DE946188C - Vorrichtung zur Laengenmessung - Google Patents

Vorrichtung zur Laengenmessung

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DE946188C
DE946188C DEB32642A DEB0032642A DE946188C DE 946188 C DE946188 C DE 946188C DE B32642 A DEB32642 A DE B32642A DE B0032642 A DEB0032642 A DE B0032642A DE 946188 C DE946188 C DE 946188C
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Expired
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DEB32642A
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English (en)
Inventor
Max Baermann
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Max Baermann GmbH
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Max Baermann GmbH
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B3/00Measuring instruments characterised by the use of mechanical techniques
    • G01B3/22Feeler-pin gauges, e.g. dial gauges
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/001Constructional details of gauge heads

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)

Description

  • Vorrichtung zur Längenmessung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vergrößerung kleinster Bewegungen mit Hilfe stati.-scher magnetischer Felder, insbesondere zur Längenmessung in der Feinmeßtechnik.
  • Die für diesen Zweck bisher bekanntgewordenen Vorrichtungen bestehen neben den rein optisch arbeitenden Geräten entweder in sogenannten.Meßuhren, welche die Längenänderung mit Hilfe eines FühIstiftes durch mechanische Übersetzungen mittels eines Zeigers, der vor einem Zifferblatt läuft, anzeigen, oder in Geräten, bei denen die Änderung eines Meßkondensators oder einer Meßinduktivität durch elektrische, in Längenmaß geeichte Meßinstrumente angezeigt - zur Messung dient. Auch brücken- oder kompensatorähnliche Magnetkreise, bei denen die Lage eines ferromagnetischen Leitstückes durch die Meßgröße verändert und dadurch die Feldstärke in einem Anzeigekreis beeinflußt wird, sind schon vorgeschlagen worden. Hierbei sind sowohl stromdurchflossene Drehspulen als auch drehbar gelagerte Dauermagnete als Induktoren zur Anwendung gekommen.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht nun unter Verwendung eines brücken- oder komperir satorähnlichen Magnetkreises, bei welchem ein unter dem Einfluß dser Meßgröße stehendes, direkt oder indirekt als Fühlhebel wirkendes, ferromagnetisches Leitstück in Abhängigkeit von der Meßgröße verstellt wird, darin, daß ein oder mehrere Dauermagneten mit Polschuhen einen Magnetkreis mit einem Luftspalt bilden, in welchem ein unter der Wirkung des Fülhlhebels stehendes, ferromagne- tisches Leitstück schwingbeweglich angeordnet ist, wobei das ferromagnetische Leitstück, mit einem Indikator zwischen der neutralen Zone des Dauermagneten und dem Luftspalt liegend, den Nullzweig darstellt. Diese Vorrichtung ist ihrem Wesen nach natürlich nicht nur zur Durchführung von Längenmessungen geeignet, sondern kann auch mit Erfolg für jede andere Lagenänderung, bei der.zur genauen Messung eine große tfbersetzung erforderlich ist, angewendet werden. Zum Beispiel kann auf diese Weise die Durchbiegung von Trägern, Druckmembranen usw. oder die Längenändlerung irgendwelcher Bauelemente unter dem Einfluß schwankender Temperatur oder wechselnder -Zugkräfte und vieles andere mehr leicht einer genauen Messung erschlossen werden.
  • Die Wirkungsweise dieser Anordnung besteht darin, daß bei völliger Flußgleichheit in den beiden Teilen des Magnetkreises im Nullzweig der Fluß Null entsteht, was durch den Indikator angezeigt wird. Schon bei kleinster Auslenkung des mit dem Luftspalt in magnetischer Verbindung stehenden ferromagnetischen Leitstückes entsteht im Nullzweig eia Fluß, der am Indikator einen entsprechenden Ausschlag bewirkt. Es ist natürlich nicht unbedingt erforderlich, daß das den Nullzweig bildende ferromagnetische Leitstück mit dem Spannungsmiftelpunkt des Dauermagneten in mechanischer Blerührung steht. Es genügt, wenn dieser Anker so zwischen oder vor einem Luftspalt angeordnet ist, daß jede Lageveränderung in oder vor dem - Spalt eine Kraftflußänderung im Anker hervorruft. Diese Bauweise wird man zweckmäßigerweise dann nehmen, wenn der Magnetkreis beispielsweise aus einem hufeisenähnlichen Gebilde besteht.
  • In einer weiteren Ausgestältung der Erfindung kann die- Größe des Flusses im Nullzweig mittels einer auf diesem angebrachten Spule mit angeschlossenem Fluxmeter bestimmt und zur Anzeige des Meßwertes verwendet werden.
  • Erfindungsgemäß kann das direkt oder indirekt unter dem Einfluß der zu messenden Größe stehende und einen Teil des Nullzweiges bildende magnetische Leitstück einseitig vor dem Luftspalt schwingbeweglich, vorzugsweise elastisch, gelagert sein, Die Größe des Luftspaltes bzw. des Abstandes zwischen dem magnetischen Leitstück und den Polschuhen gestattet die bequeme Wahl des Meßbereiches der Vorrichtung, vor allem dann, wenn die zum Luftspalt geeignetste Dimensionierung der Dauermagnete gewählt wird.
  • Gemäß der Erfindung kann die Form des Luftspaltes zur Beeinflussung des Skalencharakters des Indikators herangezogen werden, so daß auf diese Weise die Skala teilweise auseinandergezogen bzw. linearisiert werden kann.
  • Der Nullzweig der Vorriçhtung besteht gemäß der Erfindung aus einem Werkstoff mit sehr schmaler Magnetisierungsschleife, z. B. einer Eisen-Nickel-Legierung ^ mit einem Nickelgehalt von wenigstens 504/o, um zu verhindern,-daß sich der Anzeigewert ein und derselben Meßgröße bei zunehmenden Meßwerten gegenüber abnehmenden unterscheidet. Auf diese Weise ist es möglich, nicht nur ein hochempfindliches, sondern auch sehr genaues Meßgerät aufzubauen.
  • In den Abbildungen sind Beispiele der Erfindung näher dargestellt. Es bedeutet Fig. -I eine schematische Aufsicht auf- ein Meßwerk mit Drehmagnet-Indikator, bei dem das magnetische Leitstück zungenartig in den Luftspalt eingreift, Fig. 2 eine schernatische Darstellung der Polschuhe mit einem einseitig vor dem Luftspalt gelagerten magnetischen Leitstück in Aufsicht, Fig. 3 Polschuhe mit einem V-förmig zur Beeinflussung des Skalencharakters des Indikators ausgebildeten Luftspalt in Seitenansicht.
  • In Fig. I besteht der einer Meßbrücke oder einem Kompensator ähnelnde Magnetkreis aus den beiden Dauermagneten I .und 2, deren Polarität durch die Buchstaben »ast« und »S« angedeutet ist, sowie aus den beiden den Luftspalt 3 bildenden ferromagnetischen Leitstücken 4 und 5. Der den Indikator enthaltende Nullzweig besteht aus dem im Spannungsmittelpunkt der beiden Dauermagnete angeordneten ferromagnetischen Leitstück 6 und dem zungenartigen Leitstück 7. Fü-r die Leitstücke 6 und 7 ist ein Werkstoff mit sehr schmaler Hysteresisschleife, z. B. eine Eisen-Nickel-Legierung mit einem Nickelgehalt von wenigstens 50°/o, vorgesehen.
  • Durch die Einsparung 8 der Zunge 7 wird erreicht, daß diese kleine elastische Bewegungen ausführen kann. Der Indikator besteht aus einem auf der senkrecht zur Zeichenebene angeordneten Achseg befestigten Drehmagneten 10, dessen Polarität ebenfalls durch Buchstaben »N« und »S« angedeutet ist. Der Drehmagnet 10 befindet ich in der zylindrischen Bohrung eines rechteckförmigen Stückes 11 aus einem Werkstoff mit guter elektrisoher Leitfähigkeit, z. B. Kupfer. Bei Bewegungen des Drehmagneten 10 werden in dem Kupferstück ii Wirbelströme erzeugt, die für eine genügende Dämpfung sorgen. Auf der Achse g ist außerdem noch der Zeiger I2 befestigt, der vor einer Skala I3 spielt. Eine Spiralfeder 14 dient als elastische Rückführung für den Zeiger 12. Das Leitstück 7, das den Luftspalt 3 zungenartig durchgreift, ist zwischen den als einstellbare Anschläge dienenden Schrauben 15 und I6 angeordnet. Auf dem Meßtisch I7 liegt das zu messende Stück I8. -Die Länge dieses Stückes wird durch den Fühlhebel 19 abgetastet, der in einer Führung 20 gelagert ist. Zwei Federn 21 und 22 verbinden den Fühlstift 19 kraftschlüssig mit der Zunge 7. Dabei ist die Zugkraft der Feder 22 größer als diejenige der Feder 2I. Die Wirkungsweise des Gerätes ist folgende: Vor Beginn der Messung wird die Zunge 7 durch die Kraft der Feder 22 an den einstellbaren Anschlag I6 gelegt. Dabei wird der Nullzweig in Richtung des Pfeiles 23 von einem magnetisohen Kraftlinienfluß durchsetzt. Dieser übt auf den Drehmagneten 10 ein Drehmoment aus, durch das der Zeiger 12 auf einen bestimmten Skalenwert auf der linken Skalenhälfte gebracht wird, wobei die SyNalfeder 14 ent- sprechend gespannt wird. Das zu messende Stück I8 hebt bei der Messung die Zunge 7 über den Fühlhebel 19 etwas an. Bewegt sich die Zunge beispielsweise genau in die Mitte des Luftspaltes 3, so ist im Nullzweig kein Kraftlinienfluß mehr vorhanden, und die Feder 14 bringt den Zeiger I2 in die Mittelstellung. Bei weiteren Anheben der Zunge 7 wird der Null zweig von einem Kraftlinienfluß entgegengesetzt der Richtung des Pfeiles 23 durchsetzt, wodurch ein umgekehrt gerichtetes Drehmoment auf den Drehmagneten 10 ausgeübt wird, welches den Zeiger 12 auf einen bestimmten Wert in der rechten Skalenhälfte bringt. Schon kleine Bewegungen der Zunge 7 rufen somit große Zeigerausschläge hervor, so daß also bereits kleine Abweichungen in der vorgeschriebenen Länge des zu messenden Stückes 18 deutlich mittels des Zeiger 12 auf der Skala 13 abgelesen werden können.
  • In Fig. 2 sind schematisch zwei einen Luftspalt 24 bildende Polschuhe 25 und 26 in Aufsicht abgebrochen gezeichnet. Die ebenfalls abgebrochen dargestellte Zunge 27 ist schwingbeweglich vor dem Luftspalt 24 gelagert. Der Fühlstift 28 greift in diesem Falle durch eine Bohrung des Polschuhes 26 hindurch. Die Anschlagstifte usw. sind der Ubersicht halber in dieser Darstellung weggelassen.
  • Fig. 3 zeigt die Polschuhe 25 und 26 in Seitenansicht. Der Luftspalt 24 ist V-förmig ausgebildet.
  • Nimmt die Zunge 27 die gestrichelt eingezeichnete Mittellage ein - bei der die Fläche des Dreiecks 29 gleich der Summe der Flächen der beiden Dreiecke 30 ist so wird sie von keinem Kraftlinienfluß durchsetzt. Auch hier rufen bereits geringe Abweichungen aus dieser Mittellage einen kräftigen Magnetfluß in der Zunge hervor. Durch entsprechende Ausbildung des Luftspaltes kann die Skalenform beeinflußt werden.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: I. Vorrichtung zur Längenmessung unter Verwendung eines brücken- oder kompensatorähnlichen Magnetkreises, bei welchem ein unter dem Einfluß der Meßgröße stehendes, direkt oder indirekt als Fühlhebel wirkendes, ferromagnetisches Leitstück in Abhängigkeit von der Meßgröße verstellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Dauermagnete mit Polschuhen einen Magnetkreis mit einem Luftspalt bilden, in welchem ein unter der Wirkung des Fühlhebels stehendes ferromagnetisches Leitstück schwingbeweglich angeordnet ist, wobei das ferromagnetische Leitstück, mit einem Indikator zwischen der neutralen Zone des Dauermagneten und dem Luftspalt liegend, den Nullzweig darstellt.
  2. 2. Vorrichtung zur Längenmessung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung des Flusses im Nullzweig eine auf diesem angebrachte Spule mit angeschlossenem Fluxmeter dient.
  3. 3. Vorrichtung zur Längenmessung nach Anspruch I und 2, dadurch. gekennzeichnet, daß das einen Teil des Nullzweiges bildende magnetische Leitstück einseitig vor dem Luftspalt schwingbeweglich, vorzugsweise elastisch, gelagert ist.
  4. 4. Vorrichtung zur Längenmessung nach Anspruch I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftspalt z. B. V-förmig im Sinne der Beeinflussung des Skalencharakters des Indikators ausgebildet ist.
  5. 5. Vorrichtung zur Längenmessung nach Anspruch I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Nullzweig aus einem Werkstoff mit sehr schmaler Magnetisierungsschleife, z. B. einer Eisen-Nickel-Legierung mit einem Nickelgehalt von wenigstens 50°/o, besteht.
    In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 873 749;.
    USA.-Patentschrift Nr. 2 292 113; britische Patentschrift Nr. 601 490.
DEB32642A 1954-09-18 1954-09-18 Vorrichtung zur Laengenmessung Expired DE946188C (de)

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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2292113A (en) * 1941-10-11 1942-08-04 Gen Electric Magnetic gauge
GB601490A (en) * 1945-10-03 1948-05-06 Gen Electric Co Ltd Improvements in or relating to apparatus for measuring the thickness of non-magneticcoatings on magnetic articles
DE873749C (de) * 1951-12-21 1953-06-25 Robert Bosbach Verfahren und Vorrichtung zum Anzeigen und/oder Messen von Abstaenden

Patent Citations (3)

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DE873749C (de) * 1951-12-21 1953-06-25 Robert Bosbach Verfahren und Vorrichtung zum Anzeigen und/oder Messen von Abstaenden

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