenz lationsmantel des Kabels, mit anderen Worten, ist die steigt für den Winkelbereich von etwa —30 bis Dicke des Mantels am ganzen Umfang des Kabels +120° über das Frequenzmittel rand shskt im yerdieselbe, so werden der Einfluß des Kabelleiters auf bleibenden Wänkelfoereich unter dieses Mittel. Infolge die Induktivität und somit die Frequenz des Oszil- dieser Frequenzschwankuegen wird auch der Diskrilätors 2, 4 beim erwähnten Herumführen des Tasters 65 minator 17,18, 13 eine Ausgangsspannimg abgeben, um das Kabel stets dieselben bleiben, und die Fre- die grundsätzlich gemäß der Kurve in Fig.7 mit queriz wird daher keine Änderungen erfahren. Diese einer Periode von rund 1 Hz um einen Mittelwert konstante Frequenz wird über den Drehübertrager U schwankt. Über den Kondensator 2§ wird die Span-

nungsschwankung an das Gitter der Röhre 22 übertragen und in derselben sowie in den folgenden Röhren 27 und 28 verstärkt und dann über die Dekadierschaltung 32 an die Gitter der Röhren 34 und 35 angelegt. Die Phasenbedingungen sind dabei z. B. so gewählt, daß die in F i g. 7 dargestellten Spannungsschwankungen mit umgekehrtem Vorzeichen an die Gitter der Röhren 34 und 35 gelangen. Ferner wird angenommen, daß die Schaltmomente der Schalter 46 und 47 so gewählt sind, daß die Röhren 34 und 35 leitend werden, wenn der Taster 1 sich bezüglich des in F i g. 6 dargestellten exzentrischen Kabelleiters an den Stellen 0 und 90° befindet, in welchen Zeitpunkten also die an die Gitter der Röhren 34 und 35 angelegten Spannungen um die in F i g. 7 mit 34' und 35' bezeichneten Beträge unterhalb deren mittlerem Potential (=Erdpotential) liegen. Werden daher nun diese Röhren in den Zeitpunkten 0 und 90° durch Schließen des Schalters 46 bzw. 47 leitend, so wird der Röhrenstrom infolge des gesenkten Gitterpotentials nicht seinen normalen Mittelwert erreichen, und demzufolge wird die Anodenspannung weniger tief sinken als oben für den Zustand bei zentrischem Kabel beschrieben. Dadurch wird nun das Potential an den Kondensatoren 41 und 44 und an den mit denselben verbundenen Ablenkplatten der Elektronenstrahlröhre 43 im dargestellten Ausführungsbeispiel um denselben Wert ansteigen und eine Auslenkung des Kreises auf dem Leuchtschirm der Kathodenstrahlröhre um denselben Betrag nach oben und nach rechts verursachen, so daß also der auf dem Leuchtschirm erscheinende Kreis in Betrag und Richtung genau die vorhandene Exzentrizität des Kabelleiters anzeigt (F i g. 8).

Da, wie einleitend erwähnt, die Messung hauptsächlich den Zweck hat, die Herstellungsapparatur für das Kabel bei jeder über ein zulässiges Maß hinausgehenden Exzentrizität des Kabelleiters in korrigierendem Sinn nachzustellen, soll die Exzentrizitätsanzeige auf die Lage des Kabels unmittelbar beim Verlassen der Herstellungsapparatur, z. B. beim Verlassen der Spritzdüse, in welcher der Leiter mit einem plastischen Isoliermaterial umpreßt wird, bezogen werden. Es ist bekannt, daß sich derart hergestellte Kabel nach erfolgter Herstellung ziemlich stark verdrehen können. Durch Einstellen der Winkellage des ruhenden Teils des Nockenschalters 70 mit den Kontakten 47 und 46 kann nun die Phase der Schaltmomente der Schalter 46 und 47 so eingestellt werden, daß eine eventuelle Verdrehung des Kabels zwischen der Fertigungsvorrichtung und dem Taster 1 kompensiert wird. In diesem Fall kann also aus der auf dem Leuchschirm der Elektronenstrahlröhre angezeigten Richtung der Exzentrizität ohne weiteres auf die erforderliche Nachstellungsrichturig in der Fertigungsvorrichtung geschlossen werden. Es kann dabei z.B. auch so vorgegangen werden, daß man den Durchmesser des auf dem Leuchtschirm der Kathodenstrahlröhre 43 erscheinenden Kreises so wählt, daß für ein gegebenes Kabel die zulassige Exzentrizität dann überschritten wird, wenn der Mittelpunkt des auf dem Leuchtschirm aufgetragenen Koordinatensystems aus dem Kreis austritt. Die die Kabelherstellung überwachende Person kann daher sehr leicht feststellen, wann und in welchem Sinn eine Nachstellung der Fertigungseinrichtung erforderlich wird.

Die Empfindlichkeit der beschriebenen MeSvorrichtung ist äußerordentlich groß. Bei maximaler Empfindlichkeit wird z. B. eine Exzentrizität von Vioo mm bei einem Kabel mit einem Leiter von 0,6 mm Durchmesser und einer Isolationsdicke von 0,2 mm durch eine Ablenkung des Kreises auf der Kathodenstrahlröhre von 4 mm angezeigt. Die Empfindlichkeit kann mittels des Dekadierschalters 32 grob und mittels des Potentiometers 26 fein eingestellt werden.

to Wie F i g. 3 leicht erkennen läßt, können für Kabel oder Drähte kleinen Durchmessers die Führungsrollen 90 nicht direkt gegenüber den Führungsstükken 89 und dem Taster 1 angeordnet werden, weil sonst die Führungsrollen nicht genügend angenähert

t₅ werden könnten, um das Kabel noch zu stützen. In diesem Fall werden auf den Rohren 94 des Meßkopfes zwei Schlitten 93 mit Führungsrollen 90 vor bzw. hinter dem Taster 1 angeordnet, und das Kabel würde in einer leichten Pfeillinie über die zwei RoI-

ao lenführungen und über die Führungsstücke 89 geführt, so daß es stets mit leichtem Druck gegen die Führungsstücke 89 gedrückt und damit in konstantem Abstand vom Taster 1 gehalten würde. Eine weitere Sonderlösung ist bei besonders dicken Kabein erforderlich, wo überhaupt die Führungsrollen 90 entfernt werden müssen und wobei dank der großen Steifigkeit des Kabels die Führungsstücke 89 unier dem Zug der Federn 82 bei vom Stift 84 abgehobenem Anschlagbolzen 83 direkt mit einem bestimmten Druck gegen das Kabel gedrückt werden. Diese Federn haben auch bei allen anderen Betriebsarten den Vorteil, daß der Halter 81 mit dem Taster und den Führungsstücken 89 elastisch nach außen ausweichen können, wenn im Kabel außergewöhnliehe Verdickungen vorhanden sind, was z. B. am Anfang der Fabrikation häufig vorkommt.

Zur Eichung der dargestellten Meßapparatur läßt man dieselbe zuerst ohne Kabel leer laufen, stellt die gewünschte Kreisgröße auf der Kathodenstrahlröhre ein und bringt den Kreis in der beschriebenen Weise ins Zentrum. Hierauf führt man, wenn nicht bereits geeignete Eichkurven vorhanden sind, einen Eichdorn mit einer genau bekannten Exzentrizität ein, welcher im übrigen dem zu messenden Kabel entspricht. Es wird dann in der erwähnten Weise die gewünschte Empfindlichkeit eingestellt. Da die mittlere Arbeitsfrequenz des Oszillators 2, 4 je nach Art des Meßobjektes leicht variiert, ist es in vielen Fällen auch erforderlich, den Arbeitspunkt des Diskriminators nachzustellen, zu welchem Zweck das Instrument 60 (F i g. 1) zur Messung der Ausgangsspannung des Diskriminators geschaltet und dann der Diskriminator mittels des Kondensators 16 in den gewünschten Arbeitspunkt nachgestimmt wird.

Das erfindungsgemäße Meßverfahren ist natürlich nicht auf die Messung der Exzentrizität von Kabelleitern beschränkt. Es ist z. B. durchaus möglich auch die Gleichmäßigkeit von Rohrdicken oder die Exzentrizität von aus verschiedenen Metallen aufgebauten

e₀ Körpern, z. B. Leitern mit Eisenseele und Kupfermantel, und die Exzentrizität von Bohrungen in Kapillaren u. dgl. zu messen.

In den F i g. 4 und 5 ist z. B. eine Vorrichtung zur Messung der Exzentrizität der Bohrung von Rohren

J₅ 100 schematisch dargestellt, wobei die Rohre in an sich bekannter Weise aus unter Druck in einem Behälter 101 befindlichem plastischem Material durch Spritzen mittels einer Düse 102 hergestellt werden.

An der verstellbaren Düsenblende 103 ist mittels eines unter Druck ausstoßbaren Teleskopstabes 104 ein zylindrischer Meßkern 105 gehalten. Der Meßkem 105 ist am freien Ende des Teleskopstabes 104 mittels eines Kugellagers 108 oder Pendelrollenlagers drehbar gelagert, und sein Durchmesser ist etwas geringer als der Durchmesser der Rohrbohrung. Sofort nach Beginn des Betriebes wird dieser Meßkern 105 in die in F i g. 6 dargestellte Lage ausgestoßen, indem der Teleskopstab 104 über eine Leitung 106 unter Druck gesetzt wird. In der dargestellten ausgestoßenen Lage befindet sich der Meßkern 105, welcher aus ferromagnetischem Material besteht, gegenüber einem Meßkopf oder Taster 109 und einem permanenten Magneten oder Elektromagneten 107, durch welchen er unter dem Taster an der Innenwandung des Rohres gehalten wird. Taster 109 und Magnet 107 rotieren nun in der beschriebenen Weise um das Rohr 10®, wobei der Meßkern 1OS auf der Innenwandung des Rohres abrollt. In der beschriebenen Weise wird dann impulsmäßig gemessen und damit eine eventuelle Bohrungsexzentrizität ermittelt.

Bei Wahl einer entsprechend niedrigen Betriebsfrequenz wäre es möglich, auch die Exzentrizität der Bohrung in metallischen Rohren oder dergleichen Werkstücken festzustellen. Es ist auch möglich, einem einzigen Taster an Stelle einer kontinuierlich umlaufenden, eine oszillierende Bewegung zu erteilen und die Abtastung bzw. impulsmäßige Messung gemäß vorstehender Beschreibung an bestimmten Stellen der oszillierenden Tasterbewegung vorzunehmen. Diese Lösung kann sich besonders bei ausgeß sprochen großen Meßobjekten empfehlen.

Für gewisse Zwecke kann es erwünscht sein, z. B. mit der Messung der Exzentrizität eines Kabelleiters auch eine Bestimmung der Leitergröße zu verbinden. Zu diesem Zweck kann man z. B. das Mittel der Ausgangsspannung des Diskriminators bilden und zur Anzeige bringen. Dieses Mittel ist eine Funktion der Leitergröße, da die mittlere Frequenz des in Fig. 1 dargestellten Oszillators 2, 4 ebenfalls eine Funktion der Leitergröße ist. Die so ermittelte, von der Leiterig größe abhängige mittlere Diskriminatorspannung kann gegebenenfalls auch zur automatischen Steuerung der Amplitude des Oszillators zur kreisförmigen Strahlablenkung in der Elektronenstrahlröhre 43 verwendet werden, in welchem Fall man auf dem Leuchtschirm derselben zugleich eine Anzeige der Exzentrizität und Größe des Kabelleiters erhalten kann.

Es ist auch möglich, an Stelle eines frequenzmodulierten Meßoszillators einen amplitudenmodulierten Meßoszillator vorzusehen, wobei z. B. eine Meßspule entsprechend der Meßspule 2 in eine Meßbrücke geschaltet sein könnte, deren Ausgangsspannung verstärkt und demoduliert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 Z^y 4Ö4 1 2 Patentansprüche· ' Hierzu ist es z.B. bekannt, einen ein Meßfeld ' erzeugenden Fühler um den Prüfling zu drehen, der die Manteldicke zu messen gestattet, und während

1. Vorrichtung zur Ermittlung der Lage des der Drehung laufend zu beobachten, wie sich die Kernes eines aus Kern und Mantel mit verschie- 5 Meßgröße ändert. Durch diese Kombination einer denartigen elektromagnetischen Eigenschaften laufenden, kontinuierlichen Messung und einer kontibestehenden Körpers, z. B. der Exzentrizität des nuierlichen Ablesung des momentanen Meßwertes Leiters eines Kabels oder der Bohrung eines Roh- war es möglich, aus den Meßwertänderungen auf das res, mit einer einzigen zur Ermittlung der Man- Ausmaß und die Richtung einer eventuellen Exzentriteldicke geeigneten Meßvorrichtung, mit An- io zität des Kernes des zu untersuchenden Körpers zu triebsmitteln, die der Meßvorrichtung eine peri- schließen. So konnte z. B. ermittelt werden, für odische Drehung oder Drehschwingung längs des welche Fühlerstellung der Meßwert, welcher der Körperumfanges zu erteilen gestatten, und mit Manteldicke entsprach, maximal war und für welche einem Anzeigeinstrument zur Anzeige eines der Stellung minimal, was Schlüsse über die Größe und Manteldicke entsprechenden Meßwertes, g e - 15 Richtung der Exzentrizität erlaubte. Das bedingt kennzeichnet durch zwei von den An- jedoch eine laufende Überwachung zugleich der Fühtriebsmitteln (65 bis 69) synchron steuerbare lerstellung und des Meßergebnisses durch eine Bedie-Schalter (46, 47), von denen wechselweise der nungsperson, was zur Kontrolle der laufenden eine oder andere geschlossen ist, wenn sich die Kabelproduktion nicht zumutbar und überhaupt Meßvorrichtung an zwei um 90° auseinanderlie- 20 nicht mit der nötigen Schnelligkeit und Präzision genden Stellen (34', 35') des Körperumfanges be- möglich ist.

findet, durch zwei elektronische Meßwert-Spei- In ähnlicher Weise ist es bekannt, einen Fühler der

chervorrichtungen (40, 41, 42, 44), die durch je obenerwähnten Art um das zu prüfende Objekt, z. B.

einen der Schalter (46 bzw. 47) mit der Meßvor- ein Kabel, drehbar anzuordnen und kurz nachein-

richtung verbindbar sind, und durch eine Katho- 25 ander in zwei senkrecht zueinander stehende Rich-

denstrahlröhre mit rechtwinklig stehenden Ab- tungen zu schwenken und in beiden Meßlagen die

lenksystemen, von denen jedes mit je einer der Exzentrizität zu überprüfen. Auch hierbei muß die

Meßwert-Speichervorrichtungen verbunden ist. Überprüfung beider Meßergebnisse einzeln durch

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, mit einer eine Person überwacht und ausgewertet werden, was elektromagnetischen Meßvorrichtung, dadurch 30 besonders dann erheblichen rechnerischen Aufwand gekennzeichnet, daß ein durch die Rückwirkung erfordert, wenn in beiden Richtungen Exzentrizität des Kernes und/oder des Mantels des Körpers (62) angezeigt wird, also die Hauptrichtung der Exzentriauf das Meßfeld in seiner Frequenz modulier- zität zwischen den beiden Meßlagen liegt.

barer Oszillator (2, 4) vorgesehen ist und daß Analog ist es bekannt, einen kapazitiven Fühler

dem Oszillator ein Diskriminator (17, 18, 19) 35 kontinuierlich um den Prüfling zu drehen und an vier

nachgeschaltet ist. Stellen die momentanen Meßwerte herauszugreifen

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, ge- und anzuzeigen. Auch in diesem Fall ist die Bestimkennzeichnet durch einen Hilfsgcnerator (49 bis mung der Meßwerte sehr schwierig, weil sie nur wäh-57) mit zweiphasigem Ausgang, der mit den Ab- rend sehr kurzer Zeit, z. B. höchstens eine halbe lenksystemen der Kathodenstrahlröhre verbun- 40 Sekunde angezeigt werden können. Außerdem werden ist. den in diesem Fall keine Werte für Richtung und

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge- Größe der maximalen Exzentrizität angezeigt, sonkennzeichnet, daß die Amplitude des Hilfsgene- dem lediglich vier Exzentrizitätskomponenten, aus rators (49 bis 57) einstellbar ist. welchen erst auf rechnerischem Weg auf die direkt

45 interessierenden Werte geschlossen werden könnte,

Falls es überhaupt möglich wäre, die Beträge der

einzelnen angezeigten Komponenten in der kurzen

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung verfügbaren Zeit genügend genau abzulesen,
zur Ermittlung der Lage des Kernes eines aus Kern Es ist auch bekannt, stehende Anzeigen z. B. von und Mantel mit verschiedenartigen elektromagnet!- 50 Kabelexzentrizitäten auf Kathodenstrahlröhren zu ersehen Eigenschaften bestehenden Körpers, z. B. der zeugen, indem am Umfang des zu prüfenden Kabels Exzentrizität des Leiters eines Kabels oder der Boh- eine Mehrzahl von gleichartigen Meßvorrichtungen rung eines Rohres, mit einer einzigen zur Ermittlung in fester Anordnung angebracht wird. Diese Meßvorder Manteldicke geeigneten Meßvorrichtung, mit An- richtungen können als Kondensatorplatten ausgebiltriebsmitteln, die der Meßvorrichtung eine perio- 55 det sein, wobei laufend die Kapazität zwischen den dische Drehung oder Drehschwingung längs des Kör- Platten und der Kabelader gemessen wird. Auch könperumfanges zu erteilen gestatten und mit einem An- nen wechselstromgespiesene Spulen vorhanden sein, zeigeinstrument zur Anzeige eines der Manteldicke deren Impedanz verglichen wird, oder es können entsprechenden Meßwertes. schließlich auch zwei sich senkrecht kreuzende Bün-

Solche Lagebestimmungen, insbesondere Exzentri- 60 del von Röntgenstrahlen mit gegenüberliegenden zitätsbestimmungen, sind z. B. bei der Kabelherstel- Meßeinrichtungen zusammenarbeiten. In allen Fällen lung von besonderer Wichtigkeit, weil dabei aus an ist der Aufwand an Schaltmitteln erheblich, indem im sich bekannten Gründen der Leiter stets möglichst allgemeinen, abgesehen von den erforderlichen Spankonzentrisch im Isolationsmantel liegen soll. Es ist nungs-Strom- oder Strahlungsquellen, vier Meßeindabei notwendig, die Messung laufend am soeben mit 65 richtungen erforderlich sind. Es ist bekannt, daß dem Mantel versehenen Kabel vorzunehmen, um diese bekannten Meßvorrichtungen außerordentlich beim Auftreten unzulässiger Exzentrizitäten die Her- empfindlich in der Bedienung sind, weil eine zuver·' Stellungsapparatur sofort nachstellen zu können. lässige Messung eine genaue Abstimmung aller Meß-