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Vorrichtung zum Messen von Flächen für Leder od. dgl.
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Zusatz zum Patent 912154
Das Patent 9I2 I54 betrifft ein Verfahren
und die dazugehörige Vorrichtung zum Messen von Flächen für Leder od. dgl., bei
dem der Spannungsabfall als Meßgröße in einem Meßkreis verwendet wird, der bei wachsender
bzw. kleiner werdender Meßfläche ansteigt bzw. abfällt, oder nimgekehrt.
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Zu diesem Zwecke werden in einem Meßkreis eine Anzahl von in Reihe
hintereinandergeschalteter Widerstände vorgesehen, die durch von dem Meßgut selbst
betätigte Kontaktstifte iii bzw. abgeschaltet werden, oder umgekehrt. je nach der
Breite des zu messenden Werkstückes wird eine bestimmte Anzahl der über die ganze
Breite des Meßtisches in einer Meßbrücke angeordneten Kontaktstifte angehoben und
dadurch entsprechend viele Widerstände ab- bzw. zugeschaltet, oder umgekehrt, wodurch
der Spannungsabfall des Meßkreises verändert wird. Dieser Spannungsabfall muß nun
in einem Summierwerk irgendwie summiert werden, und zwar zweckmäßigerweise in einem
elektrischen Summierwerk, das die den rein mechanischen Summierwerken eigenen Trägheitserscheinungen
nicht aufweist.
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Gemäß der Erfindung wird der dem elektrischen Meßwerk über einen
Impulsgeber zugeführte veränderliche Spannungsabfall der Drehspule eines Ring- bzw.
Kernmagnetsystems oder den Feldspulen eines Drehmagnetsystems zugeführt, wobei die
Übertragung der Ausschläge der Drehspule bzw. des Drehmagnets über ein Sperrad auf
eine Anzeigevorrichtung erfolgt Diese Bauart ergibt den Vorteil, daß das Sperrrad
gegen Drehen in der einen Richtung gesperrt werden kann, während eine Drehung in
der
entgegengesetzten Richtung frei möglich ist. Das bedeutet, daß
das Sperrad die von der Drehspule bzw. dem Drehmagnet kommenden Winkelausschläge
registrieren und addieren kann.
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Den für das elektrische Summierwerk erforderlichten Impulsgeber bildet
man in Anpassung an die Besonderheiten der Meßmaschine zweckmäßigerweise so aus,
daß er beispielsweise aus einer mit der mitgenommenen Vorschubwalze gekuppelten
Scheibe aus nichtleitendem Material besteht, an deren Umfang in erforderlicher Anzahl
Metallsegmente eingelassen sind, die mit einem gleichachsig angeordneten Schleifring
in leitender Verbindung stehen. Dieser Impulsgeber erfüllt zwei Aufgaben. Einmal
dient er dazu, die für die Summierung dm elektrischen Meßwerk erforderlichen Impulse
zu erzeugen, deren Stärke überigens von der jeweiligen Breite des Meßgutes abhängt,
und zum anderen dazu, um manuelle Bedienungsfehler bei Beginn, am Ende und während
des Meßvorganges auszumerzen. Der Impulsgeber ersetzt daher nicht nur gegebenenfalls
einen Synchronkontakt, sondern weist auch eine gegenüber dem Synchronkontakt verbesserte
Wirkungsweise auf, denn gleichgültig, ob das Leder beim Durchgang unter der Kontaktbrücke
abgebremst oder beschleunigt wird, gibt die -m-it der mitgenommenen Vorschubwalze
gekuppelte Kontaktscheibe des Impulsgebers eine der Lederlänge entsprechende Anzahl
von Impulsen ab, d. h., der Impulsgeber arbeitet zeitunabhängig. Das bedeutet, daß
die Bedienungsfehler sich auf das Meßergebnis nicht auswirken können.
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Die Drehspule bzw. der Drehmagnet des elektrischen Meßwerkes kann
beispielsweise auf einem an dem einen Ende eingespannten und mit dem anderen Ende
frei drehbaren Torsionnsstab angeordnet sein, wobei der Strom der Drehspule bzw.
der Feldwicklung über richtkraftlose Federn bzw. feste Leitungen zugeführt wird.
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Das Sperrad wird durch eine ortsfest angeordnete Sperrklinke gegen
Drehen in der einen Richtung blockiert, während eine andere, mit dem Torsionsstab
verbundene, verschiebbare Klinke beim Auftreten eines Impulses das Sperrad in der
anderen Richtung dreht bzw. weiterdreht.
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Das Sperrad überträgt seine Drehbewegungen beispielsweise über ein
mit ihm verbundenes Zahnradgetriebe auf die eigentliche Anzeigevorrichtung, die
beispielsweise aus einem einfachen Zeiger be stehen kann. Dieser Zeiger steht unter
der Wirkung einer Feder, die ihn in seine Ausgangsstellung zu drücken sucht.
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Dieses. Zurückdrehen wird während des Meßvorganges dadurch unmöglich'
gemacht,- daß zwischen dem Zahnradgetriebe und dem Zeiger eine Kupplung angeordnet
ist, die durch - eine Feder ständig in die Kupplungsstellung gedrückt wird.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch
dargestelIt, und zwar -zeigen Abb. 1a und 1b eine schematische Ansicht eines Drehspulsystems
bzw. Ringmagnetsystems; Abb. 2 zeigt die graphische Darstellung des Drehwinkels,
Abb. 3 die schaubildliche Darstellung eines Letderstückes, Abb. 4 die schaubildliche
Darstellung eines Drehspulmeß werkes, Abb. 5 eine Seitenansicht des Sperrades, Abb.
6 den Impulsgeber in Seitenansicht und Abb. 7 einen lotrechten Längsschnitt durch
den Impulsgeber.
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Wird durch ein Drehspulmeßwerk (Abb. 1a) ein Strom geleitet, so ist
die auf die Drehspule 2 ausgeübte Kraft K = c1 J BL, wobei c1 eine Konstante ist,
die durch die geometrischen Abmess'ungen des Systems gegeben ist.
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J ist der Strom und BL die Luftinduktion. Das Drehmoment DMa der
Spule 2 ist also bei einem Winkelausschlag α der Spule 2 DMα = c1 #
γ # J # BL.
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Faßt man c1, r und BL zu einer Konstanten c2 zusammen, so ist DMα
= c2 d. h., das elektrische Drehmoment ist Idem Strom J proportional.
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Soll sich das System im Gleichgewicht befinden, der Zeiger 14 also
zbte Ruhe kommen, so muß ein Gegenmoment vorhanden sein. Wird das Gegenmoment durch
eine Spiral- -oder Torsionsfeder erzeugt, so ist DG = - cf # α, wobei cf die
Federkonstante und α der Verdrehungswinkel sind. Soll der Zeiger 14 zur Ruhe
kommen, so müssen alle auftretenden Momente gleich Null sein, also c2 J - Cr a =
0.
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Daraus wird α = c2/cf J.
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Setzt man für c2/cf = C, so wird α = C # J.
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Man erkennt aus dieser Gleichung, daß gemäß Abb. 2 der Drehwinkelausschlag
proportional dem Strom ist und daß der Drehwinkel genau linear verläuft.
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Zerlegt man d,e Fläche des zu messenden Leders in die Flächenstreifen
#x (y1 - y2), so ist gemäß Abb. 3 der Flächeninhalt
Der Strecke x1 - x2 entspricht die Länge und damit die Durchlaufzeit des Leders.
Die Strecke y1 - y2 entspricht der jeweils unter der Kontakt-
brücke
befindlichen Lederbreite. Der durch die Kontaktbrücke hervorgerufene Spannungsabfall
ist also proportional der Lederbreite.
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Wird nun in Zeitabständen #t jeweils ein Impul.s auf das Drehspulsystem
gegeben, so wird sein Ausschlagwinkel α dem unter der Kontaktbrücke befindlichen
Lederstreifen proportional sein. Überträgt man diesen Ausschlagwinkel a mit einer
Untersetzung auf einen Zeiger 14, so ist der von diesem Zeiger zurückgelegte Weg
in der Zeit t1
Legt man fest, daß jeder Impuls in der Zeit #t, die n [c7n] entspricht, folgen soll
und Idaß der der Anzahl der kurzgeschlossenen Kontakte der Kontaktbrücke entsprechende
Ausschlag gleich oder Lederbreite m [cm] ist, so - ist die Fläche des unter der
Kontaktbrücke befindlichen Lederstreifens f = m [cm] # n [cm] = m # n [cm2], was
a Jt entspricht.
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Nach der Durchlaufzeit tl ist die Fläche des Lederstückes
d. h., der vom Zeiger 14 zurückgelegte Weg ist gleich der unter der Kontaktbrücke
hindurchgelaufenen Lederfläche. Ein nach diesem Prinzip arbeitendes elektrisches
Meßwerk ist in Abb. 4 schematisch dargestellt. Mit dem Bezugszeichen I ist ein Dauermagnet
bezeichnet, in dessen Magnetfeld eine Spule 2 drehbar gelagert ist, Man kann aber
auch den veränderlichen Spannungsabfall bzw. die Impulse der Feldwicklung 1' (s.
Abb. 1 b) zuführen, in deren Wirkungsbereichein Drehmagnet 2' gelagert ist Diese
Drehspule bzw. dieser Drehmagnet 2' ist auf einem Torsionsstab 3 angeordnet und
mit diesem fest verbunden. Der Torsionsstab 3 ist in Lagerschildern 6, 6' gelagert,
und zwar ist das eine Ende in dem Lager 5' des Lagerschildes 6' fest eingespannt,
während das andere Ende des Torsionsstabes 3 in dem Lager 5 des Lagerschildes 6
frei drehbar gelagert ist. Der Drehspule 2 wird der Strom über zwei richtkraftlose
Federn 4 eingeführt. Bei Anordnung eines Drehmagnetsystems (Abb. 1 b) erfolgt die
Stromzuführung für die Feldwicklung I' durch einfache Leitungsdrähte 4'. Mit dem
frei drehbaren Ende des Torsionsstabes 3 ist ein Klinkenhebel 7 verbunden, an dem
eine Sperrklinke20 frei drehbar gelagert äst.
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Diese Sperrklinke 20 arbeitet mit dem Sperrad g zusammen. Mit dem
Sperrad g arbeitet ferner eine Sperrklinke 8 zusammen, die ortsfest gelagert ilst.
-Mit dem Sperrad g fest verbunden ist ein Zahnrad 10, das über ein Vorgelege 11,
12 mit beliebiger Untersetzung den Zeiger 14 antreibt. Zwischen dem Vorgelege II,
12 und dem Zeiger 14 ist eine Kupplung 13 geschaltet, dile durch eine Feder 18 den
Kupplungshebel I7 ständig in die Kupplungsstellung drückt, An dem Zeiger 14 ist
eine Rückholfeder 15 befestigt.
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Die Erzeugung der Stromimpulse kann auf verschiedene Weise erfolgen.
In den Abb. 6 und 7 ist eine für eine Ledermeßmaschine besonders einfache und geeignete
Vorrichtung dargestellt.
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Mit dem Bezugszeichen 21. ist die mit gleichbleibender Umlaufgeschwindigkeit
sich drehende, angetriebene Vorschubwalze für das Leder 20 bezeichnet, während die
darüber befindliche Walze 22 die durch die Reibung mit dem Meßgut mitgenommene Vorschubwalze
ist. Auf der Achse 23 der mitgenommenen Walze 22 sitzt fest mit ihr verbunden eine
Scheibe 6o aus Isoliermate.rial, auf deren Umfang Metallsegmente 61 in erforderlicher
Anzahl eingelassen sind. Der Abstand der Metallsegmente untereinander entspricht
einer bestimmten Länge dx auf dem Meßlgut.
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Diese Metallsegmente 61 stehen mit dem gleichachsig angeordneten
Schleifring 62 in leitender Verbindung. Durch die Bürsten 63, 64 wird der Strom
aus dem -Meßkreis zu- bzw. abgeleitet.
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Die Wirkungsweise der oben beschriebenen Vorrichtungen ist folgende
Der von der Meßbrücke kommende, durch wachsende oder kleiner werdende Meßbreite
des Meßgiltes ansteigende oder abfallende Spannungs-abfall wird dem Impulsgeber
durch die Bürste 63 zugeführt und über die Metallsegmente 61 auf den Schleifring
62 und von da über die Bürste 64 in den Meßkreis als Impulse abgegeben. Die Stärke
der Impulse richtet sich nach dem durch die größer oder kleiner werdenden Meßbreiten
ansteigenden oder abfallenden Spannungsabfall. Diese Impulse werden dem elektrischen
Summierwerk über die richtkraftlosen Federn 4 der Drehspule 2 eines Ring- oder Kernmagnetsystems
oder über gewöhnliche Leitungen 4' der Feldwicklung 1 eines Drehmagnetsystems zugeführt,
die je nach der Größe des Spannungsabfalles im Meßkreis stärker oder schwächer ausschlagen.
Dieser Ausschlag der Drehspule 2 bzw. des Drehmagneten 2' wird auf den Klinkenhebel
7 mit der Sperrklinke 20 übertragen, und zwar werden beide z. B. entgegen dem Uhrzeigersinn
gedreht, wobei die in die Zähne des Sperrades g eingreifende Klinke 20 das Sperrad
g um ein bestimmtes Maß entgegen dem Uhrzeigersinn dreht, während die ortsfeste
Klinke 8 über die Zähne des Sperrades g gleitet.
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Sobald nun der Impuls beendet ist, wird die Drehspule 2 bzw. der
Drehmagnet 2' durch den mit ihnen verbundenen Torsionsstab 3 in seine Anfangsstellung
zurückgedreht. Dabei gleitet der mit dem Torsionsstab 3 verbundene Klinkenhebel
7 mit seiner Sperrklinke 20 frei über die Zähne des Sperrrades g weg, während die
ortsfeste Klinke 8 ein Zurückdrehen des Sperrades g verhindert, das bekanntlich
über das Getriebe 10, II, I2 unter der Wirkung der Rückholfeder 15 der Anzeigevorrichtung
14 steht.
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Diese Bewegung des Sperrades g entgegen dem Uhrzeigersinn wird über
das Zahnrad 10 und das Vorgelege 11, 12 auf die Achse des Zeigers 14 übertragen,
und letzterer wird, da die Kupplung I3 ständig eingelegt ist, entsprechend der Untersetzung
des Getriebes 10, 11, 12 gedreht. Der
Zeiger 14 kann nicht in seine
Anfangsstellung zurückgehen, weil er über das Getriebe IO, II, 12 mit dem Sperrad
9 gekuppelt ist, das, wie schon erwähnt, durch die ortsfeste Klinke 8 an dieser
Bewegung gehindert ist.
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Beim Auftreten des nächsten Impulses wird das Sperrad g durch den
erneuten Ausschlag der Drehspule 2 bzw. des Drehmagnets 2' über den Klinkenhebel
7 durch die Klinke 20 um ein bestimmtes, der jeweiligen Impuls stärke entsprechendes
Maß entgegen dem Uhrzeigersinn weitergedreht, wobei diese Bewegung iiber das Getriebe
IO, II, 12 auf den Zeiger 14 übertragen wird, d. h., dieser wird ebenfalls ein Stück
weitergedreht. Bei Beendigung dieses Impulses wiederholen sich die bereits oben
geschilderten Vorgänge.
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Auf diese Weise werden also alte vom Impulsgeber ausgehenden Impulse
im elektrischen Summierwerk einwandfrei und fehlerfrei summiert.
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Nach der Beendigung der Messung kann von der entsprechend geeichten
Skala I6 ohne weiteres die gemessene Gesamtfiäche abgelesen werden. Um die Maschine
für eine neue Messung vorzubereiten, bedarf es lediglich der Betätigung des Kupplungshebels
I7, der in die Entkupplungsstellung gedrückt wird. Dadurch kann die RüclçhoElfeder.I5
zur Wirkung kommen und bringt den Zeiger 14 in seine Ausgangsstellung zurück.