DE4014686A1 - Messkopf fuer eine vorrichtung zur messung von aenderungen magnetischer eigenschaften aufgrund von mechanischen spannungen in einem magnetisierbaren koerper - Google Patents
Messkopf fuer eine vorrichtung zur messung von aenderungen magnetischer eigenschaften aufgrund von mechanischen spannungen in einem magnetisierbaren koerperInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Meßkopf der im Ober
begriff des Anspruchs 1 genannten Art für eine Vorrichtung
zur Messung von Änderungen magnetischer Eigenschaften auf
grund von mechanischen Spannungen in einem magnetisierbaren
Körper.
Durch die DE-OS 35 08 337 ist ein Meßkopf der be
treffenden Art bekannt, bei dem die Schenkel des Eisenkerns
an ihren Enden halbkugelförmig ausgebildet sind, um eine
enge Berührung mit einer Oberfläche eines zu messenden
Körpers auch dann zu erreichen, wenn die Oberfläche nicht
eben ist. Hierdurch soll eine hohe Zuverlässigkeit und
Reproduzierbarkeit erzielt werden. Durch Anspreßkräfte,
deren Art nicht näher beschrieben ist, können bei diesem
bekannten Meßkopf sowohl in der Rückenplatte als auch in der
zu messenden Oberfläche Spannungen erzeugt werden, die
die Zuverlässigkeit und Reproduzierbarkeit in hohem Maße
beeinträchtigen können.
Durch die DE-OS 25 45 022 ist ein magneto
elastischer Geber zur Messung von Spannungen in der Oberflä
che eines Meßkörpers bekannt, der hinsichtlich der magneti
schen Kreise genauso ausgebildet ist wie der zuvor beschrie
bene, bekannte Meßkopf. Technisch sind die Schenkel des
magnetisch offenen Eisenkerns an der Oberfläche des zu
messenden Gegenstandes festgeschweißt, an ihren freien Enden
mit Gewindebohrungen versehen und mittels eingeschraubter
Schrauben mit einem magnetischen, aus Blech bestehenden Joch
verbunden. Bei der Verschraubung oder auch aufgrund von
Wärmedehnungen entstehen jedoch Spannungen in allen magne
tisch wirksamen Teilen, die die Zuverlässigkeit und Reprodu
zierbarkeit der Messung beeinträchtigen. Außerdem besteht
der Nachteil, daß die wesentlichen Teile des Gebers, nämlich
die Spulen, nach Anbringung der Schenkel an der Oberfläche
des zu messenden Körpers aufgesteckt und angeschlossen
werden müssen, wonach dann erst das Jochblech aufgeschraubt
werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen
Meßkopf der betreffenden Art zu schaffen, der die zum Stand
der Technik geschilderten Nachteile nicht aufweist, also
eine hohe Zuverlässigkeit und Reproduzierbarkeit hat, bei
dem die Abhängigkeit von aufgrund von Haltekräften verur
sachten Spannungen gering ist und der darüber hinaus einfach
im Aufbau ist.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird
durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebene Lehre
gelöst. Der Grundgedanke dieser Lehre besteht darin, das
Rückenteil frei von Biegespannungen aufgrund der Andrück
kräfte zu halten, um sie so auch unabhängig von den Andrück
kräften zu machen. Diese Andrückkräfte können daher sehr
groß sein, was für die Anlage der freien Enden der Schenkel
des Eisenkerns an der Oberfläche des zu messenden Körpers
von großer Bedeutung ist.
Da der aus Rückenplatte und Schenkeln bestehende
Eisenkern ein sehr steifes Gebilde ist, können die freien
Enden der Schenkel des Eisenkerns auf der Meßoberfläche
rutschen, wenn Relativbewegungen z.B. aufgrund von Wärmedeh
nungen auftreten. Der Einfluß von Wärmedehnungen auf die
Messung ist daher gering.
Die praktische Durchführung der technischen Lehre
nach Anspruch 1 kann in verschiedener Weise erfolgen. Eine
Möglichkeit besteht gemäß Anspruch 2 darin, daß die Schenkel
in Längsrichtung Bohrungen aufweisen und daß die Schraubmit
tel durch Schraubbolzen gebildet sind, die einen kleineren
Durchmesser als die Bohrungen haben und auf deren freie
Gewindeenden Muttern aufgeschraubt und festgezogen sind.
Eine andere Möglichkeit besteht in der Lehre des
Anspruchs 3, wonach auf der den Schenkeln abgewandten Seite
der Rückenplatte eine Spannplatte angeordnet ist, die einen
Abstand von der Rückenplatte hat und im Bereich der Schenkel
Vorsprünge aufweist, die an der Rückenplatte im Bereich der
Schenkel anliegt und durch Schraubbolzen festgezogen ist.
Die Spannkräfte werden also entfernt von den Schenkeln
erzeugt und durch die Rückenplatte auf die Schenkel und nur
dort übertragen, so daß in den Schenkeln nur Druckspannun
gen, nicht aber dort und auch in der Rückenplatte Biegespan
nungen erzeugt werden, die die Messung beeinträchtigen
können.
Im Falle der Verwendung einer Spannplatte gemäß
Anspruch 3 kann die Spannplatte die Rückenplatte überragende
Teile aufweisen, wobei sich die Schraubbolzen im Bereich
dieser Teile außerhalb von der Rückenplatte und Erreger- und
Empfangswicklung befinden. Besonders zweckmäßig ist aber die
Alternative gemäß Anspruch 5, wonach die Rückenplatte und
die Spannplatte jeweils eine zentrale Bohrung aufweisen,
durch die ein Schraubbolzen führt. In diesem Falle kann mit
einem Schraubbolzen die gesamte Andrückung erfolgen. Um in
diesem Falle gleiche Andrückkräfte auf alle drei Schenkel zu
erzielen, ist die Lehre nach Anspruch 6 zweckmäßig, wonach
die Bohrung auf dem Schnittpunkt von Verbindungslinien
jeweils zwischen einer Ecke des vorzugsweise rechtwinkligen
Dreiecks und der Mitte der dieser Ecke gegenüberliegenden
Seite liegt.
Im Falle der Verwendung nur eines zwischen den
Schenkeln liegenden Schraubbolzens kann die Oberfläche des
Meßkörpers zweckmäßigerweise rund um den Schraubbolzen eine
zur Achse des Schraubbolzens radiale Bearbeitungsfläche
aufweisen. Zur Erzeugung dieser Bearbeitungsfläche kann der
Schraubbolzen als Drehachse verwendet werden, um die sich
ein Drehwerkzeug dreht.
Die Schraubbolzen können an der Oberfläche des
Meßkörpers durch Schweißen, Verschrauben in einer Gewinde
bohrung oder Löten in an sich bekannter Weise befestigt sein
und an ihren freien Enden Muttern aufweisen, die gegen die
Rückenplatte bzw. die Spannplatte festgezogen sind. Zweckmä
ßigerweise sind die Schraubbolzen gleichzeitig als Dehnbol
zen ausgebildet, d.h. daß sie eine verhältnismäßig große
Längen haben und sich aufgrund dessen beim Festziehen dehnen
und so eine große Sicherheit gegen Lösen insbesondere bei
Schwingungen oder dergleichen haben.
In allen Fällen bestehen die Schraubbolzen und
Spannplatten zweckmäßigerweise aus magnetisch nichtleiten
dem Material, um so keinen magnetischen Nebenschluß zu
bilden und sicherzustellen, daß der gesamte magnetische Fluß
durch die Schenkel verläuft.
Anhand der Zeichnung soll die Erfindung an Aus
führungsbeispielen näher erläutert werden.
Fig. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines
Meßkopfes gemäß der Erfindung in Richtung
gegen die freien Schenkel des Eisenkerns,
Fig. 2 zeigt in Seitenansicht und teilweise
geschnitten ein erstes Ausführungsbeispiel
der Erfindung,
Fig. 3 zeigt in Seitenansicht und teilweise
geschnitten ein zweites
Ausführungsbeispiel der Erfindung und
Fig. 4 zeigt in Seitenansicht und teilweise
geschnitten ein drittes
Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 1 verdeutlicht den grundsätzlichen Aufbau
eines Meßkopfes, bei dem die erfindungsgemäße Lehre Anwen
dung findet. Von einer Rückenplatte 1 aus magnetisch leiten
dem Material erstrecken sich senkrecht aus der Zeichnungs
ebene heraus drei Schenkel 2, 3 und 4, die mit der Rücken
platte zusammen aus einem Stück bestehen. Auf dem Schenkel
3 befindet sich eine Erregerwicklung 5, und auf den Schen
keln 2 und 4 befinden sich Empfängerspulen 6 und 7.
Bei Benutzung des in Fig. 1 dargestellten Meß
kopfes wird dieser mit seinen freien Schenkeln 2, 3 und 4
auf die Oberfläche eines zu messenden Körpers gedrückt, und
zwar in einer solchen Orientierung, daß eine Spannung in
Richtung eines Pfeiles 8′ gemessen werden kann. Zur Messung
wird in bekannter Weise die Erregerwicklung 5 mit einem
Wechselstrom gespeist. Der dadurch in dem Schenkel 3
bewirkte magnetische Fluß fließt durch die Oberfläche eines
zu messenden Körpers und durch die Schenkel 2 und 4 über
die Rückenplatte 1 zurück zu dem Schenkel 3. Durch diesen
Fluß wird in den Empfängerspulen 6 und 7 eine elektrische
Spannung induziert, die gemessen und mit dem Erregerstrom
verglichen wird.
Treten in dem Körper aufgrund von mechanischen
Spannungen im Bereich zwischen den Schenkeln 2 und 3 bzw. 4
und 3 mechanische Spannungen auf, so ändert sich die permea
bilität im Bereich dieser Spannungen, die dann durch eine
Veränderung der Meßspannung aus den Empfängerspulen 6 und 7
festgestellt werden können, die zu den aufgetretenen mecha
nischen Spannungen korrespondiert.
Fig. 2 zeigt in auseinandergezogener Darstellung
ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei die mit
Fig. 1 übereinstimmenden oder entsprechenden Teile mit
gleichen Bezugsziffern versehen sind. Die Stirnflächen der
freien Schenkel 2 und 4 und des nicht sichtbaren Schenkels 3
sind in der auseinandergezogenen Darstellung auf eine Ober
fläche 8 eines zu messenden Körpers 9 gerichtet. Auf der
Oberfläche 8 ist ein Schraubbolzen 10 angeschweißt, über den
die Rückenplatte 1 mit einer zentralen Bohrung 11 und eine
Spannplatte 12 mit einer zentralen Bohrung 13 gesteckt
werden können. Der Durchmesser der Bohrungen 11 und 13 ist
so groß bemessen, daß auch noch eine Hülsenmutter 14 hin
durchpaßt und auf den Schraubbolzen 10 aufschraubbar ist.
Die Spannplatte 12 weist im Bereich der Schenkel 2 und 4
sowie des nicht sichtbaren Schenkels 3 Vorsprünge 15 und 16
auf.
Die Oberfläche 8 ist um den Schraubbolzen 10
herum mit einem Drehwerkzeug bearbeitet, beispielsweise
einem Stirnfräser, für den der Schraubbolzen 10 als Dreh
achse direkt oder mittels eines aufgeschraubten Achsteiles
als Drehlager verwendbar ist. Diese Rotationsbearbeitung ist
an Ort und Stelle leicht auszuführen und garantiert im
zusammengesetzten Zustand eine weitgehend spaltfreie Auflage
der freien Enden der Schenkel 2, 3 und 4 auf der bearbeite
ten Oberfläche 8.
Beim Zusammenbau des Meßkopfes gemäß Fig. 2,
dessen Spulen 5-7 fest mit den Schenkeln 2-4 bzw. der
Rückenplatte 1 verbunden sind, wird diese mit der Bohrung 11
auf den Schraubbolzen 10 gesteckt. Danach wird auch die
Spannplatte 12 in gleicher Weise aufgesteckt und die Hülsen
mutter 14 eingeführt und auf dem Schraubbolzen 10 festge
schraubt. Dabei drücken die Vorsprünge 15, 16 nur im Bereich
der Schenkel 2, 3, 4 gegen die Rückenplatte 1, so daß die
Spannkräfte nur als Druckkräfte in die Schenkel 2, 3 und 4
eingeleitet werden. Die Rückenplatte 1 bleibt weitgehend
spannungsfrei. Die Spannplatte 12 biegt sich beim Festziehen
der Hülsenmutter 14 etwas durch und sorgt somit für eine
stets elastische Andrückung. Der Spannbolzen 10 und die
Hülsenmutter 14 und die Spannplatte 12 bestehen aus magne
tisch nichtleitendem Material und bilden somit keinen Neben
schluß für die magnetischen Flüsse durch die Schenkel 2, 3
und 4.
Fig. 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der
Erfindung, und mit den Fig. 1 und 2 übereinstimmende bzw.
entsprechende Teile sind mit gleichen Bezugsziffern verse
hen. Die Schenkel 2 und 4 wie auch der nicht sichtbare
Schenkel 3 weisen Bohrungen 17 und 18 auf, durch die
Schraubbolzen 19 und 20 führen, die an der Oberfläche 8 des
Meßkörpers 9 angeschweißt sind. Sie haben einen kleineren
Durchmesser als die Bohrungen 17 und 20, so daß sie beim
Festspannen keine seitlichen Kräfte auf die Wandungen der
Bohrungen 17 und 18 ausüben können. Die Schraubbolzen 19 und
20 stehen auf der den Schenkeln 2 und 4 abgewandten Seite
der Rückenplatte 1 vor, und dort sind Muttern 21 und 22
aufschraubbar und festziehbar.
In der Darstellung in Fig. 3 sind die Teile
etwas auseinandergezogen dargestellt. Die Rückenplatte 1 mit
den Schenkeln 2 und 4 sowie den Spulen 6 und 7 bildet wieder
eine Einheit, die lose auf die Schraubbolzen 19 und 20
aufgesteckt wird. Dann werden die Muttern 21 und 22 aufge
schraubt und festgezogen. Aufgrund der Länge der Schraubbol
zen 19 und 20 dehnen sich diese etwas, so daß sie aufgrund
ihrer elastischen Dehnung für eine dauerhafte Verspannung
sorgen.
In Fig. 4 ist ein drittes Ausführungsbeispiel ge
zeigt, das in seinem Prinzip der Ausführungsform in Fig. 2
entspricht. Gleiche bzw. sich entsprechende Teile sind mit
gleichen Bezugsziffern versehen. Zum Verspannen der Schenkel
2 und 4 und des nicht sichtbaren Schenkels 3 dient eine
Spannplatte 23, die Vorsprünge 24 und 25 unmittelbar im
Bereich der Rückseiten der Schenkel 2 und 4 sowie 3 auf
weist. Die Spannplatte 23 weist die Rückenplatte 1 seitlich
überragende Teile 26 und 27 auf, in denen sich Bohrungen 28
und 29 befinden, durch die Schraubbolzen 30, 31 ragen, die
an der Oberfläche 8 des Meßkörpers 9 angeschweißt sind und
auf deren Enden Muttern 32 und 33 aufgeschraubt sind.
In der Fig. 4 sind die Teile etwas auseinanderge
zogen dargestellt. Bei Festziehen der Muttern 32 und 33 auf
den Schraubbolzen 30 und 31 drücken die Vorsprünge 24 und
25 gegen die Rückseiten der Schenkel 2 und 4, so daß deren
freie Enden fest auf die zu messende Oberfläche 8 gedrückt
werden. Die Schraubbolzen 30 und 31 wirken dabei wieder
aufgrund ihrer Länge als Dehnschrauben.
Bei allen Ausführungsbeispielen hat die Rücken
platte 1 den gleichen Temperaturkoeffizienten wie der
Meßkörper 9, so daß sich bei Temperaturänderungen keine
Spannungen ergeben können, die die Meßergebnisse und deren
Reproduzierbarkeit beeinträchtigen.
Claims (11)
1. Meßkopf für eine Vorrichtung zur Messung von Änderungen
magnetischer Eigenschaften aufgrund von Spannungen in einem
magnetisierbaren Meßkörper, mit einem magnetisch offenen
Eisenkern, mit drei auf den Spitzen eines vorzugsweise
rechtwinkligen Dreiecks angeordneten, durch eine gemeinsame
Rückenplatte verbundenen Schenkeln, die eine Erregerwicklung
und Empfangswicklungen aufweisen und mit ihren Enden der
Oberfläche des Meßkörpers zugewandt sind, und mit Befesti
gungsmitteln zur Befestigung des Eisenkerns an der Oberflä
che des Meßkörpers, dadurch gekennzeichnet, daß die
Schenkel (2, 3, 4) und die Rückenplatte (1) ein gemeinsames,
vorzugsweise aus einem Stück gefertigtes Teil bilden und daß
die Befestigungsmittel Schraubmittel sind, die nur im Be
reich der Schenkel (2, 3, 4) anliegen.
2. Meßkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Schenkel (2, 3, 4) in Längsrichtungen Bohrungen (17, 18)
aufweisen und daß die Schraubmittel durch Schraubbolzen (19,
20) gebildet sind, die einen kleineren Durchmesser als die
Bohrungen (17, 18) haben und auf deren freie Gewindeenden
Muttern (21, 22) aufgeschraubt und festgezogen sind.
3. Meßkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
auf der den Schenkeln (2, 3, 4) abgewandten Seite der
Rückenplatte (1) eine Spannplatte (12; 23) angeordnet ist,
die einen Abstand von der Rückenplatte (1) hat und im Be
reich der Schenkel (2, 3, 4) Vorsprünge (15, 16; 24, 25)
aufweist, die an der Rückenplatte (1) im Bereich der Schen
kel (2, 3, 4) anliegen, und daß die Spannplatte durch
Schraubbolzen gegen die Rückenplatte (1) festgezogen ist.
4. Meßkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Spannplatte (23) die Rückenplatte (1) überragende Teile
(26, 27) aufweist und daß die Schraubbolzen (30, 31) im
Bereich dieser Teile außerhalb der Rückenplatte (1) und
Erreger- (5) und Empfangswicklung (6) angeordnet sind.
5. Meßkopf nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Rückenplatte (1) und die Spannplatte (12) jeweils eine
zentrale Bohrung (11, 13) aufweisen, durch die ein Schraub
bolzen (10) führt.
6. Meßkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Bohrungen (11, 13) auf dem Schnittpunkt von Verbindungs
linien jeweils zwischen einer Ecke des rechtwinkligen Drei
ecks und der Mitte der dieser Ecke gegenüberliegenden Seite
liegt.
7. Meßkopf nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeich
net, daß die Oberfläche (8) des Meßkörpers (9) rund um den
Schraubbolzen (10) eine zur Achse des Schraubbolzens (10)
radiale Bearbeitungsfläche aufweist.
8. Meßkopf nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Schraubbolzen (10; 19, 20; 30, 31)
an der Oberfläche (8) des Meßkörpers (9) durch Schweißen,
Verschrauben in einer Gewindebohrung oder Löten befestigt
sind und an ihren freien Gewindeenden Muttern (14; 21, 22;
32, 33) aufweisen, die gegen die Rückenplatte (1) bzw. die
Spannplatte (12; 23) festgezogen sind.
9. Meßkopf nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
die Schraubbolzen (19, 20; 30, 31) Dehnbolzen sind.
10. Meßkopf nach Anspruch 2, 4 oder 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Schraubbolzen (10, 14; 19, 20; 30, 31)
und/oder die Spannplatte (12, 23) aus magnetisch nichtlei
tendem Material bestehen.
11. Meßkopf nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß die Rückenplatte den gleichen
Temperaturkoeffizienten hat wie das Material des Meßkörpers
(9).
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4014686A DE4014686A1 (de) | 1989-05-12 | 1990-05-08 | Messkopf fuer eine vorrichtung zur messung von aenderungen magnetischer eigenschaften aufgrund von mechanischen spannungen in einem magnetisierbaren koerper |
DE9005980U DE9005980U1 (de) | 1990-05-08 | 1990-05-08 | Meßkopf für eine Vorrichtung zur Messung von Änderungen magnetischer Eigenschaften aufgrund von mechanischen Spannungen in einem magnetisierbaren Körper |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3915494 | 1989-05-12 | ||
DE4014686A DE4014686A1 (de) | 1989-05-12 | 1990-05-08 | Messkopf fuer eine vorrichtung zur messung von aenderungen magnetischer eigenschaften aufgrund von mechanischen spannungen in einem magnetisierbaren koerper |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4014686A1 true DE4014686A1 (de) | 1990-11-15 |
Family
ID=25880790
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4014686A Withdrawn DE4014686A1 (de) | 1989-05-12 | 1990-05-08 | Messkopf fuer eine vorrichtung zur messung von aenderungen magnetischer eigenschaften aufgrund von mechanischen spannungen in einem magnetisierbaren koerper |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4014686A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2694811A1 (fr) * | 1992-08-14 | 1994-02-18 | Ca Atomic Energy Ltd | Sonde à courants de Foucault pour la détection de défauts dans un échantillon d'essai. |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2545022A1 (de) * | 1974-10-25 | 1976-04-29 | Asea Ab | Magnetoelastischer geber |
DE3508337A1 (de) * | 1984-05-18 | 1985-11-21 | Hitachi Electronics Engineering Co., Ltd., Ashigarakami, Kanagawa | Vorrichtung zum elektromagnetischen messen einer belastung |
-
1990
- 1990-05-08 DE DE4014686A patent/DE4014686A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2694811A1 (fr) * | 1992-08-14 | 1994-02-18 | Ca Atomic Energy Ltd | Sonde à courants de Foucault pour la détection de défauts dans un échantillon d'essai. |
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