DE1602972B2 - Einrichtung zum pneumatischen messen kleiner laengenaenderungen, beispielsweise der massaenderung eines werkstueckes - Google Patents

Description

50 dem den Meßdruck aufnehmenden Balg eine Vergrößerung des linearen Bereichs des Staudruck-Fühlers erzielbar ist, wird der Meßbereich mit strenger Linearität zwischen Abstands- und Druckänderungen wesentlich vergrößert. Durch die Paral-55 lelführung der Meßdüse mittels der Meßfedern wer-

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum pneu- den Lagerreibung aufweisende Gelenke vermieden matischen Messen kleiner Längenänderungen mit und die Einrichtung weiter vereinfacht. Sie zeichnet Hilfe eines Weg-Druckwandlers, dessen über eine sich also durch einfachen und robusten Aufbau sowie Druckkaskade gespeiste Meßdüse parallel geführt und hohe Meßgenauigkeit bei großer Zuverlässigkeit und dessen durch die Längenänderungen veränderbarer 60 Robustheit aus.

Meßdruck der Kraft eines den Meßbereich vorgeben- Es ist zwar bekannt, die Meßdüse eines pneumati-

den federnden Elementes entgegengeschaltet ist. sehen Meßgerätes mittels zweier Federn parallel zu

Solche Einrichtungen haben den Zweck, Bewegun- führen, vgl.Patentschrift Nr. 63 887 des Amtes für gen oder Längenänderungen, beispielsweise die Meß- Erfindungs- und Patentwesen in Ost-Berlin. Diese änderungen eines Werkstückes bis etwa 200 μ durch 65 Federn sind jedoch keine dem sich ändernden Staueinen der jeweiligen Längenänderung proportionalen druck entgegengeschalteten Meßfedern, sondern diepneumatischen Druck darzustellen. nen allein der Unterstützung einer die Meßdüse tra-

Bei einer bekannten Einrichtung dieser Art ist das genden Membran, an deren einer Seite der Staudruck

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der Meßdüse und an deren anderer Seite ein dem Die Zuluft wird über eine Vordrossel 9 und eine

Staudruck entgegengeschalteter Vergleichsdruck an- bewegliche Leitung 10 zu einer Düse 11 geleitet, die greift. starr mit dem beweglichen Rahmen 3 verbunden ist.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist Der sich zwischen Vordrossel 9 und Düse 11 eindie Meßdüse in einem den Balg tragenden Rahmen 5 stellende Kaskadendruck, also der sich in der durch starr befestigt, der mittels der Blattfedern in einem die Leitung 10 gebildeten Druckkammer einstellende Grundkörper gelagert ist. Staudruck, wird durch eine Leitung 12 zu einem Ver_r

Zur Feineinstellung des Proportionalitätsfaktors stärker 13 mit vorzugsweise linearer Kennlinie geist gemäß der Erfindung den Blattfedern eine dritte führt, von wo er — verstärkt — durch ein Rohr 14 Feder zugeordnet, die mit ihrem einen Ende fest am io mit dem Faltenbalg 1 und einem Manometer 15 in Grundkörper eingespannt ist, während das andere Verbindung steht. Eine Leitung 16 führt zu den hier Ende über eine Schraub-Schlitz-Verbindung justier- nicht dargestellten Abschlußgliedern, wie Schreiber, bar mit dem die Meßdüse tragenden Rahmen ver- Drucker, Sortiervorrichtungen, Werkzeugträger, Regbunden ist. ler oder ähnliche Einrichtungen.

Zur Vergrößerung des Meßbereichs ist nach einer 15 Die Wirkungsweise ist folgende. Wird ein zu mesanderen Ausführungsform der Erfindung der wegab- sendes Werkstück 17 der Düse 11 genähert, so wird tastende Teil eine Tastplatte, die über eine Feder mit der aus der Düse ausströmende Luftstrom gedrosselt einer parallelgeführten Prallplatte verbunden ist, der und dadurch der Stau- oder Kaskadendruck erhöht, die Meßdüse gegenübersteht. Dieser höhere Druck, durch den Verstärker 13 linear

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfin- 20 verstärkt, wirkt in dem Faltenbalg 1 und bewegt den dung ist der wegabtastende Teil ein parallelgeführter Rahmen 3 entgegen der Kraft der Meßfedern 4 und 5 Taststift, der eine mit der Meßdüse zusammenwir- in bezug auf F i g. 1 nach oben. Die Düse 11, die mit kende Prallplatte beaufschlagt. dem Rahmen 3 fest verbunden ist, entfernt sich von

Zum Zwecke der Meßbereichsänderung sind die dem zu messenden Werkstück, die Drosselwirkung als Meßfedern dienenden Blattfedern auswechselbar 35 der Düse 11 verringert sich, und der Kaskadendruck ausgebildet. Sie sind so zu bemessen, daß ihre Durch- geht wieder etwas zurück, bis sich Gleichgewicht zwibiegung erheblich größer als der zur Einstellung des sehen der Kraft der Meßfedern und der Kraft des Stau- oder Kaskadendruckes erforderliche Steuerweg Faltenbalges, die vom Kaskadendruck verursacht ist. wird, einstellt. Auf diese Weise wird die Bewegung

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Einrichtung sind 30 der Düse 11, verursacht durch die Längenänderung außer sehr kleinen Bewegungen oder Lageänderun- des zu messenden Werkstückes, von der Durchbiegen auch Dehnungen als Funktion von Kräften oder gung der Meßfedern abgebildet, deren Kraft von dem von Temperaturen meßbar; es sind darüber hinaus Luftdruck im Faltenbalg 1 und damit vom ausgehenauch Auftriebsmessungen oder Messungen der Vo- den Steuerdruck, also dem Ausgangsluftdruck, abgelumenänderungen flüssigkeitsgefüllter Federrohre 35 wogen wird,
u. ä. möglich. Bei diesem Meßwerk oder Meßgerät tastet die

Alles Nähere über die Erfindung ergibt sich aus offene Düse das zu messende Werkstück ab. Es wird der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit also berührungslos gemessen.

der Zeichnung, auf der drei Ausführungsbeispiele In F i g. 2 ist eine Anordnung des Meßgerätes mit

mehr oder minder schematisch dargestellt sind. Im 40 Düse und einer zusätzlichen Prallplatte und außereinzelnen zeigt dem eine Anordnung zur Erweiterung des Meßberei-

F i g. 1 eine erste Ausführungsform eines Meß- ches durch eine Federübersetzung gezeigt. Der FaI-werkes zur pneumatischen Ermittlung einer Meß- tenbalg 1, der Grundkörper 2, der bewegliche Rahoder Längenänderung mit beweglicher Düse, men 3 mit der Düse 11 und die nicht gezeichneten

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform des Meßwer- 45 Teile entsprechen der in Fig. 1 gezeigten Anordkes gemäß F i g. 1, bei dem der Düse eine Prallplatte nung. Darüber hinaus ist eine Prallplatte 18 federnd vorgeschaltet ist, und am Grundkörper 2 befestigt und gegenüber der Düse

F i g. 3 eine dritte Ausführungsform des Meßwer- 11 angeordnet. Eine zusätzliche Feder 19 stützt sich kes gemäß F i g. 1 mit einer über einen Taststift be- gegen die Prallplatte 18 ab und ist durch ein am weglichen Prallplatte. 50 Grundkörper 2 befestigtes Federband 20 geführt, wel-

BeiderinFig. 1 dargestellten ersten Ausführungs- ches eine Tastplatte 21 aufweist. Die Bewegung der form der Erfindung ist ein Faltenbalg 1 so zwischen Tastplatte 21 und damit der Meßbereich ist um das einem Grundkörper 2 und einem beweglichen Rah- Verhältnis Federsteife der Prallplatte zur Steife der men 3 angeordnet, daß eine Druckerhöhung in dem Zusatzfeder 19 vergrößert.

Faltenbalg den beweglichen Rahmen 3 in bezug auf 55 Es kann aber auch, wie ein weiteres Beispiel zeigt, Fig. 1 nach oben bewegt. Der Rahmen 3 ist durch ein besonderer Taststift22 zum Messen vorgesehen Federn4 und 5 parallelbeweglich mit dem Grund- sein; vgl. Fig. 3. Die Anordnung von Faltenbalg 1, körper verbunden. Grundkörper 2, Rahmen 3, Düse 11 und aller nicht

Die Federn4 und 5 sind gleichzeitig die Meßfe- gezeigter Teile ist dieselbe, wie sie in Fig. 1 dargedern und so bemessen, daß ihre Durchbiegung erheb- 60 stellt ist. Der Taststift 22 ist vermittels Federbänder lieh größer als der zur Einstellung des noch zu be- 23 und 24 parallelbeweglich zum Rahmen 3 geführt, schreibenden Stau- oder Kaskadendruckes erforder- Die Düse 11 ist starr und eine Prallplatte 25 durch liehe Steuerweg ist. Zur Justierung, also zur genauen eine Blattfeder 26 beweglich mit dem beweglichen Einstellung des Proportionalitätsfaktors, ist eine im Rahmen 3 verbunden.

Grundkörper 2 befestigte Hilfsfeder 6 vorgesehen, 65 Die Arbeitsweise ist ähnlich wie für Fig. 1 bederen wirksame Länge und damit deren Federsteife schrieben mit der Maßgabe, daß der Taststift 22 vom durch Verschieben einer Schraube 7 in einem zu messenden Werkstück 17 gegen die Prallplatte 25 Schlitz 8 im Rahmen 3 verändert werden kann. und diese wieder gegen die Düse 11 gedrückt wird.

Dadurch ergibt sich eine Hebelübersetzung zwischen der Bewegung des Taststiftes 22 und der Bewegung der Prallplatte 25 in bezug auf die Düse 11. Durch diese Übersetzung wird die Meßgenauigkeit noch erhöht, denn die Bewegungen des Taststiftes 22, die zur Steuerung des Spaltes zwischen der Düse 11 und der Prallplatte 25 notwendig sind, werden verkleinert. Ebenso werden dadurch ungünstige Einflüsse, wie z. B. Verschmutzen oder Verkrusten der Düsenmündung, auf die Meßgenauigkeit herabgesetzt.

Bei allen Ausführungsbeispielen der Erfindung können die Meßfedern 4 und 5 oder eine von ihnen zum Ändern des Meßbereiches austauschbar ausgebildet sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1 2 den Meßbereich vorgebende federnde Element eine Patentansprüche: sogenannte Kapselfeder und ist die Meßdüse mit Hilfe eines Parallelogrammgestänges parallel ge-

1. Einrichtung zum pneumatischen Messen führt, vgl. die britische Patentschrift 824 847.
kleiner Längenänderungen mit Hilfe eines Weg- 5 Da bei Kapselfedern keine Proportionalität zwi-Druckwandlers, dessen über eine Druckkaskade sehen dem jeweiligen Innendruck und der zugehörigespeiste Meßdüse parallel geführt und dessen gen Längenänderung besteht, wird der bei sogenanndurch die Längenänderungen veränderbarer Meß- ten Stau-Druckfühlern nur sehr geringe Bereich der druck der Kraft eines den Meßbereich vorgeben- Proportionalität zwischen Änderungen des Abstandes den federnden Elementes entgegengeschaltet ist, io zwischen Meßdüse und Prüfling und Druckänderundadurch gekennzeichnet, daß das fe- gen weiter eingeengt. Ferner wirkt sich die bei einem demde Element aus zwei die Meßdüse (11) Parallelogrammgestänge vorhandene Reibung ebenparallel führenden, eine mit dem Weg linear zu- falls ungünstig aus.

nehmende Meßkraft liefernden Blattfedern (4, 5) Der eine Längenänderung darstellende Ausgangsbesteht, daß der den Meßdruck aufnehmende 15 luftdruck ist daher lediglich für sehr geringe Abwei-BaIg (1) rückwirkungsarm ausgebildet und daß in chungen von einem Sollmaß diesen Abweichungen die Verbindung (12) zwischen Druckkaskade und proportional, so daß im Falle der Verwendung der Balg ein pneumatischer Druckverstärker (13) mit Ausgangsluftdrücke für Zwecke der Steuerung oder linearer Kennlinie geschaltet ist. Regelung nach dem sogenannten Nullverfahren zu

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- 20 arbeiten wäre.

kennzeichnet, daß die Meßdüse (11) in einem den Die Anwendung innerhalb digitaler Steuerungen

Balg (1) tragenden Rahmen (3) starr befestigt ist, von pneumatische Stellglieder aufweisenden Werk-

der mittels der Blattfedern (4, 5) in einem Grund- zeugmaschinen, bei denen die jeweilige Größe des

körper (2) gelagert ist. Luftdruckes ein Maß für die jeweilige Position des

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, 25 Werkzeuges ist, oder z. B. beim Sortieren von beardadurch gekennzeichnet, daß den Blattfedern beiteten Werkstücken, deren Abmessungen im Ver-(4, 5) eine dritte Feder (6) zugeordnet ist, die mit hältnis zur zugelassenen Toleranz weit verschieden ihrem einen Ende fest am Grundkörper (2) ein- sind, ist nicht möglich.

gespannt ist, während das andere Ende über eine Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei

Schraub-Schlitz-Verbindung (7,8) justierbar mit 30 einer Einrichtung der eingangs genannten Art die

dem die Meßdüse (11) tragenden Rahmen (3) ver- Proportionalität zwischen den Änderungen des Ab-

bunden ist. Standes zwischen Meßdüse und Prüfling und den zu-

4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, gehörigen Druckänderungen zu verbessern, um damit dadurch gekennzeichnet, daß der wegabtastende die Meßgenauigkeit und den Meßbereich zu ver-Teil eine Tastplatte (21) ist, die über eine Feder 35 großem.

(19) mit einer parallelgeführten Prallplatte (18) Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch

verbunden ist, der die Meßdüse (11) gegenüber- gelöst, daß das federnde Element des Druckwandlers

steht. aus zwei die Meßdüse parallel führenden, eine mit

5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dem Weg linear zunehmende Meßkraft liefernden dadurch gekennzeichnet, daß der wegabtastende 40 Blattfedern besteht, daß der den Meßdruck aufneh-Teil ein parallelgeführter Taststift (22) ist, der mende Balg rückwirkungsarm ausgebildet und daß in eine mit der Meßdüse (11) zusammenwirkende die Verbindung zwischen Druckkaskade und Balg ein Prallplatte (26) beaufschlagt. pneumatischer Druckverstärker mit linearer Kenn-

6. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, linie geschaltet ist.

dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern 45 Da nunmehr die Federkraft im wesentlichen von (4,5) auswechselbar ausgebildet sind. gesonderten Meßfedern aufgebracht wird, ist mit

hoher Genauigkeit Proportionalität zwischen Federweg und Federkraft erzielbar; da ferner durch den Druckverstärker zwischen der Druckkaskade und