DE2639040A1 - Automatisches vermessungstechnisches messgeraet fuer die praezise ermittlung von laengenaenderungen - Google Patents

Description

• Automatisches vermessungstechnisches Meßgerät fUr die
• präzise Ermittlung von Längenänderungen Die Erfindung bezieht sich auf eine automatische Meneinrichtung uur präzisen Ermittlung geringer-LängenEnderungen an größeren Bauwerken oder Bauwerksteflen,-insbesondere zur Überwachung von Maschinen großer Kraftwerkseinheiten in Kombination mit hydrostatischen Meßeinrichtungen.
• Die Feststellung von Maßabweichungen großer Bauwerke infolge Lageveränderungen durch Temperatur, Setzung oder dergl. erfolgt in der Regel durch gespannte Drähte, Bänder, Stäbe oder Rohre aus-einem weitgehend -temperaturunempfindlichen Material (z.B. Invarstahl), wobei das eine Ende am Bauwerk fest angebracht ist, während am anderen Ende die Naßveränderung durch wiederholtes Ablesen einer ebenfalls am Bauwerk befestigten mechanischen Vorrichtung (z.B. Noniusmaßstab) oder einer elektrischen Einrichtung (z.B. induktiver Weggeber) abgegriffen wird.
• Während sich die mechanischen Vorrichtungen für eine Fernübertragung nicht eignen, ist die bisher meist übliche Art der Ermittlung der Differenzwerte auf elektrischem Wege mittels induktiver Weggeber nicht unproblematisch. So ist z.B. der lineare Meßbereich dieser Weggeber auf ein geringes Maß beschränkt. Weiter ist die Fernübertragung mit der Möglichkeit einer Reihe von Fehlereinflüssen behaftet, da bei der erforderlichen Meßgenauigkeit jede geringfügige Widerstandsänderung der meist langen Leitungen für die Fernübertragung (z.B. schlechte Lötstellen) oder eine induktive Beeinflussung, wie sie in Kraftwerksbereichen häufig auftritt, einen Meßfehler bewirkt.
• Auch andere denkbare Vorrichtungen, bei denen z.B. über einen optischen Umweg elektrische Impulse erzeugt werden (wie nach Patentschrift Nr. 2145197 und 2264658) sind für die Praxis nicht geeignet.
• Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um eine Vorrichtung, bei der Längenveränderungen mit entsprechender Meßanordnung (kombiniert mit einem Invardraht, o.ä.) zuverlässig im Bereich einiger 1/100 mm durch Ferbertragung ermittelt werden können, wobei auch eine Kontrolle vor Ort möglich ist.
• Diese Erfindung besteht aus einer Mikrometerschraubspindel, die durch einen Schrittmotor angetrieben wird. Mit dieser Mikrometerspindel wird der Abstand von einer festgelegten Nullstellung bis zu einem Kontaktschalter am Heizdraht (Invardraht) abgegriffen. Da jedem Schritt des Motors ein bestimmter Vorschub der Spindel entsprichtkann aus der benötigten Zahl der Schrittimpulse direkt die Länge des abgegriffenen Bereiches abgeleitet werden.
• Ändert sich nun die Lage des am Invardraht befestigten Kontaktschalters aufgrund einer Veränderung des Bauwerks, so entspricht die Differenz der bei einer neuerlichen Messung benötigten Impulszahl mit der Impulszahl der ersten Messung genau der Längenveränderung.
• Die Mlkrometervorrichtung kann auch allein (ohne eßdraht) verwendet werden, wenn Ab stand sveränderungen von nahe beieinanderliegenden Bauwerks- oder Maschinenteilen ermittelt werden sollen. Der Kontakt für die messung wird dann statt-am Invardrhat unmittelbar am anderen Bauwerks- bzw. Maschinenteil befestigt.
• Wird diese Vorrichtung gemeinsam mit einer hydrostatischen Meßeinrichtung eingesetzt, die auf der Basis der Abtastung der Flü,ssigkeitsoberfläche mit einer mit einem Schrittmotor gesteuerten Mikrometereinrichtung arbeitet, so kann bei Verwendung gleiche Maßeinheiten durch eine entsprechende Schaltung die vom hydrostatischen System ermittelte Impulszahl mit der Impulszahl der hier beschriebenen Meßvorrichtung addiert werden. Auf diese \\eise können Höhenveränderungen verschiedener Bauserksteile, bezogen auf einen gemeinsamen Horizont in digitaler Form ermittelt und ausgegeben werden. Dies ist z.B. bei Maschinentischen von besonderer Bedeutung.
• Die aus der Messung resultierenden Impulse können auch über eine entsprechende Schaltung zur Regelung und Selbstjustierung von Vorrichtungen der Industrie und Forschung (z.B. Maschinen, Fertigungsanlagen und Experimentiervorrichisungen) mittels Schrittmotorsteuerung verwendet werden.
• Die Vorteile dieser Erfindung sind darin zu sehen, daß bei dieser Lösung neben einer hohen Meßgenauigkeit die Fernübertragung der Schrittimpulse weitgehend unprosiematisch gegenüber Analogwerten (z.B. induktive Weggeber) ist. Ferner kann der Meßbereich um ein Vielfaches gegenüber den induktiven Tleggebern erhöht werden, da nur eire entsprechende längere Mikrometerschraube eingesetzt werden muß. Durch die ablesbare Mikrometereinrichtung kann jedes Meßergebnis vor Ort überprüft werden. Es kann jedoch an Stelle des Mikrometers auch eine einfache Schraubspindel entsprechender Genauigkeit verwendet werden, wenn eine Kontrolle nicht möglich oder nicht notwendig ist.
• Ausführungsbeispiel (s. Zeichnung): Xiit dem Ein - Befehl bewegt der Schrittmotor (1) über die Mikrometerschraube (2) den Kontakthebel (3) von der durch den Endschalter (4) festgelegten Nullstellung nach abwärts, bis er den Schalter (5), der an einem mit Gewicht (6) beschwerten Invardraht (7) befestigt ist, betätigt. Dieser Schalter (5) unterbricht die Stromzufuhr zum Schrittmotor (1). Die für die Laufzeit des Schrittmotores benötigte Impulszahl entspricht damit einem bestimmten Vorschub der Mikrometerschraube. Wählt man einen Schrittmotor mit einer Schrittzahl von 100 pro Umdrehung und eine Mikrometerschraube mit einer Ganghöhe von 1 mm pro Umdrehung, so entspricht ein Impuls einem Vorschub von 1/100 mm. Nach Aufzeichnung des Meßergebnisses wird durch eine entsprechende Schaltung mit Drehrichtungsumkehr des Motores die Vorrichtung automatisch in Nullstellung zurückgebracht. Ändert sich die Länge des Berkes und damit die Lage des am Invardrhat (7) befestigten Schalters (5), so ergibt die Differenz der Impulse eines neuen Meßvorganges mit der Impulszahl der vorhergehenden Messung ein genaues Maß der Längnaerrrn.
• Die Meßergebnisse können jeweils über die Impulszählung mit einem Digitalzähler, Drucker oder Schreiber ausgegeben und zusätzlich an der Mikrometerschraube vor Ort überprüft werden.

Claims (5)

1. PatentansprUche: u Meßeinrichtung zur präzisen Ermittlung geringer knderungen von beliebig im Raum liegenden Strecken an größeren B'-'uwerken oder B.auwerksteilen, insbesondere zur Überwachung von Maschinentischen großer Kraftwerkseinheiten in Kombination mit hydrostatischen Meßeinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer aus einem Invardraht o.ä. und einer Mikrometervorrichtung bestehenden Meßanordnung die Mikrometerschraube von einem Schrittmotor angetrieben wird, wobei die fUr den Antrieb benötigte Anzahlder Schrittimpulse einem bestimmten Vorschub entsprechen und damit aus der Jeweils notwendigen Anzahl der Impulse von einer Nullstellung bis zu einem am Invardraht befestigten Kontakt unmittelbar die jeweilige Länge der Nikrometereinrichtung abgeleitet werden kann.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß zur Kontrolle der Messung aus der Impulszählung der jeweilige Längenwert auch unmittelbar an der Mikrometereinrichtung abgelesen werden kann.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung von Abstandsveränderungen bei Bauwerks- und Maschinenteilen mit geringem Abstand nur die Mikrometervorrichtung eingesetzt wird, wobei der Meßkontakt anstelle der Befestigung am Invardraht unmittelbar am anderen Bauwerks- bzw.

   Maschinenteil angebracht ist.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Kombination der Meßeinrichtung mit einem hydrostatischen Meßsystem, das auf der Basis der Abtastung der Flüssigkeitsoberfläche mit einer von Schrittmotoren gesteuerten Mikrometereinrichtung arbeitet, bei Verwendung gleicher Meßeinheiten durch eine entsprechende Schaltung die Impulszahlen beider Meßsysteme addiert werden, so daß Höhenveränderungen verschiedener Bauwerksteile bezogen auf einen gemeinsamen Horizont unmittelbar als digitale Impulswerte ermittelt werden können.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die aus der Messung resultierenden Impulse über eine entsprechende Schaltung zur Regelung und Selbstjustierung von Vorrichtungen mittels Schrittmotorsteuerung verwendet werden.