-
Elektrische Induktionsmeßlehre
'Die bekannten elektrischen Imduktionsmeßlehren
haben einen nur sehr kleinen Meßbereich, der etwa VtDO mm kaum übersteigt. Es muß
folglich bei der Prüfung von Werkstücken mit verschiedenen Durchmessern oder anderen
abgesetzten Maßen die Meßlehre stets mit Hilfe eines Míusterwerkstückes bzw. eines
Grenzmaßes eingestellt werden. Dieses Einstellen bei Werkstücken mit mehreren Absätzen,
welche während der Bearbeitung z.B. auf einer Schleifmaschine gemessen werden sollen,
bereitet Schwierigkeiten, da man unmöglich das Werkstück während des Arbeitsvorganges
mehrere Male ausspannen kann. Dies wäre jedoch für die Einstellung der Meßlehre
auf die verschiedenen Maße der Werkstücke erforderlich. Man hat sich bisher in der
Weise geholfen, daß man besondere Schablonen oder Modelle vorgesehen hat, die durch
einen zweiten Meßkopf abgetastet werden, um auf diese Weise einen elektrischen Ausgleich
an der Meßspannung zu erhalten.
-
Es sind zwar bereits elektrische Meßlehren entwickelt worden, welche
einen wesentlich größeren Meßweg zulassen. Für diese Meßlehren wird eine Spule verwendet,
in welche ein Eisenkern eintaucht, so daß der mit ihm verbundene Taster einen Meßweg
von mehreren Millimetern ausführen kann. Der Meßweg ist jedoch durch die Skalenlänge
bzw. eine untere Grenze der Empfindlichkeit beschränkt. Um auf. dem Amperemeter,
welches vom Meßstrom durchflossen wird, noch 1/1000 mm gut ablesen zu
können,
muß unbedingt eine große Skaleneinstellung gewählt werden, sodaß der gesamte Meßbereich
höchstens 0, OI mm umfaßt.
-
Die Induktionsänderung einer Meßspule mit Tauchkern kann gemäß der
Erfindung dadurch, ausgenutzt werden, daß die durch die Verstellung des Kernes-
erzielte Meßspannung an der Spule über eine Verstärkeranordnung so verstärkt wird,
daß sie mit dem größten Spannungsabfall an einer einstellbaren Vergleicbsspule verglichen
werden kann, wobei die Veränderbarkeit der Vergleichs spule ein Vielfaches der Veränderbarkeit
Ider Meßspule beträgt. Die Kompensation der Meßspannung gegenüber der Vergleichsspannung
kann in entsprechender Weise auch in einer Brückenschaltung vorgenommen werden,
wobei zur Erzielung eines ständigen Abgleichs der Brücke die Vergleichsinduktivitäten
in gleichem Maße verstellt werden.
-
Es ist auf diese Weise möglich, die Meßlehre mittels der Vergleichs
spule sehr genau auf den gewünschten Meßwert einzustellen. Wird z. B. die Meßeinrichtung
durch ein Musterstück auf einen Durchmesser von 5 mm eingestellt, so lassen sich
am Anzeigegerät Abweichungen von 5 mm bis 5,01 mm beobachten. Ist der Schleifvorgang
bis zum Erreichen des Sollwertes in der üblichen Weise beendet und soll nun in entsprechender
Weise über einen Absatz des Werkstückes hinweg etwa ein : Durchmesser von 6 mm abgeschliffen
werden, so kann der Eisenkern der Vergleichsspule auf dieses Maß eingestellt werden,
d. h. er wird beispielsweise um einen bestimmten Weg, der 20 cm betragen möge, verschoben.
Dieser Weg an der Vergleichsspule entspricht dann einem Weg von I mm Eisenkernverschiebung
an der Meßspule. Das Meßgerät zeigt jetzt wieder innerhalb seines Meßbereiches Sollwertabweichungen
von 6 mm bis 6,oI mm an.
-
Dile Einstellung der Vergleichsinduktivität bzw.
-
Induktivitäten läßt sich auch in anderer Weise durch Anzapfung der
Vergleichs spulen vornehmen.
-
Um wegen der zu erreichenden Genauigkeit mit einer möglichst geringen
Zahl von Anzapfungen auszukommen, kann mit der Vergleichs spule eine weitere Spule
in Reihe geschaltet sein, die ebenfalls eine bestimmte Zahl von Anzapfungen, vorzugsweise
zehn, besitzt und deren gesamter Verstellbereich größenmäßig einer Teilinduktivität
der Hauptspule entspricht. Auf diese Weise läßt sich einte-belieibi, Feinheit in
der Unterteilung-er. reichen, so daß ohne weiteres Genauigkeiten von 1/1000 mm und
darüber hinaus ablesbar sind.
-
Die mit der Meßlehre gemäß der Erfindung zu erreichenden Genauigkeiten
in der Herstellung bestimmter-Maße lassen sie für-die -Verwendung bei Bohrlehren,
Teilmaschinen u. dgl. geeignet erscheinen. Derartige -Maschinen sind jedoch nur
bei einer bestimmten Temperatur, z B. 200 C, genau, da bei dieser Temperatur die
Längenmaßstäbe, Gewindespindeln usw. hergestellt bzw. geeicht worden sind.
-
Da sich nun in Ider Praxis die vorgeschriebene Raumtemperatur nur-schwer
einhalten läßt, kann mit der vorliegenden Meßeinrichtung eine Tempei-aturkompensation
in der Weise vorgenommen werden, daß durch einen zusätzlichen, in Reihe mit der
Vergleichsinduktivität liegenden Widerstand, der durch die bei abweichender Temperatur
entstehen den Längenänderungen der Maßstäbe usw. eine entsprechende Berücksichtigung
in der Meßanordnung bewirkt. Der zusätzliche Widerstand kann entweder selbst temperaturabhängig
sein oder so einstellbar, daß einer bestimmten Einstellung eine bestimmte Raumtemperatur
entspricht. Ein weiterer entsprechend ausgebildeter und parallel dazu liegender
Widerstand. kann zur Einstellung von Gar, und maßen Idienen, die beispielsweise
einer entsprechenden Voreinstellung des Tisches oder Ider Bohrspindel entsprechen.
-
Die Zeichnung veranschaulicht den Gegenstand der Erfindung an einem
Ausführungsbeispiel.
-
Fig. I zeigt die grundsätzliche Schaltanordnung für eine Wheatstonesche
Brückenschaltung der Meßspulen.
-
Fig. 2 zeigt die gleiche Anordnung mit Darstellung der Ausbildung
der Induktionsspulen.
-
Gemäß Fig. I sind in einer Brücke die beiden zur eingentlichen Meßlehre
gehörenden Spulen I und 2 und die Vergleiehsspulen 3 und 4 zusammengeschaltet. Im
Diagonalzweig der Brücke liegt ein Anzeigegerät 5, dem ein Gleichrichter oder eine
entsprechende Gleichrichteranordnung 6 vorgeschaltet ist.
-
Das Anzeigegerät mag einen Ausschlag nach zwei Seiten zulassen, je
nach Richtung der Verstimmung der Brücke, wobei sein Meßbereich nach jeder Richtung,
wie aus Fig. 2 ersichtlich, 10 beträgt. Im Nebenschluß zum Meßgerät liegt ein einstellbarer
Widerstand 7, Ider zur Einstellung der Empfindlichkeit dient. Ist nämlich das Anfangsmaß
des zu prüfenden Werkstückes noch nicht genau bekannt, so kann bei allzu großer
Abweichung und entsprechender Verstimmung der Brücke das Meßinstrument zu heftig
ausschlagen und dadurch zerstört werden.
-
Es wird bei einer Messung zunächst die grobe Stufe eingestellt, das
Werkstück so weit abgeschliffen, bis ein Ausschlag nicht mehr erfolgt bzw. nicht
mehr ablesbar ist, dann die mittlere Stufe eingeschaltet und schließlich bei der
Feineinstellung also bei der höchsten Empfindlichkeit die genaue Bearbeitung vorgenommen.
-
In Fig. 2 ist die Meßlehre in ihren wesentlichen Einzelheiten wiedergegeben.
In die Ibeiden Meßspulen I und -2 tauchen Eisenkerne XI und. I2, die durch einen
Taster I3 verstellt werden. Hierdurch wind in bekannter Weise die Selbstin-duk,tipn
der Spulen verändert. Geht das Maß der Verstellung durch den Taster I3 über einen
bestimmten Endwert- hinaus, so müssen Idie Vergleichsinduktivitäten 3 und 4 verändert
werden. Dies sei beispielsweise der Fall,-wenn beim Übergang von einer Meßwertgröße
(5 mm) auf eine andere Meßwertgröße (6 mm) umgeschaltet werden soll. Die entsprechende
Verstellung der Induktivitäten 3 und 4 kann, wie in der Zeichnung dargestellt, mit
Hilfe eines Schalters 14 erfolgen, der für jede Induktionsspule eine - Kontaktbank
14 bzw. 14'. -besitzt, über die gekuppelte Schaltarme I5-und 15' gleiten.
-
Jedem einzelnen Kontakt, dessen Einstellung einer bestimmten Induktionsänderung
entspricht, ist Idann ein bestimmter Meßwert in Millimetern zugeordnet.
-
Eine feinere Abstufung zwischen den einzelnen Teilinduktivitäten der
Spulen 3 und 4 ist mit Hilfe der Spulen 33 und 34 möglich. Diese sind in gleicher
Weise angezapft, und ein Abgleich an den entsprechenden Schaltern 44 und 44' mittels
der Kontaktarme 45 und 45' von Kontaktstufe zu Kontaktstufe entspricht einer Verstellung
des Tasters I3 um l/o mm. Dlie weitere Genauigkeit kann bereits am Meßgerät abgelesen
werden, oder es ist eine weitere Nullabgleichung mit Hilfe weiterer vorgeschalteter
Induktionsspulen möglich.
-
Da die elektrische Meßlehre zur Prüfung sehr genau zu bearbeitender
Werkstücke und, wie in der Einleitung erwähnt, beispielsweise auch zur Herstellung
von Bohrlehren, Maßstäben u. dgl. benutzt werden kann, so ist es erforderlich, daß
Temperaturänderungen ausgeschlossen wenden. Würde nun ein unterUdem Taster I3 liegendes
Werkstück oder die Spindel einer Lehrenboh1maschine durch eine Temperaturänderung
beeinflußt werden, so würde am Meßgerät infolge der Längenänderung ein meßbarer
Ausschlag entstehen. Um diesen Ausschlag zu kompensieren, sind in Reihe mit den
Induktivitäten 3 und 4 Kompensationswiderstände 3I, 32, 35 und 36 bzw. 41, 42, 43
und 46 geschaltet. Die Widerstände bewirken eine Kompensation des von der Temperaturänderung
herrührenden Ausschlages in der Meßbrücke. Die Widerstände sind beispielsweise von
2:2° geeicht und in ihrer Bemessung den verschiedenen zu bearbeitenden Materialien,
beispielsweise Eisen, Aluminium, Messing und Elektron, angepaßt. iEs ist jeweils
nur eine der Widerstandsgruppen 3I, 4I, 32, 42 Usw. eingeschaltet, je nach Verwendung
des Werkstoffes.
-
Außerdem können parallel zu diesen WMerstandsgruppen und ebenfalls
in Reihe mit den Vergleichsinduktivitäten 3 und 4 weitere Widerstände 51 und 6I
angeordnet sein, deren Verstellung durch die zugehörigen Kontaktarme eine grobe
Maßeinstellung in großem Maßstabe bedeutet. Bei Verwendung dieser Regelwiderstände
ist es möglich, die Meßlehre mit ihren Induktivitäten I lund 2 an einer festen Stelle
anzubringen und etwa mit Hilfe einer Übersetzung oder auch unmittelbar die Verstellung
des Tasters I3 entsprechend der Tischverstellung zum Messen großer Längen vorzunehmen.
-
Die Einstellung dieser zusätzlichen Regeiwiderstände auch zum Einregeln
der Raumtemperatur kann selbsttätig in Abhängigkeit von der Verstellung des tBohrtisches
bzw. der Temperatur durch geeignete Regelorgane erfolgen. Will man die Meßanordnung,
beispielsweise zur Herstellung von Kreisteilungen benutzen, so läßt sich die eigentliche
Meßlehre in der Weise umgestalten, daß die Spulen I, 2 eine Kreiskrümmungg erhalten
und die Spulenkerne sowie ender Taster um einen Drehpunkt schwenkbar gelagert sind.
Die Teilung kann dann von einer Grundstellung ausgehend durch Schwenkung des Tasters
vorgenommen werden, wobei je nach der Größe des Schwenksektors für den letzten Teilstrich
immer wieder die Grundstellung herzustellen ist. Es läßt sich jedoch auch die Meßlehre
in der üblichen dargestellten Form verwenden, wenn mit- Hilfe des Tasters eine drehbare
Kurvenscheibe mit spiralförmiger Begrenzung abgetastet wird, wobei jedem Winkelmaß
ihrer Verdrehung ein bestimmtes Radialmaß der Spirale entspricht.
-
Eine Temperaturkompensation in der hier angegebenen Weise, nämlich
unter Berücksichtigung der Maßänderungen des zu prüfenden Gegenstandes, kann allgemein
bei Meßeinrichtungen, die der Nachprüfung der Maße dienen, also beispielsweise auch
bei optischen Meßgeräten, verwendet werden.
-
Wird z. B. ein mit der Verstellspindel parallel laufender Maßstab
bei einer Lehren, bohrmaschine durch eine Vergrößerungseinrichtung, die als Meßmarke
ein Fadenkreuz, ein Gitter od. dgl. enthält, betrachtet, so soll gemäß der durch
Temperaturänderung bewirkten Maßänderung des Vergleichsmaßstabes auch eine entsprechenlde
Verschiebung des Gitters im Objektiv stattfinlden. Zu diesem Zweck ist das (Gitter
entsprechend einem Temperaturmaßstab verschiebbar angeordnet.