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Schaltungsanordnung zur Durchführung von aufeinanderfolgenden Messungen
sowohl der Minimal- als auch der Maximal- und der Mittelwerte von elektrischen Größen
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Durchführung von
aufeinanderfolgenden Messungen sowohl der Minimal- als auch der Maximal- und der
Mittelwerte von elektrischen Größen sowie deren Abweichungen mittels eines elektrischen
Anzeigegerätes.
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Viele Messungen mechanischer Größen werden dadurch vorgenommen, daß
die mechanischen Größen in eine elektrische Größe in Gebern umgesetzt wird.
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Für die Auswertung derartiger Messungen schafft die vorliegende Erfindung
eine Schaltungsanordnung.
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Bei Wälzlagerteilen beispielsweise werden nicht nur genaue Abmessungen
der Durchmesser, sondern auch eine Einhaltung der geometrischen Form in bestimmten
vorgeschriebenen Grenzen gefordert. Die bisher bei der Sortierung derartiger Wälzlagerteile
benutzten automatischen Sortiermaschinen werten die Abmessungen völlig zufällig
nur in der Berührungsstelle des Meßinstrumentes aus. Bei den hier angewandten Meßverfahren
wird die geometrische Form nicht berücksichtigt, so daß die Sicherheit der Sortierung
hierdurch wesentlich gemindert ist. Dieser Mangel wird bei anderen bekannten Meßvorrichtungen
dadurch behoben, daß aus stufenweise ermittelten Angaben, z. B. aus der Zahl der
in verschiedenen Sortiergruppen eingelangten Zählimpulse der Mittelwert gebildet
wird und dann bei der Auswertung dieser Mittelwerte Abweichungen von der geometrischen
Form ermittelt werden. Gemeinsamer Nachteil dieser bisher bekannten Einrichtungen
ist die stufenweise Auswertung, die Anlaß zu groben Fehlern bei der Bestimmung der
geometrischen Form sein kann.
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Die vorliegende Erfindung schafft nun eine Schaltungsanordnung, mit
der Auswertungen dieser Art durchgeführt werden können, wenn die mechanischen Meßwerte
in elektrische Meßwerte umgewandelt sind.
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Durch die Erfindung wird eine Auswertung der genauen gemessenen Abmessung
des Prüflings nach dem wirklichen Mittelwert und zugleich die Ermittlung der Größe
der geometrischen Abweichung ermöglicht.
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Die vorliegende Erfindung besteht darin, daß die Schaltungsanordnung
aus zwei Kondensatoren, mindestens einem Gleichrichter sowie Umschaltern besteht,
welche in der ersten Phase der Messung die zwei Kondensatoren und den Gleichrichter
an die Meßspannung anschließen, welche nach Erreichen der Maximalspannung den ersten
Kondensator abschalten und in der zweiten Phase der Messung mittels der Umschaltkontakte
entweder einen zweiten Gleichrichter oder den funktionell durch Umschalter umgekehrten
ersten Gleichrichter an die Meßspannung anschließen und nach Beendigung dieses Meßzyklus
in den Kreis der beiden Kondensatoren über weitere Umschaltkontakte einen Kreis
zur Auswertung der Mittelspannung einschalten.
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Mit dieser elektrischen Schaltungsanordnung können Maximalwerte und
Minimalwerte sowie Mittelwerte und die Abweichungen von diesen Werten gemessen werden.
Wird diese Schaltungsanordnung bei der Prüfung von Wälzlagerteilen beispielsweise
angewandt, so liegt die mathematische Beziehung D = D=aS + Dmin 2 zugrunde, wobei
Ds die mittlere Abmessung des Prüflings, Dmax die Maximal- und Dmin die Minimalabmessung
des Prüflings bedeutet. Die Größe der Abweichung Q ist durch die Relation Q=Dmax
Dmin gegeben. Damit die beiden Relationen bei der Messung eingehalten werden, ist
es nötig, die Prüflinge unter dem Taststift, z. B. unter dem elektrischen Taststift,
etwas zu drehen oder zu verschieben, wobei in einem bestimmten Zeitabschnitt die
Minimalabmessung und in einem anderen Zeitabschnitt die
Maximalabmessung
des Prüflings gemessen werden.
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Diese Erscheinung ist bei der Lösung der elektrischen Kreise der erfindungsgemäßen
Schaltungsanordnung ausgenutzt worden. Die Abmessungswerte des Prüflings werden
auf analoge Größen der elektrischen Spannung übergeführt.
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Es kann zweckmäßig sein, daß an den Kreis der Kondensatoren und des
ersten Gleichrichters oder des zweiten Gleichrichters ein dritter Gleichrichter
angeschlossen ist, der diesen Kreis zur Ermittlung der Maximalspannung und der Minimalspannung
unterteilt. Hierdurch kann ein Teil des Meßzyklus, der zur Ermittlung des Maximalwertes
der Spannung Umax notwendig ist, zu gleicher Zeit mit dem anderen Teil des Meßzyklus
ausgeführt werden.
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Es kann auch vorteilhaft sein, daß an den Kreis ein dritter Kondensator
mit Umschaltkontakten angeschlossen ist, die den dritten Kondensator umschalten.
Dieser Kondensator erleichtert die Messung und deren Auswertung.
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Wird an den Ausführungsklemmen der zweifache Wert der Mittelspannung
erhalten, so ist es zur Vereinfachung der Auswertung zweckmäßig, daß an den Kreis
ein Spannungsteiler angeschlossen ist. Ist dieser Spannungsteiler im Verhältnis
2:1 geteilt, so wird am Ausgang die gewünschte Mittelspannung erscheinen.
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Das Wesen der vorliegenden Erfindung ist an einem in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen F i g. 1 a und 1 b
ein grundsätzliches Schema, F i g. 2 ein Schaltschema mit selbständigem Ladekreis
des Kondensators, das die Auswertung der Größen und Abweichungen nach Beendigung
des Meßzyklus ermöglicht.
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In der Schaltung der Fig. la ist der elektrische Kreis im wesentlichen
durch zwei Kondensatoren 1 und 2, zwei Gleichrichter 4 und 5 sowie die Umschalter
11, 12, 21, 22 gebildet. In der ersten Phase des Meßzyklus werden beide Kondensatoren
1 und 2 über den ersten Gleichrichter 4. mit einer Eingangsspannung u,, welche einer
der zu messenden mechanischen Momentangröße proportional ist, geladen. Sobald das
Spannungsmaximum der Eingangsspannung Uv erreicht ist - wenn z. B. unter dem Taststift
des Meßwertgebers die Maximalabmessung eines Prüflings liegt wird der Kondensator
durch Umschalten der Umschalterll, 12 abgeschaltet, und in den Kreis des anderen
Kondensators wird ein zweiter Gleichrichter 5 eingeschaltet. Beim Abfall der Eingangsspannung
Uv hinter dem Maximum entlädt sich nun der Kondensator 2 über den zweiten Gleichrichter
5 auf die Größe des momentanen Spannungswertes. Die Minimalspannung Umin beim Durchgang
der Minimalabmessung des Prüflings unter dem Taststift wird erreicht, wobei nach
Durchlaufen dieses Minimums eine wiederholte Aufladung des Kondensators auf einen
höheren Spannungswert verhindert wird, und zwar durch den zweiten Gleichrichter
5.
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Die Spannung des Kondensators 2 nach Beendigung dieses zweiten Meßzyklus
ist die Minimalspannung der gemessenen Eingangsspannung. Nach beendetem Meßzyklus
kann die Auswertung der Minimalspannung Umin oder der Maximalspannung Umax vorgenommen
werden. Die Spannungswerte der beiden Kondensatoren 1 und 2 lassen sich zur Feststellung
der Differenzspannung UO durch den Unterschied Umax - Umin heranziehen. Diese Differenzspan-
nung
UO ist bei der Anwendung zur Auswertung von Messungen von Wälzlagerteilen proportional
der Größe der Abweichung der geometrischen Form.
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Wird in der Schaltungsanordnung der Kondensat 2 und der Kondensator
1 in einem Schaltkreis mit Hilfe der Umschalter so angeordnet, daß sich die beiden
Spannungen Umin und Umax addieren, wozu man entweder die Umschalter 21, 22 oder
ein Relais oder ähnliches verwenden kann, dann erhält man als Ausgangsspannung das
Doppelte der Mittelspannung Us.
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Die Schaltung der Fig. lb unterscheidet sich im -wesentlichen von
der Schaltung der F i g. 1 a dadurch, daß der erste Gleichrichter 4 sowohl für die
Ladung der Kondensatoren 1 und 2 als auch für die Einstellung der Spannung auf dem
Kondensator 2 auf den Wert der Minimalspannung Umin mit Hilfe der Umschalterl4,
15 nach funktioneller Umkehrung der Funktion des Gleichrichters 4 benutzt wird.
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Die Schaltung der Fig.2 ist dadurch gegenüber den Schaltungen der
F i g. 1 erweitert, daß der Ladekreis des Kondensators 2 durch die Einreihung eines
weiteren Gleichrichters 6 selbständig gemacht ist. Dadurch wird ein Teil des Zyklus,
der zur Ermittlung des Maximalwertes der Spannung Umax notwendig ist, gleichzeitig
mit dem zweiten Teil des Zyklus ausgeführt. Unmittelbar nach Ladung der Kondensatoren
1, 2 auf eine Spannung, deren Größe in den Grenzen von Umin bis Umax liegt, wird
der Gleichrichter 5 in den Kreis eingeschaltet, und es wird die gleichzeitige Ermittlung
von Umin und Umax vorgenommen. Die gleiche Ermittlung kann auch mit Hilfe eines
einzigen Gleichrichters erzielt werden, der durch die Umschaltung der Kontakte funktionell
umgekehrt wird. Durch die beschriebene Schaltung wird die Zeit eingespart, die durch
das Suchen des Maximalwertes der Spannung Umax entsteht.
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Zur Auswertung der Werte Uns und Uv oder Umax und Umin nach Beendigung
der Messung wird ein weiterer Kondensator 3 in den Kreis der beiden Kondensatoren
1, 2 eingeschaltet. Die Differenzspannung UO, die auf dem Kondensator 3 entsteht,
wird selbständig mit Hilfe der Umschalter 31, 32 durch ein Anzeigegerät ausgewertet.
Der Mittelwert der Spannung U wird auf die gleiche Weise durch Addieren der Maximalspannung
Umax und der Minimalspannung Umin ermittelt. An die Ausführungsklemmen 7, 8 zur
Auswertung des Zweifachen der Mittelspannung U5 ist ein Spannungsteiler 9 angeschlossen,
der die Mittelspannung Uns in zwei Hälften teilt.
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Alle Spannungen U5, UmaX, Umin oder die Summen der Spannungen Umax
+ Umin und eventuell deren Zweifache können mit Hilfe bekannter Vorrichtungen gemessen
und ausgewertet werden, wie z. B.
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Elektronenröhrenvoltmeter mit Skala, die in zugehörigen Einheiten
der gemessenen Größe geeicht sind, weiter können verschiedene Sortier- und Registriergeräte
u. ä. betätigt werden. Außerdem kann die beschriebene Vorrichtung in jedes Meßverfahren
eingeschaltet werden, und es können die Maximal-, Minimal und Mittelgrößen sowohl
der elektrischen wie auch analogen anderer Größen ausgewertet werden.