DE3340298A1

DE3340298A1 - Spanndrahtlineal mit kompensation der materialeigenschaften des spanndrahtsystems

Info

Publication number: DE3340298A1
Application number: DE19833340298
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl.-Phys. DDR 6900 Jena Meister
Original assignee: Jenoptik Jena GmbH
Current assignee: Jenoptik AG
Priority date: 1983-01-31
Filing date: 1983-11-08
Publication date: 1984-08-02
Also published as: GB8402247D0; JPS59151002A; DD213498A1; GB2137355B; CH664013A5; GB2137355A

Description

Spanndrahtlineal mit Kompensation der Materialeigenschaften des Spanndrahtsystems

Die Erfindung betrifft ein Spanndrahtlineal mit Kompensation der Materialeigenschaften des Spanndrahtsystems. Sie umfaßt insbesondere die Kompensation bzw. Beseitigung des Störeinflußes lokaler Schwankungen der magnetischen bzw. elektrischen Materialeigenschaften auf die Systemge— radheit des als Präzisions—G-eradheitsnormal vorgesehenen Spanndrahtlineals.

Aus der DD-PS 139295 ist ein Spanndrahtlineal hoher Genauigkeit bekannt, welches einen Träger umfaßt, in welchem zwischen Halte- und Spannvorrichtungen ein aus einer Vielzahl dünner, paralleler Drähte bestehendes Spanndrahtsystem eingespannt ist und welches Abtastsysteme zur Abtastung des Drahtsystems in seiner Längserstreckung enthält. Es sind ferner Mittel zur Schwingungserregung des Drahtsystems auf dessen Eigenfrequenz vorgesehen. In einer Auswerteeinrichtung werden aus den von den Abtastsystemen gelieferten Meßwerten, welche z.B. induktiv oder kapazitiv das Drahtsystem abtasten, unter Berücksichtigung des Drahtdurchhangs Ebenheits- und Geradheitskennwerte des Prüflings ermittelt.

Bei diesem Spanndrahtlineal werden lediglich der Drahtdurchhang kompensiert und die Drähte durch Entmagnetisierung mit abklingendem Wechselfeld homogenisiert. Die Erfassung der noch verbleibenden örtlichen Schwankungen der Permeabilität /UR des Drahtsystems, die die Messungen ver—

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fälschen können, erfolgt nicht.

Bei der in der Anmeldung WP Go 1B/233748/4 angegebenen Anordnung muß die Differenzanordnung zweier berührungsfreier induktiver Wegaufnehmer so zum Spanndrahtsystem eingestellt werden, daß gewissermaßen der Meßausschlag auf IiIuIl gehalten wird, die Brückenschaltung also nur im auf Diagonal·- spannung "Hull" abgeglichenen Zustand betrieben wird« Das Spanndrahtsystem würde sich dabei in der geometrischen, d.h. von restlichen Δ ,u-Effekten hoch beeinflußten litte zwischen den Stirnflächen der beiden, im allgemeinen nicht identischen Wegaufnehmer (Abtastsysteme) befinden. Es ist jedoch die /1 /u. unabhängige elektrische Mitte längs des Spanndrahtsystems nicht immer in Übereinstimmung mit der geometrischen Mitte zwischen den Wegaufnehmern, was unter anderem auch seine Ursache in gewissen Unsymmetrien im Aufbau der Wegaufnehmer hat.

Es ist der Zweck der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen und die Genauigkeit des Spanndrahtlineals zu erhöhen»

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Spann-* drahtlineal mit einfachen Mitteln den Einfluß örtlicher Unterschiede der magnetischen und elektrischen Drahteigen» s-ohflften auf die Messungen zu kompensieren, ^rfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Spanndrahtlineal mit Kompensation der Materialeigenschaften des Spanndrahtsystems, umfassend einen Rahmen, in welchem in Halte« rungen das Spanndrahtsystem eingespannt ist und welcher in seiner Längserstreckung eine Führung und Stützen besitzt, wobei auf der Führung ein mindestens zwei Abtastsysteme aufnehmender, senkrecht zur Führung beweglicher Träger verschiebbar gelagert ist, an welchem ein die Oberfläche des Meßobjektes abtastender Taster angeordnet ist, und eine mit den Abtastsystemen elektrisch verbundene Auswerteeinrichtung, dadurch gelöst, daß das Spanndrahtsystem eine durch AufmagHetisierung hergestellte, örtlich begrenzte

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permanentmagnetische Markierung umfaßt und daß an die Ab— tastsysteme aufnehmenden Träger ein die Abtastsysteme auf den gegen Permeabilitätssehwankungen invarianten Ort (elektrische Mitte) zwischen den Stirnflächen der Abtastsysteme senkrecht zur Spanndrahtsystemebene einregelndes, vorzugsweise mit einer Trägerfrequenz-Brückenschaltung verbundenes Stellglied angeordnet ist, d.h. auf den Ort, an welchem die permanentmagnetische Markierung meßtechnisch nicht wirksam ist.

Dabei ist es vorteilhaft, daß die Markierung eine impulsartig begrenzte Veränderung der magnetischen Permeabilität des Spanndrahtsystems ist, deren Permeabilität um = 10 % gegenüber dem durch Entmagnetisierung hergestellten Mittelwert der Permeabilität des Drahtsystems verändert ist.

Zur Einstellung der Abtastsysteme auf die elektrische Mitte, d.h. auf den Δ /U_r-invarianten Ort erhält also der die Abtastsysteme aufnehmende Träger ein Stellglied, mit dessen Hilfe die der geometrischen Mitte zwischen den Abtastsystemen zugeordnete Höhe um einen bestimmten Betrag geändert werden kann. Dieser Betrag muß mindestens so groß sein, daß die äußerst mögliche Differenz zwischen geometrischer und elektrischer Mitte ausgeglichen werden kann, und wird bei mehrfachem Überfahren der Markierung an einer Trägerfre— quenz-Brückenschaltung so eingestellt, daß die Markierung weder einen positiven noch einen negativen Ausschlag an einem Registrier- oder Anzeigegerät bewirkt. In dieser eingestellten Grundjustierung des Spanndrahtlineals ist die Prüfung des Meßobjektes weitestgehend frei von α /u -Effekten.

Mit dieser Anordnung ist damit neben dem Einfluß des Drahtdurchhangs und der Ungenauigkeit der den Träger tragenden Führung auch der negative Einfluß der örtlichen Schwankungen der magnetischen Permeabilität des Spanndrahtsystems auf die Meßgenauigkeit des Spanndrahtlineals bei Messungen der Geradheit, Ebenheit und der Oberflächenparameter beseitigt.

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Die Erfindung soll nachstehend an dem in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

Das Spanndrahtlineal umfaßt einen Rahmen 1 mit Führungen 2, auf denen ein Träger 3 verschiebbar gelagert ist. Am Träger 3 sind ein Stellglied 4, Abtastsysteme 5; 6 sowie ein durch einen Taster 7 beeinflußbarer, massearmer, vorzugsweise induktiver Wegaufnehmer 8 angeordnet. Auf dem Rahmen 1 befinden sich Spannanordnungen 9; 10, zwischen denen ein aus vielen dünnen ferromagnetisohen Drähten bestehendes Spanndrahtsystem 11 eingespannt ist, welches von am Rahmen 1 angeordneten Stützen 12; 13 gegenüber dem Meßobjekt gestützt wird. Diese Stützen 12; 13 sind vorteilhaft höhenverstellbar. Das Spanndrahtsystem 11 besitzt eine durch Aufmagnetisierung hergestellte, örtlich begrenzte permanentmagnetische Markierung 21, deren Permeabilität um = 10$ gegenüber dem durch Entmagnetisierung hergestellten Mittelwert der Permeabilität des Drahtsystems 11 verändert ist. Das gesamte Spanndrahtlineal kann mittels Stützelemente 15; 16 auf dem Meßobjekt 14 oder auf einer Unterlage, auf welcher sich das Meßobjekt befindet, ruhen. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, sind die Spulen 5¹ und 6' der das Drahtsystem 11 abtastenden Abtastsysteme 5 und 6 in einer Trägerfrequenz-Brückenschaltung zusammengeschaltet, in deren Brückenkreis ein Trägerfrequenz-Verstärker 17 liegt. In der Brtickenschaltung sind ferner Ab— gleichelemente 18; 19 vorgesehen, mit denen die Meßbrücke abgeglichen und ein mit dem Trägerfrequenz-Verstärker 17 verbundenes Anzeigeinstrument 20 auf "Null" eingestellt werden kann. Vorzugsweise ist der Trägerfrequenz-Verstärker 17 mit dem Verstellsystem 4^f des Stellgliedes 4 verbunden, so daß mit dem Nullabgleich der Brtickenschaltung auch gleichzeitig die elektrische Mitte eingestellt werden kann.

Zur Beseitigung des Einflusses des Restmagnetismus des Spanndrahtsystems auf die Meßgenauigkeit müssen die Abtast-

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systeme 5; 6 auf den gegen Permeabilitätsschwankungen invarianten Ort, d.h. in die elektrische Mitte zwischen den Stirnflächen der Abtastsysteme 5; 6 eingestellt werden. Dazu werden die Abtastsysteme 5; 6 über den Ort der Markierung 21 zyklisch hin- und hergeführt und mittels mindestens eines der Abgleichelemente 18; 19 die Trägerfrequenz-Brückenschaltung so eingestellt, daß die Markierung 21 im Meßergebnis "bzw. am Anzeige instrument 20 weder positivem oder negativem Vorzeichen erscheint. Das Verstell— system 4' des Stellgliedes 4 sorgt automatisch dafür, daß der durch die Abgleichelemente 18: 19 festgelegte Ab.^leichzustand der Brückenschaltung erhalten bleibt und damit bei der Verschiebung der Abtastsysteme 5; 6 längs des Draht— systems 11 lokale /u -Schwankungen im Drahtsystem 11 meßtechr>isch unwirksam bleiben.

In dieser Einstellung werden dann die Messungen am Meßob-3ekt 14 frei vom Einfluß noch vorhandener Permeabilitätsschwankungen ansich bekannter Weise durchgeführt.

Es sei an dieser Stelle erwähnt, daß bei Abtastung, z.B. dünner, nicht ferromagnetisoher, jedoch elektrisch leitfähiger Bänder analoge Verhältnisse für die elektrische örtliche Leitfähigkeit der von den Abtastsystemen verursachten Wirbelströme vorliegen, weiche hier an die Stelle der Permeabilität treten.

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Claims

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Patentansprüche

/ 1 ») Spannlineal mit Kompensation der Materialeigenschafton des Spanndrahtsystems, welches aus ferromagnetische*! Drähten zusammengesetzt ist, umfassend einen Rahmen, in welchem in Halterungen das Spanndrahtsystem eingespannt ist und welcher in seiner Längserstreckung eine Führung und Stützen besitzt, wobei auf der Führung ein mindestens zwei Abtastsysteme aufnehmender, senkrecht zur Führung beweglicher Träger verschiebbar gelagert ist, an welchem ein die Oberfläche des Meßobjektes abtastender Taster angeordnet ist, und eine mit den Abtast systemen elektrisch verbundene Auswerteeinrichtung, gekennzeichnet, dadurch daß das Spanndrahtsystem eine durch Aufmagnetisierung hergestellte, örtlich begrenzte permanentmagnetisch^ Markierung umfaßt und das an die Abtastsysteme aufnehmenden Träger ein die Abtastsysteme auf den gegen Permeabilitätsschwankungen invarianten Ort (elektrische Mitte) zwischen den Stirnflächen der Abtastsysteme senkrecht zur Spanndrahtsy— stemebene einregelndes, vorzugsweise mit einer Trägerfrequenz-Brückenschaltung verbundenes Stellglied angeordnet ist, d.h. auf den Ort, an welchem die permanentmagnetische Markierung meßtechnisch nicht wirksam ist.
2. Spanndrahtlineal nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierung eine impulsartig begrenzte Veränderung der magnetischen Permeabilität des Spanndrahtsystems ist, deren Permeabilität um = 10 % gegenüber dem durch Entmagnetisierung hergestellten Mittelwert der Permeabilität des Drahtsystems verändert ist.