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Schwingungsmesser mit federnd gelagerter Tastnadel Es sind Schwingungsmesser
bekannt, bei denen durch Berühren des Gerätes mit dem zu untersuchenden schwingenden
Körper die Schwingungen desselben mechanisch in das Gerät übertragen werden und
ihrerseits optische Mittel steuern, deren Lichtausfall zu einer den jeweiligen Schwingungszustand
entsprechenden Kurvenlinie abgelenkt wird.
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Bei -einer Art dieser Schwingungsmesser ist der Schwingspiegel mit
seiner einen Kante als Drehachse am Gehäuse fest gelagert, während an der anderen
Kante des Spiegels die Tastnadel angreift. Diese Anordnung hat den Vorzug, auch
feinste Oberwellen genau anzuzeigen, weil die bewegte Masse von Spiegel und Nadel
gering ist.
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Neben dieser Anordnung sind Schwingungsmesser bekannt, bei denen die
Schwingungen anstatt über eine Ta:stnadel durch das ganze Gehäuse des Gerätes auf
den Schwingspiegel übertragen werden. Damit bei dieser Anordnung der Spiegel zu
Drehschwingungen gezwungen wird, ist es notwendig, die eine Spiegelkante oder die
Drehachse derselben mit einem bezüglich der Schwingung ruhenden Bezugskörper zu
verbinden. Als Bezugskörper dient eine größere träge Masse. Bei dieser Geräteart
werden höhere Oberwellen wegen der Masse des Gehäuses weniger zuverlässig übertragen
bnv. angezeigt.
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Die Geräte der ersterwähnten Art mit direkter Übertragung durch eine
Tastnadel zum Spiegel arbeiten hinsichtlich schwingungstreuer Anzeige zwar günstiger,
jedoch sind sie mit einem Nachteil:. behaftet, der sich auf die richtige Anzeige
der Nullinie bezieht. Wird das Instrument nämlich mit der Tastnadel an den zu untersuchenden
schwingenden Körper angedrückt, dann macht der Spiegel einen Ausschlag, da er in
jedem Fall durch den Hub der Nadel eine Drehung erfährt. Eine vorhandene Schwingung
wird zwar unverfälscht übertragen, aber die Lage der Nullinie hängt allein von der
Größe und Beständigkeit des von Hand erfolgenden Andruckes ab. Es kann dabei vorkommen,
daß das Schwingungsbild ganz oder zum Teil aus dem Bildfenster verschwindet und
daß je nach
der Andrückkraft der Hand die Nullinie auf und ab schwankt.
Für Präzisionsmessungen, insbesondere photographische Registrierungen. bei der die
Mattscheibe nicht beobachtet werden kann, ist ein derartiges Instrument nicht ahne
weiteres zu gebrauchen.
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Es besteht daher das Bedürfnis, daß durch die statische Belastung
der Tastnadel der Spiegel zunächst nicht ausgelenkt, sondern zwechniäßig parallel
verschoben wird, aber hei Schwingungsbelastung durch Drehschwingungen- anspricht.
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Nach der Erfindung wird dien dadurch erreicht. daß die von der Tastnadel
nicht berührte, relativ ruhende Kante oder Drehachse des Spiegels auf einer gegenüber
dem Gehäuse in Schwingrichtung beweglichen trägen Masse gelagert und diese Masse
mit der Tastnadel durch ein in Schwingrichtung federndes Glied verbunden ist.
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Zufolge dieser Anordnung verschiebt dir Tastnad.el bei langsamen Bewegungen
bz%@-. Schwankungen nicht mir die Schwingkante des Spiegels, sondern über das mit
der trägen Masse verbundene Federglied auch diese Masse und damit die andere Spiegelkante.
so daß der Spiegel parallel verschoben wird. Wird die Nadel und damit die :Masse
jedoch von Schwingungen getroffen, dann ist die Masse und damit die zweite Spiegelkante
praktisch starr, d. h. der Spiegel schwingt.
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Die Lösung der erfindungsgemäßen Auf gabe kann auf mancherlei Weise
erfolgen, z. B. kann bei längs beweglicher Masse deren einfache Trägheit benutzt
werden, während bei einer drehbeweglichen Masse deren Träglieitsinoment mit Bezug
auf ihre Drehachse ausgenutzt wird. Die drehbewegliche Masse unterscheidet sich
bezüglich der Lagerung im Gehäuse dadurch von der längs beweglichen Masse, daß sie
durch ihre Drehachse mit dem Gehäuse fest verbunden ist, während die längs be«-egliche
:Masse abgefedert sein muß.
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Im Falle der längs beweglichen :Masse erben sich für die Federung
von Masse und Nadel gegen das Gehäuse verschiedene Möglichkeiten, ohne das Wesen
der Erfindung, nämlich die elastische Kopplung der Tastnadel mit der die eine Spiegelkante
tragenden Masse, zu verlassen. Es kann z. B. Nadel und Masse jede für sich gegen
das Gehäuse selbständig gefedert bzw. gelagert sein. Es ist aber auch möglich, nur
die Nadel oder nur die Masse gegen das Gehäuse abzufedern. und das elastische Kopplungsglied
gleichzeitig als Tragglied für den anderen Teil zu beinitzen.
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ln der Zeichnung zeigt Fig. i die Gesamtanordnung und Wirkungseiliu-
Schwingungsmessers. Fig. z bis ,4 zeigen verschiedene Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes
in schematischer Darstellung, und zwar Fig. 2 und 3 zwei Beispiele für die Lagerung
der Tastnadel an einer erschütterungsunempfindlich aufgehängten Masse, Fig. 4. einen
vorzugsweise senkrecht gelagerten z. B. hohlzylindrischen Massekörper für die. Tastnadel
schaubildlich in senkrechtem Schnitt.
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Fig. 5 zeigt die Anwendung einer der Ausbildung nach Fig. 4. entsprechenden
Lagerung bei einer Ausführungsform mit einem bekannten Übertragungsdraht im Schnitt.
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Bei der in Fig. i dargestellten Gesamtant)rdnung des Schwingungsmessers
fällt das von der möglichst punktförmigen Lichtc;uelle r ausgestrahlte Licht über
den Kondensor 2, die Blende 3 und die Linse 4. in den Schwingspiegel 3. Die Öffnung
der Blende 3 kann z. B. ein Schlitz sein, der einen streifenförmigem Ausschnitt
des Lichtes hindurchläßt, wobei dieser Lichtstreifen über die z. B. chromatische
Linse -. in den Schwingspiegel 5 einstrahlt und von diesem nach der Spiegeltrommel
ti abgelenkt wird. Die Spiegeltrommel lenkt den Lichteinfall entsprechend ihrer
jeweiligen Stellung ab und wirft ihr: punktförmig auf die Mattscheibe 7. Ihre Drehbewegung
erhält die Spiegeltrommel durch die Reibscheibe 8, die von dem Ritzel 9 des Motors
i o angetrieben wird. Das gewünschte Drehzahlverhältnis zwischen dem Ritzel9 und
der Reibscheibe 8 wird durch Verdrehen des Hebels 45 mittels des direkt oder übersetzt
angreifenden Drehknopfes 4.3 eingestellt. Die Cjbertragungsgeschwindigkeit ist von
der Skala .1.1 ablesbar. Der Schwingspiegel s ist zweckmäßig als schmaler Flächenspiegel
ausgebildet und steht mit der Tast- oder Fühlnadel i i in Verbindung. Diese Einrichtungen
sind an sich bekannt und bilden nicht den Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
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Das Gerät arbeitet folgendermaßen: Die Tastnadel i i wird leicht gegen
den auf seine Schwingungseigenschaften zu untersuchende» Körper 13 gedrückt,
wobei sich dessen Schwingungen der Tastnadel mitteilen. Diese Schwingbewegung steuert
den Spiegel s in der Weise, daß der auf ihn einfallende bzw. von ihm aus dem Strahlenbang
ausgeschnittene Lichtstreifen nach der Spiegeltrommel (# abgelenkt und von dieser
punktförmig auf die Mattscheibe 7 reflektiert wird. Entsprechend der Schwingungsweite
des Schwingspiegels 5 wandert der in die Facetten der Spiegeltrommel 6 einfallende
Lichtimpuls in Richtung der Achse der Spiegeltrommel hin und her und wird durch
die Drehung der Facetten abgelenkt und zu einer Kurvenlinie zusammengesetzt. Je
nach der Umlaufgeschwindigkeit
der Spiegeltrommel ergibt sich eine
mehr oder weniger breite Auseinand:erziehung der auf der Mattscheibe abgebildeten
Amplituden. Daher ist die D'r-ehzahl der Spiegeltrommel oder die Kippgeschwindigkeit,
falls es sich hier um einen Kippspiegel handelt, von großem Einfiuß auf das erzielte
Kurvenbild. Um die Ablenkges,chwindigkeit zur Erreichung einwandfreier Meßergebnisse
konstant halten zu können, ist der Motor io zweckmäßig so ausgebildet, daß sich
eine ständig gleichbleibende Drehzahl ergibt. Es soll darüber hinaus jedoch auch
möglich sein, die Ablenkgeschwindigkeit wahlweise zu verstellen. Diesem Zweck dient,
wie erwähnt, entweder eine die Motordrehzahl regelnde Verstelleinrichtung, z. B.
eine Bremse, falls der 'Motor ein Federwerk ist, öder bei elektrischem Antrieb ein
Po.tentiometer. Oder es ist zwischen Motor und Spiegeltrommel ein stufenlos regelbares
Getriebe vorgesehen..
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Bei Schwingungsmessern der vorgenannten oder ähnlicher Art besteht
die Steuerung gemäß der Erfindung in der besonderen Lagerung des Schwingspiegels
und seiner Verbindung mit der trägen Masse 12 und dem Tast.stift i i.
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Bei ° dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist der scheibenförmige
Massekörper 12 im Gehäuse 16 drehbeweglich gelagert. In einer Ausnehmung 1¢ dieses
Massekörpers 12 ist eine Blattfeder 15 befestigt, 'die an ihrem freien Ende die
Tastnadel i i trägt. Die Tastnadel i i wird außerdem durch zwei im Gehäuse 16 befestigte
Blattfedern 17 und 18 gehalten und steht über eine weitere an der Masse 12 befestigte
Feder i9 mit dem Schwingspiegel s in Verbindung.
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Fig. 3 zeigt eine der Ausführung nach Fig. 2 ähnliche Anordnung der
Masse, jedoch mit dem Unterschied, daß an Stelle der Blattfeder 15 zwischen Masse
12 und Tastnadel i i kleine Schraubenfedern 20 und 21 verwendet sind. Außerdem ist
zur Begrenzung der Bewegung der Masse 12 und der Federn 17 und 18 gegenüber der
Tastnadel i i und dem Gehäuse 16 ein Anschlag 22 vorgesehen, in dem eine Verlängerung
der Feder 17 ihre Ausschlagsbegrenzung findet. Der eine (linke) Träger des Spiegels
befindet sich hier weiter vom Drehpunkt entfernt wie die Nadel i i. Es ist natürlich
möglich, beide Teile in demselben Abstand vom Drehpunkt anzuordnen.
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Bei dem Schaubild nach Fig. q. besteht die Masse aus einem hohlzylindrischen
Körper 12', der zweckmäßig senkrecht in dem in dieser Figur nicht dargestellten
Gehäuse 16 angeordnet. ist und der durch die im Gehäuse befestigten Band- oder Spinnenfedern
17' und 18' getragen wird, wobei die Tastnadel i i an diesen Federn befestigt ist
und in ihrer Mitte ebenfalls an Band- oder Spinnenfedern 32 und 33 die hohlzylindrische
Masse 12' trägt. Der Schwingspiegel 5 wird von einem an der Masse befestigten 'Federbügel34
einerseits und von einer Abkröpfung der Tastnadel i i anderseits getragen. Es ist
bei dieser Ausführung besonders deutlich zu erkennen, daß die statische Belastung
der Tastnadel i i den Spiegel 5' nur parallel verschiebt.
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Eine der Fig: ¢ ähnliche Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
ist bei der Einrichtung nach Fig.5 angewandt, bei der die Tastnadel t i in bekannter
Weise die Schwingbewegung mittels eines Übertragungsdrahtes ¢8 weiterleitet. Die
Tastnadel i i wird hierbei in bekannter Weise von einem Endstück 51 betragen. Dieses
Endstück 51 ist kappenförmig auf dem längs verschieblichen, den Gbertragungsdraht
48 enthaltenden Rohrstück 52 angebracht. Das Rohrstück wird durch ,eine Druckfeder
53 derart gedrückt, daß der übertragungsdraht 4.8 zwischen den ihn spannenden Federn.oder
Membranen 46 und 47 ständig unter Spannung bleibt, wobei diese Spannung mittels
der Mutter 3¢ nach Bedarf geregelt werden kann. Hierbei überträgt der an der unteren
Feder q.7 befestigte Taststift 3o die ihm mitgeteilte Schwingung auf den Schwingspiegel
5", der sich unterhalb der Masse 12" im Gehäuse 16 befindet und in ähnlicher Weise,
wie dies an Hand der Fig. q. erläutert ist, mit der Masse 12" in .elastischer Verbindung
steht. Das Rohr 55 lagert mitseinem Endstück drehbar in einer Abkröpfung des Rohres
56, das seinerseits in dem Gehäuse 16 drehbar ist. Auf diese Weise läßt sich das
Rohr 58 um die senkrechte Achse und das in ihm befindliche Rohr 5 5 um die waagerechte
Achse einstellen.