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Verfahren und Vorrichtung zum Anzeigen und/oder Messen von Abständen
DieErfindung
bezieht sich auf ein Verfahren zum Anzeigen und/oder Messen von Abständen.
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Bekannt sind derartige Anordnungen, bei welchen eine einen Weicheisenbügel
umgebende Spule von Wechselstrom durchflossen wird. Durch Änderung des magnetischen
Widerstandes bei Überbrückung oder Annäherung der Pole des Weicheisenhügels durch
einen Anker entsteht infolge der Änderung der Selbstinduktion auch eine entsprechende
Änderung in der Stärke des die Spule durchfließen den Wechselstromes, die durch
ein Anzeigegerät gemessen werden kann. Die Anzeige des Meßgerätes dient dann als
Vergleichsmaß für die Entfernung des Weicheisenankers von den Polen des Weicheisenbügels.
Der Nachteil dieser Anordnung besteht in der Notwendigkeit einer Wechselstromquelle,
die zudem konstante Spannung liefern muß.
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Zwar kann man Spannungsschwankungen durch Brücken schaltungen in bezug
auf das Meßinstrument unwirksam machen, jedoch sind derartige Anordnungen entsprechend
umständlich in Herstellung und Bedienung.
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Ein wesentlich einfacheres Verfahren zum Anzeigen und/oder Messen
von Abständen zwischen ferromagnetischen Werkstoffen besteht gemäß der Erfindung
darin, daß der Abstand zwischen einem ferromagnetiskchen Meßkreis und ferromagnetischem
Material oder die Betätigung eines Zähl- oder Steuerorgans durch die bei Annäherung
oder Entfernung des ferromagnetischen Stoffes in dem Meß-
kreis
entstehende Änderung eines durch Dauermagnete erregten Feldes angezeigt bzw. bewirkt
wird.
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Der Vorteil der erfindungsgemäßen Arbeitsweise besteht in erster
Linie in der Anwendung von stromunabhängigen, aus Weicheisenteilen und Dauermagneten
aufgebauten Kreisen. Daneben ergibt sich auch zwangsläufig ein wesentlich einfacherer
und empfindlicherer Aufbau der ganzen Anordnung.
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Bei dieser Anordnung kann der Meßkreis entweder aus ferromagnetischem
Werkstoff mit großer Anfangspermeabilität und Dauermagneten als offener magnetischer
Kreis mit einem Luftspalt ausgebildet sein, wobei durch Annäherung oder Entfernnn
eines ferromagnetis chen Werkstoffes im Meßluftspalt eine Feidänderung entsteht,
oder aus ferromagnetischem Werkstoff mit vorzugsweise großer Anfangspermeabilität
als offener magnetischer Kreis mit einem Luftspalt ausgebildet sein, in welchem
durch Annäherung oder Entfernung eines permanenten Magneten eine Feldänderung entsteht,
die statisch und somit unabhängig von der Zeit ist.
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Zur Messung der Feldstärke im Luftspalt kann gemäß der Erfindung
ein an sich bekanntes Drehspul- oder Drehmagnetsystem Verwendung finden.
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Die erfindungsgemäß>e Vorrichtung kann für die verschiedensten
Anwendungsgebiete Verwendung finden, bei welchen der gegenseitige Einfluß von zwei
in mehr oder weniger großem Abstand voneinander befindlichenbzw. bewegten Körpern
aus ferromagnetischem Werkstoff gemessen oder angezeigt werden soll. So kann die
Vorrichtung bevorzugt für die Messung von flächigen Werkstoffen, wie beispielsweise
Papier, Pappen, Textil stoffen u. dgl., Anwendung finden. Au,ßier zur Dickenmessung
eignet sich die Vorrichtung auch zur Anzeige sich der Vorrichtung nähernden ferromagnetischer
Gegenstände, wie z. B. bei Aufzügen, Eises zahnrädern oder -achsen usw. In letzterem
Fall wird bei Annäherung der ferromagnetisch bewegten Massen ,durch das Drehsystem
im Meßkreis ein Steuerorgan, wie Ventil, elektrischer Kontakt usw., zum Zwecke des
Steuerns oder Anzeigens betätigt.
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Bei Aufzügen beispielsweise kann die Vorrichtung so gestaltet und
angeordnet sein, ,daß erst bei Betätigung dieser Vorrichtung ein Eiii oder AuslaB
zu dem Aufzug möglich ist. Bei einer Bandfertigung von flächigen Gegenständen mit
bestimmten Toleranzen können die Steuerorgane so angeordnet werden, daß sie erst
bei Überschreitung der + -Toleranz ansprechen und damit die Antriebsmaschine entweder
steuern oder stillsetzen. Schließlich findet die erfindungsgemäße Anordnung vorteilhaft
auch Verwendung für Eisenbahnsicfherungs-und -blockierun'gseinrichtungen, wobei
die Sicherung z. B. ,dadurch erfolgen kann, daß durch die Annäherung eines Waggons
ein Streckenteil gesperrt oder freigegeben wird. Ferner können gleichzeitig zur
Fernanzeige Signale ausgelöst und Bahnschranken oder Lichtsignale betätigt werden.
Auch das automatische Zählen bewegter ferromagnetischer Werkstoffe mit dieser Vorrichtung
ist, wie sich aus der Wirkungsweise zwangsläufig ergibt, leicht durchzuführen.
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In der Zeichnung sind- Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung veranschaulicht,
und zwar zeigt Abb. I eine Vorrichtung zur Dickenmessung in Form eines Bügels, Abb.
2 eine andere Ausführung der Vorrichtung zur Dickenmessung in Form eines Topfjoches,
Abb. 3 eine Vorrichtung zur Anzeige vorbeiwandernde Dauermagnete mit magnetischer
Justierung, Abb. 4 einen Längsschnitt durch eine Zählvorrichtung, Abb. 5 die Anwendung
einer solchen Zählvorrichtung zum Zählen von Eisenbahnachsen.
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Die Vorrichtung nach Abb. I besteht aus den beiden Bügeln I aus ferromagnetischem
Werkstoff, die zwischen sich an der einen Seite einen Luftspalt 2 zur Aufnahme eines
Drehmagneten 3 begrenzen und die am andern Ende mit den Dauermagneten 4 versehen
sind. An diesen Dauermagneten liegt ,der zu messende Stoff 5, unter dem sich eine
ferromagnetische Platte 6 befindet. Der von den Magneten ausgehende Kraftfluß durch
-dringt den zu messenden Stoff, wie z. B. Papier, und schließt sich über die Weicheisenplatte
und die Weicheisenbügel, wobei die Stärke des Feldes in ,dem Luftspalt des Drehmagneten
abhängig ist von der Stärke des zu messenden Stoffes. An dem Zeigerausschlag kann
daher auf einer entsprechend geeichten Skala die Dicke abgelesen werden. Zur Einstellung
in die Nullsteilung und als Gegenkraft ist eine Spiralfeder 7 in an sich bekannter
Weise an der Zeigerachse 8 befestigt.
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Die Vorrichtung nach Abb. 2 besteht aus einem topfförmigenjoch 9,
dessen mittlerer Kern 10 durch den Luftspalt 11 unterbrochen ist, in welchem sich
der Drehmagnet 12 befindet. Die Fortsetzung des Kernes wird gebildet durch den Polschuh
I3 und den Dauermagnet 14. D;er Aufbau des Drehmagnetsystems ist der gleiche, wie
in Abb. I beschrieben.
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Der Topf ist an seiner offenen Seite mit einer Platte I5 aus unmagnetischem
Werkstoff verschlossen, so daß eine glatte Grundfläche gebildet wird. Zwischen dieser
Fläche und einer ferromagnetischen Platte I6 wird der zu messende Stoff I7 eingeführt.
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Abb. 3 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, wie sie beispielsweise
zur Steuerung eines Aufzugs Verwendung finden kann. Das System besteht aus den beiden
Weicheisenbügeln I8, zwischen denen das Drehmagnetsystem I9, wie in Abb. I beschrieben,
angeordnet ist. Im vorliegenden Fall ist an der Drehachse 20 ein Kontaktarm 21 befestigt,
der entweder die Kontakbe 22 oder 23 betätigt. Im Gegensatz jedoch zu dem System
von Abb. I und 2 erfolgt bei der vorliegenden Anordnung die Kompensation nicht ausschließlich
durch die Feder, sondern zusätzlich durch einen weiteren permanentmagnetisch regelbaren
Nebenschluß. Dieser Nebenschluß besteht aus den beiden Weicheisenbügeln 24 und dem
verstellbaren Walzenmagneten 25. Ein solcher magnetisch regelbarer Nebenschluß findet
vorteilhaft
dann Anwendung, wenn ein äußeres, stlets gleichbleibendes magnetisches Störfeld
auf die Anzeigevorrichtung wirlit. Bei einer Relativbewegung zwischen dieser Vorrichtung
und einem Dauermagneten 26, der z. B. an einem Aufzug befestigt sein kann, wird
die Kontaktgabe des Drehmagneten ausgelöst. Zweckmäßig ist dieser Dauermagnet auf
einer unmagnetischen Unterlage 27 befestigt.
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In der Zählvorrichtung gemäß Abb. 4 ist in dem Gehäuse 28 zwischen
abgebrochen gezeichneten Weicheisenpolstücken 29 ein scheiben- oder walzenförmiger
Magnet 30 drehbar gelagert, der in Richtung seines Durchmessers magnetisiert ist.
Auf dem Umfang des Magneten ist ein Mitnehmerstift 3I befestigt, der durch die Kontaktfeder
32 an den Anschlag 33 gedrückt wird. Nehmen die Weicheisenpolschuhe 29 eine solche
Polarität an, wie sie durch Buchstaben angedeutet ist (N-S), so wird der Nordpol
des Weicheisenpolstückes aut den Nordpol des Drehmagneten abstoßend wirken, während
gleichzeitig der Südpol angezogen wird. Für die andere Polarität des zweiten Polschuhes
ist der Vorgang mit umgekehrten Vorzeichen der gleiche. Hierdurch erfolgt eine Drehbewegung
im Uhrzeigersinn gegen die elastische Kraft der Feder 32, bis diese so weit durchgebogen
ist, daß sie zur Berührung mit dem Kontakt 34 gelangt. Hierdurch wird der Stromkreis
geschlossen, der beispielsweise zur Betätigung einer Signalanlage, eines Zählwerkes
od. dgl. dienen kann. An Stelle eines Kontaktes kann aber auch ein Ventil betätigt
werden, das eine pneumatische oder hydraulische Steuerleitung freigibt oder schließt.
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Eine solche Anordnung ist in Abb. 5 in .Anwendung bei einer Achszähleinrichtung
für Schienenfahrzeuge dargestellt. Hierbei bedeuten 35 das Magnetsystem, wie in
Abb. 4 vergrößert dargestellt, mit Kontakteinrichtung, 36 die verlängerten Weicheisenpolstücke,
an deren Enden die Dauermagnete 37 befestigt sind. Die ganieAnordnung ist zwischen
den auf einer Holzschwelle 38 befestigten Schienen 39 eingebaut. Durch den Spurkranz
40 der Räder 41, die in den Raum zwischen Schiene 39 und Dauermagnet 37 hineinragen,
tritt während des Vorbeilaufens der Räder eine Kraftflußänderung ein, die zur Anzeige
für jeden Vorbeilauf dient so daß die Zahl der Achsen gezählt werden kann. Diese
Anordnung l;ommt auch zur Wirkung, wenn der Kraftfluß über die Räder 41 und die
Achse 42 geschlossen wird. Die gleiche Anordnung kann auch in verkürzter Bauweise
parallel zur Schiene angebracht werden, wobei die Kraftflußänderung daun jeweils
durch ein Laufrad erfolgt.
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Die vorstehend beschriebenen Meß-, Zähl- und Anzeigeanordnungen haben,
wie durch die Beschreibung dargetan, den Vorteil, daß sie geschwindigkeitsunabhängig
sind. Durch zusätzliche Maßnahmen, beispielsweise Vergrößerung des Trägheitsmomentes,
Einbau von Dämpfungsgliedern, können natürlich diese Meß-, Zä!hl- und Anzeigeanordnungen
auch geschwindigkeitsabhängig gemacht werden.