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Zur Messung der Schichtdicke eines auf magnetisierbaren Stoffen befindlichen
unmagnetisierbaren Stoffes
Die Erfindung betrifft ein verbessertes Gerät zur Messung
der Schichtdicke eines auf magnetisierbaren Stoffen befindlichen unmagnetisierbaren
Stoffes. Ein solches Gerät kann beispielsweise zur Messung der Dicke der auf einem
Weißblech befindlichen Zinnauflage verwendet werden.
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Es wird darauf hingewiesen, daß der Begriff magnetisierbare Stoffe
in dieser Beschreibllng nur solche Stoffe bezeichnet, die ferromagnetische Eigenschaften
haben. Jedes andere Material wird deshalb als unmagnetisierbar betrachtet.
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Ein Gegenstand der Erfindung ist, ein verbessertes, aber einfaclles
und widerstandsfähiges Gerät zur Messung der Auflagedicke eines auf magnetisierbaren
Stoffen befindlichen unmagnetisierharen Stoffes zu schaffen.
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Das erfindungsgemäße Gerät zur Messung der Schichtdicke eines auf
magnetisierbaren Stoffen befindlichen unmagnetisierbaren Stoffes besteht aus einem
geraden Stabmagneten, der an einem Ende eine Kontaktvorrichtung trägt und so angeordnet
ist, daß er sich bei Darbietung eines magnetisierbaren Stoffes mit einer oder mehreren
Auflagen aus unmagnetisierbarem Stoff zu diesem hinneigt, und aus einem einseitig
verjüngten Eisenanker, der nach dem Mittelpunkt hin in dessen Feld so angeordnet
ist, daß er einen Zeiger über eine zweckentsprechend geeichte Skala bewegt.
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Entsprechend einem Erfindungsmerkmal besteht das Gerät zur Messung
der Schichtdicke eines auf magnetisierbaren Stoffen befindlichen unmagnetisierbaren
Stoffes aus einem geraden Stabmagneten, einer Kon-
taktvorrichtung
aus magnetisierbarem Material, die mit einem Ende des Stabmagneten in Berührung
steht und so angebracht ist, daß, wenn im Betriebe die Kontaktvorrichtung in Berührung
gebracht wird mit einer zu prüfenden Oberfläche, die Längsachse des Stabmagneten
zur gemeinsamen Berührungsfläche zwischen der Kontaktvorrichtung und der zu prüfenden
Fläche geneigt ist, und aus einem einseitig verjüngten Eisenanker, der in der Nähe
des Mittelpunktes des Stabmagneten angebracht ist, und aus einem Zeiger, der über
eine Skala abhängig von der Bewegung des Eisenankers spielen kann.
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Vorzugsweise ist der Stabmagnet in einem Gehäuse aus magnetisierbarem
Material untergebracht, und zumindest ein Teil der genannten Kontaktvorrichtung
ragt durch ein Loch aus dem Gehäuse heraus.
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Im folgenden wird eine beispie2sweise Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Gerätes mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigt Fig. I eine
Vorderansicht des Gerätes, wobei die vordere Fläche der Gehäuse entfernt ist, Fig.
2 eine Ansicht des Schnittes nach II-II der Fig. I, Fig. 3 eine perspektivische
Ansicht des in dem Gerät verwendeten Eisenankers, Fig. 4 einen Aufriß der beweglichen
Teile des Gerätes und Fig. 5 eine Rückansicht der genannten beweglichen Teile.
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Mit Bezug auf die Fig. I und 2 der Zeichnungen weist das Gerät ein
Hauptgehäuse I aus Kunstharz auf, das aus zwei Teilen besteht. Ein Preßstahlgehäuse
2 verkleidet den größeren Teil der Innenwände des Gehäuses I. Eine durchsichtige
Scheibe 4 ist in dem Gehäuse I angeordnet, damit eine Skala und ein Zeiger, wie
im nachfolgenden beschrieben, sichtbar wird. Die Gehäuse I und 2 sind mit acht Schrauben
5, von denen nur vier in den Zeichnungen zu sehen sind, mit einem Kunstharzblock
3 verbunden, wobei die Abstandstücke 6 dazu dienen, den Abstand der Frontplatte
des Instrumentes vom Block 3 herzustellen, d. h. nach der rechten Seite des Instrumentes
im Sinne der Fig. 2. Die Schrauben 5 sind in Messioggewindeeinsätze 7 geschraubt,
die in dem Block 3 eingepreßt sind.
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Ein Stabmagnet 8 paßt in eine Aussparung 9 des Blockes 3 und wird
in seiner Lage durch einen Gewindestift 10 (in Fig. I mit gestrichelten Linien gezeichnet)
gehalten, der an einer Ecke durch den Block3 hindurchgeht. Eine Kontaktvorrichtung
II aus weichem, chromplattiertem Stahl ist mit der StirnflächeI2 des Stabmagneten
8 in enger Berührung verbunden.
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Die Kontaktvorrichtung II ragt aus der Unterseite des Gerätes durch
Löcher in den Gehäusen I und 2 über die Frontplatte hervor. Eine Gummiflanschdichtung
I3, durch die auch dieKontaktvorrichtungII hindurchgeht, ist zwischen dem Block
3 und dem Preßstahlgehäuse 2 vorgesehen.
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Ein Eisenanker 14 (in Fig. I nicht sichtbar) sitzt auf einer Welle
I5 in der Nähe des Mittelpunktes des Stabmagneten 8. Die Welle 15 ist auf Steinen
in Trägern I6 und I7 so gelagert, daß der eine Träger I6 in einen Gewindeeinsatz
I8 im Block 3 und der andere Träger I7 in ein Loch in einer Messingquerstange 19
geschraubt ist, die auf zwei Stützen 20 ruht und fest mit dem Block 3 durch Schrauben
2I verbunden ist.
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Die beweglichen Teile des Gerätes, zu denen der Eisenanker 14 und
die Welle 15 gehören, werden nun mit Bezug auf die Fig. 3, 4 und 5 der Zeichnung
beschrieben, wobei die gleichen Teile in den Fig. I und 2, von denen nur einige
aus Gründen der Deutlichkeit dargestellt sind, mit den in den Fig. 3, 4 und 5 verwendeten
Bezugszeichen bezeichnet sind.
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Die Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht des Eisenankers 14,
der aus einem verformten Nickeleisenblech besteht, an den eine rechtwinklige Messing
stütze 22 angelötet ist. In der Winkelstütze 22 befindet sich ein Loch 23, durch
das die Welle 15 des Eisenankers 14 hindurchgeht. Das Eisenblech verjüngt sich von
einem Ende 24 zu dem anderen Ende 25 hin und ist spiralförmig gebogen, so daß das
Ende 24 näher am Loch 23 als das andere Ende 25 liegt.
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Die Welle 15 hat an jedem Ende eine I,agerstelle 26 und ist über
einen Teil ihrer Länge mit Gewinde versehen. Der Eisenanker 14 ist mit der Welle
15 in der Weise verbunden, daß die Welle 15 durch das Loch 23 der Winkelstütze 22
hindurchgeführt und auf jeder Seite der Winkelstütze 22 durch eine Mutter 27 gesichert
ist. Ein Gegengewicht 28 ist an das Ende der Winkelstütze 22 angelötet und dient
dazu, die beweglichen Teile des Gerätes im Gleichgewicht zu halten. Ein mit flanschartigen
Rändern versehener Abstandring 29 ist auch auf der Welle 15 angebracht und auf dieser
mit einer Madenschraube 30 befestigt.
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Vier Metallstreifen 3I bis 34 erstrecken sich so von dem einen Rand
35 des Abstandringes 29, daß je zwei benachbarte Streifen zueinander rechtwinklig
angeordnet sind. Der Streifen 3I ist zweimal rechtwinklig gebogen und an einem Ende
mit einem Ende eines Stabes 36 verbunden, dessen anderes Ende einen Zeiger bildet,
wie im nachfolgenden beschrieben. Die anderen drei Streifen 32 bis 34 können auch
Gegengewichte 37 und 38 haben, die an ihnen angelötet sind, um die beweglichen Teile
des Gerätes im Gleichgewicht zu halten. Eine Zunge 39 ist von dem Rand 35 aus nach
oben gebogen und erstreckt sich von diesem in einer zur Welle I5 im wesentlichen
parallelen Richtung. Das dem Rand 35 abgewandte Ende der Zunge 39 ist an das innere
Ende einer ebenen Spiralfeder 40 angelötet, deren äußeres Ende in einer noch später
zu beschreibenden Weise in bezug auf die Lager der Welle 15 befestigt ist. Die Feder
40 wirkt deshalb als Antrieb für die Bewegung der Welle 15.
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Ein Metallstreifen 41 erstreckt sich von dem anderen Rand 42 des
Abstandringes 29 aus und ist mit einem Leichtmetallflügel 43 verbunden, der in einer
ausgesparten Kammer 44 des Blockes 3 (Fig. I und 2) schwingt, wenn sich die Welle
15 dreht, und dadurch eine Dämpfung der Drehbewegung der Welle 15 bewirkt.
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Wie aus den Fig. I und 2 ersichtlich, ist das dem Metallstreifen
31 abgewandte Ende des Stabes 36 rechtwinklig gebogen und abgeflacht, so daß ein
Zeiger 45 gebildet wird, der sich bei Drehung der Welle 15 in ihren Lagern über
eine Skala bewegt die auf der Stirnflächc 46 der durch Schrauben 48 am
Block
3 befestigten gebogenen metallischen Winkelstütze 47 eingraviert oder an dieser
befestigt ist. Ein einfacher Klemmechanismus verhindert eine Drehung der beweglichen
Teile, wenn das Gerät unbenutzt ist.
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Eine Metallstange 49 erstreckt sich von einem Druckknopf 50 alls,
der teilweise durch in den Gehäusen I und 2 befindliche Löcher hervorragt. Eine
Schulter 51 des Druckknopfes 50 wird von einer Feder 53 gegen eine Metallwinkelstütze
52 gedrückt, die mit dem Block 3 verschraubt ist, wobei die Feder 53 zwischen der
Schulter 54 des Druckknopfes 50 und der Bodenfläche einer zylindrischen Bohrung
55 in dem Block 3 liegt. Der Druckknopf 50 reicht nicht bis zu der Bodenfläche der
Bohrung 55, wenn die Schulter 51 an der Winkelstütze 52 anliegt, und kann in den
Block 3 durch Ausübung eines angemessenen Druckes hineingedrückt werden. Das dem
Druckknopf 50 abgewandte Ende der Stange 49 ist rechtwinklig gebogen und erstreckt
sich in ein Loch 56 des Blockes 3.
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Wenn der Druckknopf 50 nicht gedrückt wird, legt sich die Stange 4<)
gegen die Welle 36 und hindert die beweglichen Teile daran, frei in ihren Lagern
zu schwingen. Beim Niederdrücken des Druckknopfes 50 wird die Stange 49 in Richtung
des Blockes 3 bewegt und liegt nicht länger an der Welle 36 an, so daß die beweglichen
Teile dann frei in ihren Lagern schwingen können. Infolgedessen muß beim Betrieb
des Instrumentes auf den Druckknopf 50 gedrückt werden.
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Eine Metalldeckplatte 57 deckt die ausgesparte Kammer ab, in der
der Flügel 43 schwingt, und ist mit zwei Schrauben 58 befestigt. Unter jeder Schraube
58 befindet sich ein Federanschlag 59, der teilweise mit einer Schicht aus elastischem
Material 60 bedeckt ist und die Bewegung der Welle 36 begrenzt.
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Die Spannung an der Spiralfeder Ao kann geändert werden, so daß eine
Nulleinstellung auf der Instrumentenskala ermöglicht wird Das innere Ende der Feder
40 ist, wie vorher beschrieben, an der Zunge 39 angelötet, die mittelbar fest mit
der. Welle 15 verhunden ist. Eine kleine kreisförmige Metallscheibe 61 ist auf den
Träger 17 des Lagersteins geschraubt, dessen Außenfläche mit Gewinde versehen ist,
so daß sie in die Querstange 19 geschraubt werden kann, wobei der Träger 17 durch
die Querstange I9 auf der der zelle 15 abgewandten Seite hervorragt. Ein Metallstreifen
62, eine Unterlegscheibe 63, an die ein Metallstreifen 64 gelötet ist, und Federscheiben
65 sind über dem Lagerhalteteil 17 eingepaßt und werden zwischen der Scheibe 61
und der Querstange 19 gehalten. Der Streifen 64 ist rechtwinklig gebogen und an
seinem Ende mit dem äußeren Ende der Feder 40 verlötet. In Streifen 62 ist ein Schlitz
66 eingeschnitten, in den ein Stift 67 hineinragt, der außermittig auf einer Scheibe
68 montiert ist. Die Scheibe 68 ist fest mit dem gerändelten Rad 69 auf der Vorderseite
des Gehäuses 1 durch eine kurze Welle verbunden, die in Gleitpassung durch Löcher
in den Gehäusen 1 und 2 hindurchgeht. Bei der Drehung des gerändelten Rades 69 dreht
sich die Scheibe 68 entsprechend, und der Stift 67 veranlaßt den Streifen 62, sich
über einen kleinen Winkel zu drehen. Dabei bewirkt eine Drehung des gerändelten
Rades 69 um 180° eine Drehung des Streifens 62 über einen Winkel von angenähert
30°. Die Metallscheibe 61 ist ausreichend dicht auf das Lagerhalte teil I7 geschraubt,
damit die Drehung des Streifens 62 die Unterlegscheibe 63 und den darangelöteten
Metallstreifen 64 veranlaßt, sich über den gleichen Winkel zu drehen. Die Drehung
des Metallstreifens 64 ändert die Spannung der Feder 40 und damit den Antrieb der
Bewegung der Welle 15. Eine Sicherungsschraube, deren Kopf von einer Haube 70 abgedeckt
ist geht durch einen halbkreisförmigen Schlitz in dem erändelten Rad og hindurch
und kann heruntergeschraubt werden, um das gerändelte Rad 69 an einer Drehbewegung
zu hindern.
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Das beschriebene Gerät arbeitet nach dem Prinzip, daß das Magnetfeld
rings um den Stabmagneten 8, wenn die Kontaktvorrichtung II in die Nähe der Oberfläche
eines Körpers aus magnetisierbarem Nlaterial gebracht wird, verdreht wird und daß
sich insbesondere das Magnetfeld am Eisenanker 14 ändert und infolgedessen eine
Kraft auf den Eisenanker 14 ausgeübt wird, die eine Drehbewegung der Welle 15 veranlaßt.
Das Preßstahlgehäuse 2 ist vorgesehen, um die Empfindlichkeit und Genauigkeit der
Einrichtung dadurch zu vergrößern, daß das Feld nur bei Annäherung eines magnetisierbaren
Stoffes an die Strömungslücke zwischen dem Gehäuse 2 und der Kontaktvorrichtung
11 verdreht wird und daß innerhalb gewisser Grenzen die Verdrehung, beispielsweise
von dem Annäherungswinkel des magnetisierbaren Stoffs an die Kontaktvorrichtung
oder von der Lage des anderen Pols des Stabmagneten 8 in bezug auf die vom Kontaktpunkt
abgewandten Teile des magnetisierbaren Stoffes, praktisch unabhängig ist.
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Das Gerät kann dadurch gecicht werden, daß zuerst die Kontaktvorrichtung
11 in Berührung mit einer ebenen Oberfläche eines Bleches aus magnetisierbaren Stoff
gebracht wird, auf dem sich keine Auflagen aus unmagnetisierbarem Material befinden.
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Der Zeiger 45 wird an der Skala auf Null gestellt, indem die Spannung
an der Feder 40 durch Lösen und Drehen des gerändelten Rades 69 eingestellt wird.
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Die Kontaktvorrichtung 11 wird dann in Berührung mit ebenen Oberflächen
auf entsprechenden Blechen aus magnetisierbarem Stoff gebracht, auf dem sich Schichten
unmagnetisierbaren Materials verschiedener bekannter Stärken befinden. Wenn die
Kontaktvorrichtung II mit den verschiedenen Blechen ans magnetisierbarem Material
in Berührung gebracht wird, kann die Skala durch Feststellung der Ausschläge des
Zeigers 45 bequem geeicht werden. Es wird darauf hingewiesen, daß der Zeiger 45
dann die größte Abweichung von seiner Ruhelage erfährt, wenn die Kontaktvorrichtung
II aus magnetisierbarem Stoff hergestellt wird, da dann das Feld des Stabmagneten
8 die größte Verdrehung erfährt und daß der Ausschlag des Zeigers 45 kleiner wird,
wenn die Auflage des unmagnetisierbaren Stoffes auf der Oberfläche stärker ist.
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Im Betrieb kann die Durchführung der Nulleinstellung des Gerätes
genauer vorgenommen werden, wenn es sich in Berührung mit einem untiberzogenen Körper
befindet, der sonst genau dem Körper entspricht, bei dem die Dicke einer Auflage
aus
unmagnetisierbarem Material gemessen werden soll wobei das Gerät
und der Körper in die entsprechende Lage zueinander gebracht werden, in der die
Messung der Auflagestärke durchgeführt werden soll. Auf diese Weise kann die Schichtdicke
unmagnetisierbaren Materials auf unebenen Oberflächen bequem mit beträchtlicher
Genauigkeit gemessen werden. Insbesondere bietet das erfindungsgemäße Gerät gegenüber
den für den gleichen Zweck bestimmten, bekannten Geräten Vorteile bei der Messung
der Auflagedicke an nach innen gewölbten Oberflächen und bei kleinen Teilen.
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Das erfindungsgemäße Gerät übertrifft auch bekannte Ausführungsformen
des Gerätes für den gleichen Zweck dadurch, daß es nur eine Kontaktvorrichtung hat
und die Schichtdicke an dem Berührungspunkt gemessen wird und daß nicht wie bei
den bekannten Geräten mit zwei oder mehr Kontaktvorrichtungen der Durchschnittswert
der Schichtdicken an zwei oder mehr Berührungspunkten angezeigt wird.
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Es wird weiterhin darauf hingewiesen, daß das erfindungsgemäße Gerät
nicht auf die hier beschriebene, spezielle Ausführungsform beschränkt ist und daß
die Ausführungsform abgewandelt werden kann.
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So kann beispielsweise eine andere Form der Kontaktvorrichtung verwendet
werden, die im wesentlichen kegelförmig ist, wobei die Grundfläche des Kegels mit
der Stirnfläche 12 des Stabmagneten 8 in Berührung gebracht wird und die leicht
abgerundete Kegelspitze aus den Gehäusen I und 2 des Gerätes herausragt. Außerdem
kann der Stabmagnet 8 in anderer Weise in den Gehäusen I und 2 untergebracht werden,
wobei darauf hingewiesen wird, daß der in dieser Beschreibung angewendete Begriff
geneigt, um die Orientierung der Längsachse des Stabmagneten zu bestimmen, auch
den Fall einer Neigung von go" einschließt.