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Meßtaster Zusatz zum Patent 845 5S
Im Patent Sps5 567 wurde eine Einrichtung
angegeben, bei der aus einer Düse ein strömendes, beispielsweise flüssiges oder
gasförmiges Medium gegen die Oberfläche eines zu messenden Körpers austritt. Je
nach der Oberflächengestalt oder der Dicke des zu messenden Körpers wird fdie Düse
in einem bestimmten Abstand gehalten. Durch ein Längenmeßgerät wird dann die Bewegung
der Düse gemessen. Hierdurch wird erreicht, daR die Messung ohne Berührung und Verletzung
der Oberfläche durchgeführt werden kann.
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Die Erfindung gibt nun weitere Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen
Vorrichtung an. In Abb. I ist noch einmal das Grundprinzip der Anordnung gemäß dem
Hauptpatent ausgeführt. Die zu messende Oberfläche bzw. die Oberfläche des in seiner
Dicke, Länge usw. zu messenden Prüflings ist I, das Meßgerät mit Zeiger dagegen
2. Dieses ist in 6 fest gehaltert. An dem Meßbolzen 3 befindet sich die Düse 4,
durch die die aus der Leitung 5 kommende Luft ausströmt. Je nach dem Luftdruck dieser
Luft und der Größe sowie Formgebung der Düse 4 kann nun ein bestimmter Abstand der
Düse 4 gegenüber I eingestellt werden.
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Als Gegenkraft wirkt die Federrückstellkraft des Meßinstruments 2.
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Ändert sich nun die Oberflächengestalt oder der Abstand von der Oberfläche
I, so sinkt oder steigt der Luftdruck unter der Düse 4 bzw. ändert sich die Ausströmgeschwindigkeit
Infolge der Feder-
rückstellkraft des Meßgeräts 2 ändert sich auch
der Abstand der Düse 4 gegenüber dem Meßgerät 2, und diese Abstandsänderung wird
durch den Bolzen 3 auf den Zeiger des Meßgeräts 2 übertragen, und dadurch wird die
Längenänderung angezeigt.
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Die Empfindlichkeit dieser Anordnung kann nun noch dadurch beeinflußt
werden, daß in die Zuleitung 5 eine Drosseistrecke oder Drosseldüse eingebaut wird,
deren Größe in einem geeigneten Verhältnis zur Größe der Düse 4 steht.
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Der Nachteil der Einrichtung liegt nun darin, daß bei Anderungen
des Betriebsdrucks der Druckluft sich ebenfalls Änderungen der Anzeige des Meßgeräts
ergeben, ohne daß diese durch die zu messende Größe verursacht worden wären. Es
entstehen also bei Druckschwankungen Meßfehler.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß
zur Kompensation von Druckänderungen des strömenden Mediums, die nicht vom Prüfling
verursacht werden, mehrere gegen verstellbare Flächen wirkende, parallel und/oder
gegeneinander wiilcende -Düsen vorgesehen sind, von denen einige mit dem beweglichen
Taster, andere mit dem beweglich gelagerten Gehäuse des Meßgeräts verbunden sind.
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Ein Ausführungsbeispiel ist in Abt.2 dargestellt.
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Diese zeigt zunächst wieder den Prüfling 1, das Meßgerät 2, den Meßbolzen
3 und die Meßdüse 4 mit der Zuleitung 5 der Luft. Das Meßgerät 2 ist aber bei 6
nicht starr gehaltert, sondern beweglich, beispielsweise mittels des Waagebalkens
7 über die Lagerung s, Ein Gewichtsausgleich kann durch das Gegengewicht g erfolgen.
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An dem Waagebalken 7 befindet sich nun an geeigneter Stelle eine
zweite Düse 12, die einer ebenen Fläche 13 gegenübersteht, deren Abstand zu der
Düse 12 geeignet eingestellt werden kann.
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Beide Düsen sind an dieselbe Druckluftleitung 14 angeschlossen. Ändert
sich nunmehr der Luftdruck, so ändert er sich in gleicher Weise unter der Düse 4
wie unter der Düse I2. Sie verändern also ebenfalls in gleicher Weise ihren Abstand
gegenüber den Flächen I und I3. Da die Düse 4 mit dem Meßtaster, die Düse 12 mit
dem Gehäuse des Meßgeräts 2 verbunden ist, erfolgt keine Anzeige, da beide im gleichen
Sinne bewegt werden.
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Auf diese Weise ist eine Kompensation der Druckschwankungen in der
Zuleitung erfolgt.
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Durch geeignete Bemessung der Düsengröße der Düsen 12 und 4 oder
des Drucks der aus ihnen ausströmenden Luft, beispielsweise auch dadurch, daß in
die Zuleitungen zu den Düsen 4 und 12 verschiedene Drosseldüsen eingeschaltet werden,
kann das Meßsystem so austariert werden, daß es gegen Druckschwankungen der Luft
kompensiert ist, andererseits aber die genügende Federrückstellkraft im Meßgerät
2 gewahrt bleibt.
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Eine weitere Ausgestaltung der Einrichtung nach Abb. 2 kann nun noch
dadurch erfolgen, daß eine Düse Io, die gegen eine ebene, verstellbare Fläche II
arbeitet, mit dem Gehäuse 6 verbunden ist und gegen die Düse 4 arbeitet. Mit dieser
Düse kann beispielsweise eine geeignete Rückstellkraft erzeugt werden. Düse und
Fläche IO und 11 können statt am Gerät 2 auch irgendwo am Hebel 7 angebracht werden;
stets wirken sie kompensierend.
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Sehr wichtig ist auch die Möglichkeit, die Zuleitung zur Düse IO
gegenüber den Zuleitungen zu den Düsen 4 und I2 sehr lang oder eng zu machen, und
zwar so, daß bei auftretenden Druckschwankungen derDruckluft diese einePhasenverschiebung
gegenüber den Druckschwankungen unter den Düsen 4 und I2 erhalten. Verwendet man
als D rucklufterzeuger einen schnell laufenden Kolben-oder Drehkolbenkompressor,
so schwankt die Luft in ihrer Druckhöhe periodisch. Durch die Phasenverschiebung
zwischen den beiden Düsen kann der Meßdüse 4 eine sehr kleine periodische Bewegung
gegenüber dem Prüfling 1 und dem Meßgerät 2 erteilt werden, die so klein ist, daß
sie keinen nennenswerten Ausschlag des Zeigers verursacht bzw. dieser infolge seiner
Trägheit ihr nicht folgt.
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Durch die periodischen Schwingungen werden aber irgendwelche die Anzeige
verfälschenden Reibungen im Meßgerät 2 oder auf der Oberfläche I verringert.
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Eine solche Einrichtung ist beispielsweise auch von Vorteil bei einer
Einrichtung nach Abb. 3, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sich innerhalb der
Düse 4 eine Tastnadel I5 befindet. Durch die unter der Düse 4 ausströmende Luft
wird der an sich hohe Meßdruck des Meßgeräts 2 zum größten Teil aufgehoben, so daß
auf die Tastnadel 15 nur ein sehr geringer Meßdruck wirkt. Die Bemessung dieser
Entlastung und ihre Empfindlichkeit kann durch den Luftdruck, die Größe und Formgebung
der Düse 4, durch entsprechende Drosseldüsen in der Zuleitung erfolgen, und außerdem
können alle Druckschwankungen der Luft oder des strömenden Mediums nach der Art
der Abb. 2 kompensiert werden bzw. kann die Tastnadel nach Abb. 2 in kleine Vibrationen
versetzt werden.
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In Abb. 4 ist nun eine Einrichtung dargestellt, bei der die Abtastung
der Oberfläche durch die Tastnadel I6 unter einem konstanten einstellbaren Meßdruck
erfolgt. Die Tastnadel I6 ist zu diesem Zweck innerhalb der Düse 4 beweglich, beispielsweise
an den Federn I7 oder in einer Gleitführung, gelagert. Sie regelt ferner ein geeignet
ausgebildetes Ventils8, durch das der Luftdruck in den Düsen 4 und 19 geregelt wird.
Während die Düse 4 wieder der Oberfläche 1 gegenübersteht, steht die DüseIg einer
Fläche 21 gegenüber, die mit dem Gehäuse 6 des Meßgeräts 2 verbunden i-st. Die Düsen
Ig und 4 sind dagegen wieder mit dem Meßtaster 3 verbunden. Beim Abtasten der Oberfläche
übt die Tastnadel 16 nur einen sehr geringen Meßdruck auf diese aus. Sobald dieser
zunimmt, wird das Ventil I8 geschlossen. Dadurch steigt der Druck unter der Düse
19 an, und es wird der Meßbolzen 3 so lange gehoben, bis das Ventil I8 wieder geöffnet
ist und sich Gleichgewicht einstellt. Die Einstellung dieses Gleichgewichts erfolgt
durch geeignete Bemessung der Düsen 19 und 4 oder entsprechender Drosseldüsen in
der Luftzuleitung zu ihnen oder durch eine geeignete Ausbildung des
Ventils
18, die in Abb. 4 nur beispielsweise dargestellt ist. So kann das Ventil I8 auch
als Doppel-oder Differentialventil ausgebildet werden.
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Das strömende Medium gelangt über die Zuleitung 5 und die Durchbrüche
20 in die Düse Ig.
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Das hierauf zwischen der Düse 19 und der Fläche 2I austretende strömende
Medium kann durch die öffnungen 22 entweichen.
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Die Ausbildung der Düsen 4 erfolgt entsprechend dem zu messenden
Gegenstand entweder rund oder länglich, glockenförmig usw. Die Düsen können auch
statt mit einem scharfen Rand mit einem breiten Rand versehen werden oder sich inmitten
einer größeren Fläche befinden.