DE1548766A1 - Einrichtung zur Erzeugung eines Vergleichsmasses fuer elektronische Laengenmessgeraete - Google Patents

Description

• Einrichtung zur Erzeugung eines Vergleichsmaßes für elektronische Längenmeßgeräte Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erzeugung eines Vergleichma#es für elektronische Längenme#geräte, die mit einem elektrischen Feinstlängenmeßtaster ausgestattet ist.
• Dieser Längenmeßtaster ist im allgemeinen an einem Meßstander eingespannt. Er berührt mit seinem beweglichen Tastbolzen das zu prüfende Werkstück, wobei er dessen Istmaß ermittelt.
• Die Messung erfolgt dadurch, daß der Tastbolzen auf einen elektromechanischen Wandler einwirkte der eine der Höhenlage des Tastbolzens proportionale elektrische Me#grö#e, im allgeminen eine Wechselspannung, erzeugt, die in einem anschlie#enden Me#verstärker verstärkt und an dessen Ausgan@ zur Anzeige gebracht wind.
• Un eine möglichst genaue Längenmessung bei hoher Vergrößerung zu. errelchen, wird nicht das gesamte Istma# von null bis zum En (lwert des Istmaßes von dem Tastbolzen erfaßt, sondern es wird d Tastbolzen auf ein körperliches Vergleichsstuok, ein sog. Endmaß, eingestellt, dessen Länge dem Sollma# des zu prüfenden Werkstückes entspricht.
• DLe Längenmeßgeräte zeigen infolgedessen unmittelbar die Differenz zwischen dem Soll- und Istma# an.
• Die Bereitstellung körperlicher Vergleichsstücke, die entweder genau oder zumindest annähernd dem Solma# entsprechen, ist nicht nur mit besonderen Kosten verbunden, sondern bewirkt auch eine Erschwernis und Verzögerung belm Messen, vor allem dann, wenn diese Sollmaße nur in großeren Stufungen vorhanden sind, wie dies vor allem bei Bohrungsmessungen der Fall ist.
• Gegenstand der Erfindung ist, diesem Mangel abzuhelfen und statt eines körperlichen Sollmaßes ein elektrisches Sollmaß zu verwirklichen, das sich bequem und schnell variieren lä#t, dabei aber konstant und von hoher Genauigkeit ist.
• Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daiR einer durch einen bestimmten Tasterhub erzeugtenMeßwechselspannungeinedieserMeßwechselspannung dem Betrage nach gleiche, aber in der Phase um 10XO verschobene Me#wechselspannung überlagert wird.
• Die Abbildung zeigt die prinzipielle Schaltung dieses Gerätes. Es enthält einen Längenme#fühler 1, der hier als Differential-Transformator-Fühler gezeichnet ist. Selbstverständlich sind auch andere Ausführungsformen der rleßfiihler für die vorliegenden Zwecke geeignete sofern sie nach dem Trägerfrequenzverfahren arbeiten, wie zum Beispiel Langenme#fühler in halbbrückenschaltung, auf induktiver oder kapazitiver Grundlage beruhend, oder mit Dehnungsme#streifen ausgestattet.
• Dieser Meßfühler 1 wird von einem Oszillator 2 gespeist. Der Ausgang des Meßfühlers l wird an den Eingang E 1 eines addierenden Verstärkers 4 geschaltet, ferner wird vom Ausgang des Oszillators über eln die Phase schiebendes Glied-hier ein Potentiometer P-in Verbindung mit einem Transformator Ü - die Oszillatorspannung auf eine Widerstandsbrücke 3 gegeben. Ein Brückenzwelg, z. B. R1, R2, ist In der Mitte geerdet.
• Der zwelte Brückenzweig besteht aus einer beliebigen Zahl von Widerstanden (z. B. R3 bis ho).
• Die Wechselspannung an den einseinen Widerständen kann mit einem- . vielstufisen Schalter S abgegriffen und auf den Eingang E2 des addierenden Verstärkers 4 gegeben werden. An den Ausgang des addierenden Verstärkers 4 wird ein an sich bekannter Verstärker 5 geschaltet. Die verstürkten Spannungen werden in einem phasenempfindlichen Gleichrichter 6 gleichgerichtet und mit dem Instrument 7 zur Anzeige gebracht.
• Wenn nun die Spannung, die von cler Widerstandsbrücke in den addierenden Verstärker gelangt, gegenüber der Spannung, die der Me#fürler liefert, die umgekehrte Phasenlage in Betrage aber gleich ist, so erscheint am Ausgang des addierenden Verstärkers die Spannung Null.
• Folglich seigt das Instrument 7 ebenfalls den Wert Null an.
• Die Widerstände der Brücke können so abgestuft werden, da# bei Auslenkung des Funlers um definierte Beträge und bei einer bestimmten S, elluns des Schalters S am Ausgang des addierenden Verstärkers 4 die Spannung Null erscheint. Mit dem Potentiometer P, kann ein einmaliger Feinabgleich erfolgen. Um diesen elektrisch eingestellten Nullpunkt herum kann man nun wieder mit höchster Empfindlichkeit messen.
• Die Stellungen des Schalters 3 können genau in "Mikrometer", "Millimeter" usw. geeicht werden und geben an, um welche Beträge der elektrische Nullpunkt der Anzeige von dem Nullpunkt des Me#fünlers abwsicht.
• Selbstverständlich kann die Widerstandskette der Erücke auch durch ein Potentiometer mit guter Linearität ersetzt werden. Deren Einstellung ist abe@ weni@er genau zu reproduzieren als die eines Spannungsteilers. Zweckmäßig wird erfindungs gemäß dieser Spamnt @@-teiler dekadisch ausgefülut, so daß die Nullpunktverschiebung um sehr fein gestufte Me#berciche errolgen kann.
• Es ist selbstverständlich bekannt, da# schon bisher der Nullpunkt um gewisse Beträge verschoben werden konnte, indern beispielsweise die Eingangsbrücke des Träger-Frequenz-Verstärkers verstimmt, oder gegen die Ausgangsspannung des Träger-Frequenz-Verstärkers eine Gegenspannung geschaltet wurde.
• Alle diese Einrichtungen ließen aber nur eine Verschiebung des Instrumenten-Nullpunktes um einen sehr geringen Betrag zu.
• Außerdem konnte man die Verstellung des Spannungsteilers nicht so exakt vornehmen, daß er stets reproduzierbar auf Bruchteile eines Millimeters eingestellt werden konnte.
• Erst die Erfindung, deren hier dargestellte Ausführung beispielhaft ist, ermöglicht es, diese Nullpunktverschiebung so reproduzierbar und exakt zu machen, daB sie mindestens der Genauigkeit entsprechen, mit der bisher die Nullpunktverschiebungen mittels mechanisclier Einriciltungen und mit Hilfe von Endam#en, Einstellmaßen usw. vorgenommen wurden.
• Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der Spannungsteiler, wenn er als Drehwiderstand ausgebildet ist, motoriscl solange verstellt wird, bis das Anzeigeiustrument Null anzeigt, wobei durch eine an sich bekannte Nachlaufsteuerung der Motorantrieb ausgeschaltet wird, wenn diese Nullanzeige eri'olgt. Die Verstellung des Drehwiderstände s ist dann dem vom Meßtaster aufgenommenen Meßwert proportional. Der dekadisch gestufte Spannungsteiler kann ebenfalls, und zwar mit Ili-lfe von Relais oder Schrittsohaltern, die durch elektrische Impulse angetrieben werden, bis zum Nullabgleich mit dem aufgenommenen Meßwert verstellt werden, wobei mit Hilfe gleichzeitig verstellter Brallelkontakte die Verstellung des Dekadensclialters digital bzw. numerisch von außen abgegriffen, d. h. abgelesen, werden kann. Es wird also liier nicht der Nullpunkt des Meßwertes s verschoben, sondern es wird der Meßwert selbst kompensiert, wobei aber durch die Nullpunktverschiebung der Meßwert stärker vergröbert und infolgedessen die Kompensation mit erheblich höherer Genauigkeit durchgeführt werden kann.

Claims (1)

1. P a t e n t a n s p r u o h e 1. Einrichtung zur Erzeugung eines Vergleichsma#es für elektronische Längenme#teräte, bei denen ein bestimmter Meßbereich um den gesamten Linearitätsbereich eines MeBtasters verschoben werden soll, und bei denen Meßvorgänge auf induktiver, kapazitiver oder sonstwie geeigneter Grundlage, in Verbindung mit einer Wechselspannung, die von einem Wechselspannungsgeber erzeugt wird, genau durchgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Wechselspannungsgeber (2) erzeugte Wechselspannung sowohl auf das Meßorgan (1), als auch auf ein zweites mit einem eichbaren einstellbaren Spannungsteiler und einer Widerstandsbrücke versehenes Glied (P1, P2, 3, S) gegeben wird, deren einer Brückenzweig (R1, R2) in der Mitte geerdet ist und deren zweiter Brückenzweig aus einer beliebigen Zahl von Widerständen (R3 ... R6) besteht, und da# die von diesem Element gelieferten Spannungen über einen Addierverstärker (4) den, von dem Tastfühler (1) gelieferten Spannungen so aufgeschaltet werden, daß die vom MeßfLihler kommende Spannung um definierte Beträge innerhalb des gesamten Linearitätsbereiches und des Meßfühlers beliebig verschoben wird.

   2. Einrichtung nach Anspruch Ij dadurch gekennzeichnete daß der Spannungsteiler (R3 ... R6) dekadisch gestuft ist.

   3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, da# der Spannungsteiler (R3 ... R6) aus einem Drehwiderstand mit guter Ltnearitat besteht. hier. Einrichtung nach Anspruch l und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehwiderstand mittels eines durch eine bekannte Nachlaufsteuerung regulierten Motors solange verstellt wird, bis die Ausganssspannung des Addierverstärkers (4) zu Null kompensiert ist, und die Verstellung des Drehwiderstandes zur Anzeige des Meßwertes dient.

   5. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dekadisch gestufte Spannungsteiler (3) durch Relais oder elektrisch angetriebene Schrittschalter bis zur Nullkompensation selbsttätig verstellt wird und daß mit Hilfe gleichzeitig verstellter Parallelkontakte die bei der Nullkompensation vorhandene Relals-oder Schrittschalter-Schaltstellung zur numerischen Me#wertanzeige von au#en abgegriffen werden kann.

   6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, da# die Vergrö#erungszahl der Meßeinrichtung (1 bis 7) zur Steigerung der Meßgenauigkeit der Einrichtung im umgekehrten Verhältnis zur Kompensation der Ausgangsspannung des Addierverstärkers erhöht wird.