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Magnetelektrische Meßlehre
Die Erfindung betrifft eine elektrische
Meßlehre, insbesondere von der Art, bei welcher der Eisenschluß eines Elektromagneten
in Abhängigkeit von der zu messenden Größe geändert wird. Mit einer derartigen Lehre
kann man Größen verschiedener Art, wie die Abmessungen von Körpern u. dgl., bestimmen.
Die Meßlehre nach der Erfindung ist von hoher Empfindlichkeit und kann bei gedrängtem
Aufbau ohne große Kosten hergestellt werden. Sie ist außerordentlich bequem zu bedienen
und hat den Vorzug, unabhängig gegen Schwankungen der Netzspannungen zu sein. Auch
läßt sich mit einer hohen Meßempfindlichkeit unabhängig von dieser eine genaue Nulleinstellung
erzielen.
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Die Einrichtung nach der Erfindung besteht in ihrer bevorzugten Ausführungsform
in einem Meßkopf mit einem Magnetkreis, welcher durch zwei paarweise angeordnete
Elektromagneten mit parallel verlaufendem Flußweg und einem veränderlichen Luftspalt
gebildet wird. Ein beweglicher Anker bildet die Begrenzung des Luftspaltes, so daß
die Bewegung des Ankers mit Veränderungen der Breite des Luftspaltes verbunden sind.
Der be-
wegliche Anker ist mechanisch verbunden mit einem Tastorgan,
welches den Veränderungen einer zu messenden Dicke oder einer anderen Größe mit
-einer Bewegung folgt. Die Elektromagnete sind mit einem Meßinstrument zur Anzeige
der Veränderung des magnetischen Widerstandes der beiden Luftspalte in einen Meßkreis
geschaltet.
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Der Gegenstand der Erfindung sei an Hand der Zeichnung erläutert.
In der Abb. I ist eine Ansicht eines Meßgerätes nach der Erfindung dargestellt;
Abb. 2 zeigt eine Seitenansicht des Meßkopfes der Einrichtung nach Abb. I; Abb.
3 ist eine Ansicht einer anderen Ausführungsform des Meßkopfes; Abb. 4 zeigt eine
besondere Art der Befestigung -federnder Teile am Meßkopf.
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Die Erfindung ist nicht -beschränkt auf Geräte zur Bestimmung der
Dimension körperlicher Prüflinge, sondern kann auch auf Geräte zur Bestimmung von
kleinen Bewegungen Anwendung finden.
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In Abb. 1 ist die äußere Ansicht eines Meßgerätes zur Bestimmung
der äußeren Dimensionen kleiner Körper dargestellt. Das Gerät hat einen Fuß 1 1,
welcher zur Aufnahme des zu messenden Körpers eine bewegliche Platte 12 trägt. Der
Fuß II trägt ferner eine Säule I2' als Träger des Meßkopfes 13 mit einem Tastorgan
14. Dieses wird in Berührung mit der oberen Fläche des auf der Platte 12 angeordneten
Prüflings gebracht, so daß die Stellung des Tastorgans 14 innerhalb des Meßkopfes
I3 der zu ermittelnden Größe entspricht. Um das Gerät zur Messung von Prüflinge
mit stark voneinander abweichenden Dimensionen geeignet zu machen, kann der Meßkopf
an der Säule I2' mit Hilfe eines beweglichen Trägers 15 verstellbär befestigt sein,
welcher senkrecht an der Säule' mit Hilfe eines Spindeltriebes auf und ab bewegt
werden kann, beispielsweise über eine mit dem Handgriff 17 bewegliche Schraubenspindel
I6. Zur Feststellung des beweglichen Trägers 15 in einer beliebigen Stellung ist
zweckmäßig eine Klemmschrauben8 vorgesehen.
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Der Meßkopf 13 ist in einem Gehäuse befestigt, aus welchem nur das
Tastorgan 14 herausragt. Die Anordnung innerhalb des Gehäuses ist aus den Abb. 2
und 3 ersichtlich. Die einzelnen Teile sind an einem nicht ferromagnetischen Träger
19 be- -festigt, der beispielsweise aus Messingguß besteht und in geeigneter~ Weise
mit dem beweglichen Träger 15 nach Abb. I verbunden ist. Das Tastorgan I4, welches
in der Abbildung in vertikaler Lage dargestellt ist, wird getragen durch einen senkrecht
beweglich angeqrdneten massiven Arm 20 aus magnetisierbarem Material. Dieser ist
wiederum beweglich mit dem Träger 19 verbunden, und zwar über Federn die ebenfalls
aus magnetisierbarem Material bestehen. Zur Erhöhung der Steifigkeit der Federn
21, um also den Tr,agarm 20 auch gegenüber seitlichen Bewegungen parallel zum Träger
19 starr zu erhalten, sind Verstärkungsstreifen 22 vorgesehen, welche zu beiden
Seiten der Federn 2I befestigt sind, und in geringem Abstand von den Befestigungspunkten
der Federn 22 Tragarm 20 und den zur Befestigung der Federn am Träger 19 dienenden
Klemmstücken 23 enden.
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Der Träger 19 weist Nasen 24 auf, an denen die beiden Klemmstücke
23 für die Federn und die horizontalen Arme 25 befestigt sind. Zwei Doppelspulenelektromagnete
26 und 27 sind zwischen den Armen 25 angeordnet an diesen befestigt. Der Elektromagnet
26 ist am oberen Arm 25 aufgehängt, der Elektromagnet 27 ruht auf dem unteren Arm
25. Die Arme 25 wie auch die Klemmstücke 23 bestehen aus magnetisierbarem Material.
Der Magnet 26 besteht aus zwei Spulen oder Windungen 28 und 29, die um einen Kern
30 gewickelt sind, während die beiden Spulen 3I und 32 des Magneten 27 um- - einen
Kern 33 gewickelt sind. Die sichtbaren Teile 30 und 33 der Kerne bilden die Polstücke,
welche durch einen Zwischenraum getrennt sind, welcher hinreichend bemessen ist,
daß der am Tragarm 20 befestigte Anker 34 mit beiderseitigen Luftspalten 35 und
36 hineinragen kann. Die Größe der Luftspalte ist abhängig von der Stellung des
Tastorgans 14. Der bewegliche Anker befindet sich in einer Stellung zwischen den
Elektromagneten 26 und 27> in welcher eine Bewegung des Tastorgans I4 einerseits
den Luftspalt zwischen dem Anker und dem einen Elektromagneten verringert und den
Luftspalt zwischen dem Anker und dem anderen Elektromagneten vergrößert. Auf diese
Weise wird eine Differentialwirkung erzielt, durch die die Empfindlichkeit der Anzeige
im elektrischen Kreis verstärkt wird.
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In Abb. 3 ist ein Meßkopf der Einrichtung nach Abb. I dargestellt,
an welchem die Spulen in gleicher Weise wie beim Ausführungsbeispiel nach Abb. 2
mittels aus magnetisierbarem Material bestehender Arme an dem Träger 19 befestigt
sind.
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Um jedoch dem Tastorgan 14 eine größere Beweglichkeit zu geben, ist
es zusammen mit dem Tragarm 20 nicht starr mit dem Anker 34 verbunden, sondern über
eine sich selbsttätig lösende Kupplung. Der Tragarm 20 ist wie beim Ausführungsbeispiel
der Abb. 2 über versteifte Blattfedern 21 mit dem Träger 19 verbunden. Der Anker
34 ist an einem besonderen parallel zum Tragarm 20 angeordneten Quersteg 34a befestigt,
welcher beiderseits über versteifte Blattfedern 2 1a am Träger 19 gehalten wird.
Die Verbindung zwischen dem Tast-9organ 14 und dem Anker 34 bzw. zwischen den diese
tragenden Glieder 20 und 34° erfolgt über zwei Nasen 64 und 65, deren eine an dem
Steg 34a und deren andere am Tragarm 20 befestigt - ist.
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Diese Nasen berühren einander, - solange das Tastorgan 14 sich innerhalb
des Meßbereiches bewegt.
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Wenn. jedoch der Anker an das obere Polstück 30 anzuliegen kommt
und eine weitere Anhebung des Tastorgans 14 erfolgt, kommen die Nasen 64 und 65
außer Berührung, und Tastorgan und Anker werden voneinander getrennt.~ Eine solche
den Meßbereich überschreitende Bewegung des Tastorgans kann - erforderlich sein,
wenn z. B. die zu messende Stelle eines Werkstückes zwischen. Teilen liegt, deren
Dimension den Meßbereich überscEreitet, so daß
das Tastorgan über
diesen dickeren Teil hinweggehoben werden muß.
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Um die Kupplung zwischen Anker und Tastorgan hinreichend fest zu
gestalten, empfiehlt es sich, den das Tastorgan 14 sowie den beweglichen Anker 34
tragenden Blattfedern eine Vorspannung zu geben.
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Dies wird dadurch erreicht, daß gegen die obere Blattfeder 2I und
die untere Blattfeder 2Ia je eine Spiralfeder 66 bzw. 67 drückt. Diese beiden Druckfedern
werden durch am Träger Ig befestigte Querarme 68 und 69 getragen, an welche sie
mittels einstellbarer Schrauben 70 bzw. 7I befestigt sind.
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Durch die Betätigung dieser Schrauben ist der Federdruck regelbar.
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Abb. 4 zeigt eine Teilansicht eines Meßkopfes, ähnlich dem in Abb.3
dargestellten, im Schnitt senkrecht zur Darstellung der Abb. 3. Die Abwandlung gegenüber
jener Ausführung besteht darin, daß an die Stellc der Blattfedern 2I und 2 1a starre
Träger 72 treten, welche mit dem Träger 19 über Querarme 73 und 74 mittels Torsionsfedern
75 verbunden sind. Die Vorspannung der Torsionsfedern 75 erfolgt mittels Schraubenmuttern
76 und 77, durch deren Drehung die mit der Torsionsfeder 75 starr verbundenen Stellschrauben
78 und 79 angezogen werden können. Bei dieser Ausführungsform können die Druckfedern
66 und 67 und ihre Befestigungsmittel nach der Ausführungsform gemäß Abb. 3 in Fortfall
kommen. Die Fixierung der eingestellten Torsionsspannung kann durch Schrauben erfolgen,
durch welche die den Kopf der Schrauben 78 und 79 umfassende Backen So und 8I zusammengeklemmt
werden.
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Die dargestellten Ausführungsformen sind Beispiele, welche im Rahmen
der Erfindung mannigfache Abwandlungen gestatten und in verschiedenen Schaltungen
verwendet werden können.