DE953745C

DE953745C - Mechanical-electrical length measuring device

Info

Publication number: DE953745C
Application number: DEM24151A
Authority: DE
Original assignee: MOVOMATIC SA
Current assignee: MOVOMATIC SA
Priority date: 1954-06-09
Filing date: 1954-08-17
Publication date: 1956-12-06

Description

Mechanisch-elektrische Längen-Meß einrichtung Die Erfindung betrifft eine mechanisch-elektronische Längenmeßeinrichtung. Ihre Eigenschaften sollen sie besonders für die genaue Messung von sehr kleinen Verschiebungen eines Tastfühlers aus einer Bezugslage geeignet machen. Dabei sollen Verschiebungen bis hinunter auf O,OOI mm noch genau meßbar sein und kleinere Verschiebungen von beispielsweise 0,00005 mm noch deutlich sichtbar werden.Mechanical-electrical length measuring device The invention relates to a mechanical-electronic length measuring device. They should be their properties especially for the precise measurement of very small displacements of a probe make suitable from a reference position. The aim is to shift down to O, OOI mm can still be measured precisely and smaller displacements of, for example, 0.00005 mm can still be clearly seen.

Damit Längendifferenzen derart geringer Größe mit genügend zuverlässiger Genauigkeit objektiv angezeigt werden können, ist ein sehr großes Übersetzungsverhältnis zwischen den Bewegungen des Tastfühlers, der am Meßobjekt anliegt, und des Zeigers notwendig, der sich auf einer makroskopischen Skala bewegt. This means that differences in length of such a small size are sufficiently reliable Accuracy can be objectively displayed is a very large gear ratio between the movements of the probe, which is in contact with the test object, and the pointer necessary, which moves on a macroscopic scale.

Wenn nun diese Bedingungen in bekannter Weise unter Verwendung rein mechanischer Bewegungen übertragungsorgane erfüllt werden sollen, sind große Übersetzungsverhältnisse notwendig. Abgesehen davon, daß sich in solchen Fällen ein unerwünscht hoher Meßdruck ergibt, unter welchem der Tastfühler dem Meßobj ekt anliegt, verursachen Temperaturänderungen sowie elastische Deformationen der mechanischen Organe, unvermeidliches Lagerspiel und Lagerreibung Fehlerquellen, welche die Anwendung derartiger Geräte für die Messung kleinster Längendifferenzen ungeeignet machen. If now these conditions are purely using in a known manner mechanical movements transmission organs are to be met, are large transmission ratios necessary. Apart from the fact that in such cases there is an undesirably high measuring pressure shows under which the probe is applied to the measuring object, causing temperature changes as well as elastic deformations of the mechanical organs, unavoidable bearing play and bearing friction sources of error, which the application of such devices for the measurement make the smallest differences in length unsuitable.

Es sind aus diesen Gründen schon mechanischelektronische Längenmeßeinrichtungen gebaut worden, bei welchen die mechanischen Längsverschiebungen des am Meßobjekt anliegenden Tastfühlers in einem Umwandlungsorgan in entsprechende Veränderungen einer elektrischen Größe umgewandelt werden, welche elektrischen Größenveränderungen durch elektronische Organe verstärkt und angezeigt werden. Die wünschenswerte Linearität und Reproduzierbarkeit der Anzeige ist aber bisher noch nicht in befriedigender Weise erreicht worden. For these reasons, they are already mechanical-electronic length measuring devices have been built, in which the mechanical longitudinal displacements of the object to be measured contact sensor in a conversion organ in corresponding changes an electrical quantity, which electrical quantity changes be amplified and displayed by electronic organs. The desirable linearity and reproducibility of the Ad is not yet in has been achieved in a satisfactory manner.

Die Erfindung bezieht sich darum im besonderen auf eine mechanisch-elektronische Längenmeßeinrichtung, die ein Organ zur Umwandlung der mechanischen Bewegungen eines Tastfühlers in Veränderungen einer elektrischen Größe und Mittel zur elektronischen Verstärkung und Anzeige dieser elektrischen Größenveränderungen umfaßt. The invention therefore relates in particular to a mechanical-electronic one Length measuring device, which is an organ for converting the mechanical movements of a Touch probe in changes of an electrical quantity and means of electronic Amplification and display of these electrical changes in magnitude includes.

Die Erfindung strebt in erster Linie die Erzielung einer hohen Anzeigegenauigkeit, eines hohen Auflösungsvermögens, einer guten Reproduzierbarkeit der Messung, einer großen Ansprechgeschwindigkeit und eines geringen Meßdruckes und Vermeidung von Spiel- und Reibungsstörungen an. Außerdem sollen praktisch keine sich abnützenden Teile zur Einrichtung gehören, die Meßdose kleine Dimensionen annehmen und die Möglichkeit bestehen, Steuerstromkreise in Abhängigkeit vom Meßresultat zu beeinflussen und/ oder das Meßresultat zu registrieren oder auf andere Weise auszuwerten. The invention aims primarily to achieve a high level of display accuracy, a high resolution, a good reproducibility of the measurement, one high response speed and a low measuring pressure and avoidance of Play and friction disorders. In addition, there should be practically no wear and tear Parts belong to the facility, the load cell take on small dimensions and the possibility exist to influence control circuits depending on the measurement result and / or to register or otherwise evaluate the measurement result.

Zur mindesten teilweisen Erfüllung dieser Wünsche benutzt man einen Differentialkondensator mit zwei feststehenden Platten und einer gegenüber letzteren bewegbaren, mit einem Fühlstift verbundenen Platte. One uses one for at least partial fulfillment of these wishes Differential capacitor with two fixed plates and one opposite the latter movable plate connected to a feeler pin.

Solche Differentialkondensatoren dienen üblicherweise durch Bewegung des Fühlstiftes und durch die so hervorgerufene Verschiebung der beweglichen Platte zur Längenmessung, wobei die Veränderungen in entgegengesetztem Sinne der Einzelkapazitäten zwischen der feststehenden und der beweglichen Platten gemessen werden, während bisher diese Veränderungen mit einer Veränderung des Plattenabstandes oder der Dicke des Dielektrikums verknüpft waren, so daß keine lineare Anzeige dadurch erzielt werden konnte.Such differential capacitors are usually used by movement of the feeler pin and the resulting displacement of the movable plate for length measurement, the changes in the opposite sense of the individual capacities between the fixed and moving plates can be measured while so far these changes with a change in the distance between the plates or the thickness of the dielectric were linked so that no linear display was achieved thereby could be.

Demgegenüber wird erfindungsgemäß die Gesamtkapazität streng proportional mit der zu messenden Länge geändert, da der Abstand in Richtung der Flächennormalen der Kondensatorflächen konstant bleibt. Tatsächlich liegen dafür die beiden festen Platten des Differentialkondensators hintereinander in der gleichen, durch Parallelverschiebung einer Geraden erzeugten geometrischen Fläche, während die bewegbare Platte in einer dieser Fläche mit konstantem Abstand parallel gegenüberstehenden geometrischen Fläche in Richtung der erzeugenden Geraden so verschiebbar ist, daß sich die Summe der die Teilkapazitäten bestimmenden, den festen Platten gegenüberstehenden Flächen der bewegbaren Platte nicht ändert. In contrast, according to the invention, the total capacity is strictly proportional changed with the length to be measured, since the distance is in the direction of the surface normal of the capacitor areas remains constant. In fact, the two are fixed for this Plates of the differential capacitor one behind the other in the same, by parallel displacement a straight line generated geometric surface, while the movable plate in a This surface with a constant distance parallel opposite geometric surface is displaceable in the direction of the generating straight line that the sum of the the surfaces that determine the partial capacities and face the fixed plates the movable platen does not change.

Es kann so an der beweglichen Kondensatorbelegung eine Meßwechselspannung entstehen, deren Phasenlage von der Richtung und deren Amplitude von der Größe der mechanischen Verschiebung des Tastfühlers aus einer Bezugslage linear abhängig ist, wobei außerdem ein elektronischer Proportionalverstärker für die Meßwechselspannung und an dessen Ausgang angeordnete Mittel zur ojektiven linearen Anzeige von Größe und Richtung der Tastfühlerverschiebung vorhanden sein können. An alternating measurement voltage can be applied to the movable capacitor assignment arise whose phase position depends on the direction and their amplitude on the size of the mechanical displacement of the probe from a reference position is linearly dependent, In addition, an electronic proportional amplifier for the measurement AC voltage and means arranged at the output thereof for the objective linear display of size and the direction of the probe displacement may be present.

Durch die erfindungsgemäß angestrebte und realisierte Linearität der Beziehung zwischen den mechanischen. Bewegungen des Tastfühlers und den Veränderungen der Verstärkerausgangsspannung wird die Genauigkeit der Einrichtung verbessert, und vor allem hinsichtlich der freien Wahl der Tastfühlerbezugslage ergeben sich gegenüber bekannten Einrichtungen wesentliche Vorteile. Außerdem arbeitet eine erfindungsgemãße Meßeinrichtung ohne jegliches Spiel, und ihre Ergebnisse sind immer reproduzierbar. Due to the linearity aimed for and realized according to the invention the relationship between the mechanical. Movements of the touch probe and the changes the amplifier output voltage improves the accuracy of the device, and above all with regard to the free choice of the probe reference position significant advantages over known facilities. In addition, works according to the invention Measuring device without any play, and its results are always reproducible.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Meßeinrichtung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt Fig. I ein allgemeines Prinzipschema, Fig. 2 das vereinfachte Prinzipschema, Fig. 3 eine graphische Darstellung über den Verlauf der Dosenkapazitäten C, und C2 in Funktion der Fühlerverschiebung a s, Fig. 4 einen Axialschnitt durch eine Meßdose, Fig. 5 das Schaltbild des HF-Generators mit dessen Amplitudenregelungsorganen, Fig. 6 die Eingangsschaltung des Meßverstärkers, Fig. 7 die Endstufe des Meßverstärkers und die Gleichrichterschaltung, Fig. 8 die Relais- und Anzeigeautomatik. An embodiment of a measuring device according to the invention is shown in the drawing. It shows Fig. I a general principle diagram, Fig. 2 shows the simplified principle diagram, FIG. 3 shows a graphical representation of the course the can capacities C, and C2 as a function of the sensor displacement a s, Fig. 4 a Axial section through a load cell, FIG. 5 shows the circuit diagram of the HF generator with its Amplitude regulating organs, Fig. 6 the input circuit of the measuring amplifier, Fig. 7 the output stage of the measuring amplifier and the rectifier circuit, Fig. 8 the relay and automatic display.

Nach Fig. I umfaßt die Meßeinrichtung als mechanisch-elektrisches Umwandlungsorgan eine Meßdose F, welche die Aufgabe hat, die Axialbewegungen eines Fühlstiftes Wo in dazu proportionale Änderungen einer elektrischen Größe umzuwandeln. Sie stellt im wesentlichen einen Differentialkondensator mit einer beweglichen Belegung und zwei feststehenden Gegenbelegungen dar. Damit dieser Differentialkondensator ein lineares Transformationsorgan bildet, ist er so ausgebildet, daß seine Kapazitätsänderungen durch Veränderungen der sich gegenüberliegenden Belegungsflächen und nicht durch Veränderungen der Luftspaltdicke bewirkt werden. Aus praktischen Gründen ist er als Zylinderkondensator ausgebildet, dessen zwei feststehende, unter sich gleiche äußere Zylinderbelegungen II und I2 symmetrisch zu einer Querebene axial hintereinander angeordnet sind. In der Zentrumsachse ist der Fühlstift F0 verschiebbar gelagert und wird durch eine Vorspannfeder I3 nach außen gedrückt, so daß er sich federnd an die Oberfläche eines zu messenden Objektes 0, beispielsweise. eines Werkstückes, anlegen kann. Der Fühlstift F0 trägt eine zylindrische Kondensatorbelegung 14, die von den beiden feststehenden Belegungen II und I2 durch einen zylindrischen Luftspalt I5 von unveränderlicher radialer Dicke getrennt ist. Diese bewegliche Belegung 14 hat gegenüber den beiden feststehenden Belegungen II bzw. 12 die Teilkapazitäten Cl bzw. C2, die jeden Wert CO haben, wenn sich die feste Belegung in einer symmetrischen Mittelstellung So (s. Fig. 3) zu den beiden äußeren Belegungen befindet. According to Fig. I comprises the measuring device as a mechanical-electrical Conversion organ a load cell F, which has the task of the axial movements of a Feeler pin Wo to convert it into proportional changes in an electrical quantity. It essentially represents a differential capacitor with a movable configuration and two fixed opposing assignments. So this differential capacitor forms a linear transformation organ, it is designed so that its capacitance changes through changes in the opposite occupancy areas and not through Changes in the air gap thickness are caused. For practical reasons, he is designed as a cylinder capacitor, the two of which are fixed and identical to each other outer cylinder assignments II and I2 symmetrically to a transverse plane axially one behind the other are arranged. Feeler pin F0 is slidably mounted in the central axis and is pressed outward by a biasing spring I3 so that it is resilient to the surface of an object to be measured 0, for example. of a workpiece, can create. The feeler pin F0 carries a cylindrical capacitor assignment 14, the of the two fixed assignments II and I2 through a cylindrical air gap I5 is separated by invariable radial thickness. This movable occupancy 14 has the partial capacities compared to the two fixed occupancies II and 12 Cl and C2, which have each value CO, if the fixed occupancy is in a symmetrical one Middle position So (see Fig. 3) to the two outer assignments.

Verschiebungen i d S der Innenbelegung aus dieser Bezugsstellung SO bewirken lineare Veränderungen der Teilkapazitäten C, und C nach folgenden Formeln: C1 = Co i kS, (ra) C2 = Co T KBS, (Ib) wobei k ein konstanter Empfindiichkeitsfaktor ist.Displacements i d S of the internal occupancy from this reference position SO cause linear changes in the partial capacities C, and C according to the following formulas: C1 = Co i kS, (ra) C2 = Co T KBS, (Ib) where k is a constant sensitivity factor is.

Diese Formeln gelten über den ganzen Meßbereich von 5?fla2 bis +A S,,,.These formulas apply over the entire measuring range from 5? Fla2 to + A S ,,,.

Die Summe C, t C2 hat also dauernd den konstanten Wert 2 CO, und die Differenz C1 - C2 hat den Wert 2kSs Fig. 3 zeigt eine graphische Darstellung der Kapazitäten C,, C2 in Funktion der Fühlerverschiebung dS aus der Mittellage So. The sum C, t C2 has the constant value 2 CO, and the difference C1 - C2 has the value 2kSs. FIG. 3 shows a graphic representation of the capacities C ,, C2 as a function of the sensor displacement dS from the central position So.

Es sind nun gemäß Fig. I Mittel vorhanden, um die beiden feststehenden Belegungen 11 und I2 symmetrisch zu einer Bezugsleitung (Erde) unveränderlichen Potentials mit einer hochfrequenten Wechselspannung I( zeitlich konstanter Amplitude zu speisen und die Meßwechselspannung zum zwischen der beweglichen Belegung 14 und der Bezugsleitung (Erde) elektronisch zu verstärken und an einem Anzeigeinstrument I anzuzeigen. There are now according to Fig. I means available to the two fixed Assignments 11 and I2 symmetrical to a reference line (earth) unchangeable Potential with a high-frequency alternating voltage I (amplitude constant over time to feed and the measuring AC voltage to between the movable occupancy 14 and the reference line (earth) to be amplified electronically and on a display instrument I display.

Es läßt sich errechnen, daß unter dieser Voraussetzung die Meßwechselspannung Um in Funktion der Fühlerverschiebung zI 5 aus der Mittelstellung folgenden Wert annimmt: In dieser Formel ist mit C1 die Kapazität, welche die Meßdose belastet, bezeichnet, die hauptsächlich durch die Kapazität des Kabels bestimmt ist, über welches die Meßwechselspannung ZX, zum Eingang des Verstärkers V geführt wird. Fig. 2 zeigt dabei die prinzipielle Wirkung der Meßeinrichtung in einfachster Darstellungsweise. Es ist in dieser Fig. 2 ein Hochfrequenzgenerator B gezeichnet, der über einen Symmetrierungsübertrager 51 die Meßdose F mit den gegenphasigen Wechselspannungen i 11 speist. Die Meßdose F ist in dieser Figur schematisch dargestellt, indem nur die beiden nach den Formeln (I) veränderlichen Teilkapazitäten C1 und C2 eingezeichnet sind.It can be calculated that under this condition the measuring alternating voltage Um assumes the following value as a function of the sensor displacement zI 5 from the middle position: In this formula, C1 denotes the capacitance that loads the load cell, which is mainly determined by the capacitance of the cable via which the measuring alternating voltage ZX is fed to the input of the amplifier V. Fig. 2 shows the principle effect of the measuring device in the simplest representation. A high-frequency generator B is drawn in this FIG. 2, which feeds the load cell F with the alternating voltages i 11 in antiphase via a balancing transformer 51. The load cell F is shown schematically in this figure, in that only the two partial capacitances C1 and C2 which can be changed according to the formulas (I) are shown.

Die im Verstärker V linear verstärkte Meßwechselspannung lI*» wird im Gleichrichter G, der vom Oszillator B aus phasengesteuert ist, phasenabhängig gleichgerichtet, so daß am Instrument I die Verschiebung des Fühlers aus seiner Mittellage mit dem richtigen Vorzeichen objektiv ablesbar ist. Mit CL. ist die Belastungskapazität der Meßdose F bezeichnet. Damit die Einrichtung gemäß Formel (2) nur von der Fühlerverschiebungd S abhängt, müssen die Amplitude der Speisewechselspannung 11 und die Größe Ck zeitlich konstant sein.The measuring alternating voltage II * »amplified linearly in the amplifier V becomes in the rectifier G, which is phase-controlled by the oscillator B, phase-dependent rectified, so that on instrument I the displacement of the feeler out of its The middle position can be objectively read with the correct sign. With CL. is the load capacity the load cell F denotes. So that the device according to formula (2) only depends on the sensor displacement S depends, the amplitude of the AC supply voltage 11 and the size Ck must be temporal be constant.

Die erste Bedingung läßt sich durch eine geeignete Stabilisation der Oszillatorspannung US erreichen. Die zweite Bedingung wird dadurch schon angenähert erfüllt, daß ein bestimmtes Übertragungskabel bekannter Kapazität C1 immer verwendet wird. Die kleinen Kapazitätsveränderungen des Kabels infolge Temperaturveränderungen und mechanischer Einflüsse auf das Kabel lassen sich durch eine geeignete Spannungsgegenkopplung des Verstärkers V, beispielsweise mittels einer Gegenkopplungskapazität C,, unwirksam machen. Die Schaltung ist so vorgesehen, daß eine Änderung der Kabelkapazität eine entsprechende Änderung der Gegenkopplungsstärke zur Folge hat, so daß die durch die Kapazitätsänderung hervorgerufene Änderung der Meßwechselspannung wieder zum Teil kompensiert wird. Die Genauigkeit der Kompensation kann im Prinzip mit beliebiger Verstärkung beliebig groß gemacht werden. Für die rechnerischen Beziehungen ergibt sich folgendes: wobei A der Verstärkungsfaktor des Verstärkers V ohne Gegenkopplung und ist. Nur in diesem Faktor ß ist die veränderbare Kabelkapazität Ck enthalten. Mit zunehmender Größe des Gegenkopplungsfaktors Aft verringern sich gemäß Formel (3) die schädlichen Einflüsse der Veränderungen der KabelkapazitätC,, außerdem der speziellen Verstärkerröhrenveränderungen und der Speisespannungsschwankungen. Im gleichen Verhältnis werden die durch den Verstärker verursachten Verzerrungen und Phasenverschiebungen vermindert.The first condition can be achieved by suitable stabilization of the oscillator voltage US. The second condition is already approximately fulfilled in that a specific transmission cable of known capacitance C1 is always used. The small changes in capacitance of the cable as a result of temperature changes and mechanical influences on the cable can be rendered ineffective by suitable negative voltage feedback of the amplifier V, for example by means of a negative feedback capacitance C1. The circuit is provided in such a way that a change in the cable capacitance results in a corresponding change in the negative feedback strength, so that the change in the measuring alternating voltage caused by the change in capacitance is partially compensated for. In principle, the accuracy of the compensation can be made as large as desired with any gain. The following results for the arithmetical relationships: where A is the gain of the amplifier V without negative feedback and is. The variable cable capacitance Ck is only contained in this factor β. With increasing size of the negative feedback factor Aft, according to formula (3), the harmful influences of the changes in the cable capacitance C ,, as well as the special amplifier tube changes and the supply voltage fluctuations decrease. In the same proportion, the distortions and phase shifts caused by the amplifier are reduced.

In bezug auf die Fig. I und 5 wird im folgenden auch die Amplitudenstabilisierung der Hochfrequenzspannung beschrieben. With reference to FIGS. 1 and 5, the amplitude stabilization will also be discussed below the high frequency voltage.

Gemäß Fig. I umfaßt die Einrichtung einen Netzgleichrichter A bekannter Bauart, der aus der Netzwechselspannung eine dazu proportionale Speisegleichspannung U für die Elektronenröhren der verschiedenen Teilgeräte erzeugt. Der Oszillator B wird mit Hilfe eines Vergleichers D zurückgeregelt. Ohne den Regeleinfluß dieses Vergleichers D würde der Oszillator eine HF-Wechselspannung von zu hoher Amplitude erzeugen. Diese wird im Vergleicher mit einer durch den Gleichstromstabilisator H in an sich bekannter Weise besonders gut stabilisierten Bezugsgleichspannung Ü verglichen. Aus dem Vergleicher D wird eine negative Gittervorspannung - Ur zum Oszillator B zurückgeführt, der die Amplitude der Oszillatorspannung so weit zurückregelt, daß ihre Größe beliebig genau der Größe der zeitlich unveränderlichen Bezugsspannung U gleich wird. According to Fig. I, the device comprises a power rectifier A known Design that converts the AC mains voltage to a DC supply voltage proportional to it U generated for the electron tubes of the various sub-devices. The oscillator B is regulated back with the aid of a comparator D. Without the rule influence this Comparator D, the oscillator would receive an HF alternating voltage of too high an amplitude produce. This is compared with one by the DC stabilizer H in a manner known per se, particularly well stabilized DC reference voltage U compared. The comparator D becomes a negative grid bias - Ur zum Oscillator B, which regulates the amplitude of the oscillator voltage back so far, that their size is arbitrarily exactly the size of the reference voltage which cannot be changed over time U will be the same.

In Fig. 5 ist das Schaltschema des Oszillators und des Vergleichers D im einzelnen dargestellt. Mit 50 ist die Oszillatortriode und mit 5I der Ausgangsübertrager bezeichnet. Der frequenzbestimmende Schwingkreis trägt das Bezugszeichen 52. Das Rückkopplungsverhältnis ergibt sich aus dem gegenseitigen Verhältnis der Widerstände 53. In Fig. 5 is the circuit diagram of the oscillator and the comparator D shown in detail. With 50 is the oscillator triode and with 5I the output transformer designated. The frequency-determining resonant circuit has the reference number 52. Das The feedback ratio results from the mutual ratio of the resistances 53.

Ein bewährtes Ausführungsbeispiel arbeitet mit einer Oszillatorfrequenz von 60 kHz, welche die Erreichung einer kleinen Eingangsimpedanz am Verstärkereingang von klein dimensionierten Schaltelementen, kleinen Zeitkonstanten und großer Verstärkungsfaktoren bei Vermeidung von unerwünschten Kopplungserscheinungen ermöglicht. Die Ausgangswechselspannung 1JU des Oszillators B gegen Erde wird in der Diode 54 mit der Bezugsgleichspannung U verglichen, indem die Kathode dieser Diode über eine Wicklung des Übertragers 55 in der Sperrichtung durch die Normal- spannung Ü vorgespannt ist. Solange die Amplitude der Oszillatorspannung 1t etwas größer ist als die Normalspannung U, erscheinen am Übertrager 55 Impulse, welche die abgeschnittenen Spitzenimpulse der Oszillatorspannung darstellen. Die Impulse am Übertrager 55 werden durch die Verstärkertriode 56 verstärkt und durch die Gleichrichter 57 gleichgerichtat, so daß am Kondensator 58 eine negative Regelvorspannung - Ur entsteht, die dem Steuergitter der Oszillatorröhre 50 zugeführt wird. Um die Beeinflussung der Regelvorspannung - Ur durch infolge Kopplungserscheinungen über schädliche Kapazitäten sonst unvermeidliche Anteile an oszillatorfrequenter Spannung zu vermindern, ist der Übertrager 55 auf eine Harmonische der Oszillatorfrequenz abgestimmt. Unter diesen Umständen wird die Amplitude der Ausgangsspannung 11 des Oszillators B auf einen zeitlich konstanten Wert geregelt, welcher der Bezugsspannung U entspricht. A proven embodiment works with an oscillator frequency of 60 kHz, which means that a small input impedance is achieved at the amplifier input of small-dimensioned switching elements, small time constants and large amplification factors while avoiding undesirable coupling phenomena. The AC output voltage 1JU of the oscillator B to earth is in the diode 54 with the reference DC voltage U compared by placing the cathode of this diode over one winding of the transformer 55 in the blocking direction by the normal voltage Ü preloaded is. As long as the amplitude of the oscillator voltage 1t is slightly larger than the normal voltage U, appear at the transmitter 55 pulses, which are the cut off peak pulses represent the oscillator voltage. The pulses at the transformer 55 are through the Amplifier triode 56 amplified and rectified by the rectifier 57, see above that on the capacitor 58 a negative control bias voltage - Ur arises, which the control grid the oscillator tube 50 is supplied. About influencing the control bias - Ur by otherwise unavoidable due to coupling phenomena via harmful capacities To reduce components of oscillator-frequency voltage, the transformer 55 is on tuned a harmonic of the oscillator frequency. In these circumstances it will the amplitude of the output voltage 11 of the oscillator B to a time constant The value is regulated, which corresponds to the reference voltage U.

Der Ausgangsübertrager 51 des Oszillators weist gemäß Fig. 5 zusätzliche Abgriffsklemmen auf, die es möglich machen, eine kleinere Ausgangswechselspannung t zur Speisung der Meßdose F auszunützen, wodurch der Meßbereich der Einrichtung entsprechend vergrößert wird. The output transformer 51 of the oscillator has additional according to FIG Pick-off terminals that make it possible to use a smaller AC output voltage t to use to feed the load cell F, whereby the measuring range of the device is enlarged accordingly.

Unter Hinweis auf die Fig. I, 2 und 6 werden im folgenden der Verstärker V und seine Eingangsschaltung genauer erläutert. Durch entsprechende Einstellung des Umschalters 60 (Fig. 6) wird den festen Belegungen II, 12 der Meßdose F entweder die größere oder die kleinere der Speisespannungen U oder lt, symmetrisch zugeführt. Die Meßwechselspannung Um am Ausgang der Meßdose hat nach Formel (2) den II 2kjS Wert 2C2+Cs undwirddemEingangdesVerstärkersV mit den drei Stufen V,, Vs, V2 zugeführt. An diesen Eingang wird auch, wie schon erwähnt, über den einstellbaren Kondensator C, eine Gegenkopplungsspannung zurückgeführt. Durch die Veränderungen der einstellbaren Kapazität C, kann der Verstärkungsfaktor innerhalb enger Grenzen verändert werden. Referring to Figs. 1, 2 and 6, the following describes the amplifier V and its input circuit explained in more detail. With the appropriate setting the switch 60 (Fig. 6) is the fixed assignments II, 12 of the load cell F either the larger or the smaller of the supply voltages U or lt, supplied symmetrically. The measuring alternating voltage Um at the output of the load cell has II 2kjS according to formula (2) Value 2C2 + Cs and is fed to the input of the amplifier V with the three stages V ,, Vs, V2. As already mentioned, this input is also connected to the adjustable capacitor C, a negative feedback voltage fed back. By changing the adjustable Capacity C, the gain factor can be changed within narrow limits.

DieAusgangswechselspannung U,*; des Verstärkers V wird in einem GleichrichterG in eine Gleichspannung U,» umgewandelt, die am Drehspulinstrument I angezeigt wird. Der Gleichrichter G ist durch eine Hilfswechselspannung u der Oszillatorfrequenz phasengesteuert, so daß er nur dann die Wechselspannung U,* in eine Gleichspannung proportionaler Größe umwandelt, wenn diese Wechselspannung U, in bezug auf die Hilfswechselspannung TE eine bestimmte Phasenlage hat, z. B. gleichphasig ist. The output alternating voltage U, *; of the amplifier V is in a rectifier G. converted into a DC voltage U, », which is displayed on the moving-coil instrument I. The rectifier G is the oscillator frequency by an auxiliary AC voltage u phase-controlled so that it can only convert the alternating voltage U, * into a direct voltage proportional size converts when this alternating voltage U, with respect to the auxiliary alternating voltage TE has a certain phase position, e.g. B. is in phase.

Wenn also die Wechselspannung ,*" am Ausgang des Verstärkers den Wert o hat, steht der Zeiger des Drehspulinstrumentes I in seiner natürlichen Nulllage o, und mit ansteigender Wechselspannung 1t*,; dreht er sich aus dieser natürlichen Nullage heraus, sofern die vorbestimmte Phasenbeziehung zwischen den Spannungen ll und U,* vorhanden ist. Damit nun auch Verschiebungen des Meßdosenfühlers F0 gemessen werden können, die eine solche Phasenlage der Spannung U,*,, bewirken würden, welche vom Gleichrichter G nicht gleichgerichtet wird, kann dem Verstärkereingang über den einstellbaren Kondensator 6I eine Hilfswechselspannung Utp zugeführt werden. Sie wird durch entsprechende Einstellung des Kondensators 6r so groß gemacht, daß in der symmetrischen Mittelstellung des Fühlers F, d. h. dann, wenn die Meßwechselspannung Um den Wert o hat, der Zeiger des Instrumentes I eine künstliche Nullage o einnimmt, aus der er bei Verschiebungen - S des Fühlers in der einen Richtung auf die eine Seite und bei Fühlerverschiebungen + +/IS 5 in der anderen Richtung auf die andere Seite ausschwenkt. Damit ist es möglich, die Skala des Instrumentes in Verschiebungen + +ZIS 5 aus der Mittellage des Fühlers zu eichen, wie in Fig. 6 angedeutet ist. So if the alternating voltage, * "at the output of the amplifier denotes the Has value o, the pointer of the moving-coil instrument I is in its natural zero position o, and with increasing alternating voltage 1t * ,; he turns out of this natural Zero position, provided the predetermined phase relationship between the voltages ll and U, * is present. This means that displacements of the measuring cell sensor F0 are now also measured which would cause such a phase position of the voltage U, * ,, which is not rectified by the rectifier G, the amplifier input via an auxiliary AC voltage Utp can be fed to the adjustable capacitor 6I. It is made so large by appropriate setting of the capacitor 6r that in the symmetrical middle position of the sensor F, d. H. then when the measurement AC voltage To have the value o, the pointer of the instrument I assumes an artificial zero position o, from which he shifts - S of the feeler in one direction to one Side and with sensor shifts + + / IS 5 in the other direction to the other Page swings out. This makes it possible to shift the scale of the instrument + + ZIS 5 to be calibrated from the central position of the sensor, as indicated in Fig. 6.

Wenn Verschiebungen iIS 5 in der Größenordnung von einigen ,u zu messen sind, ist es schwierig, die Meßdose F - mit mechanischen Mitteln genau in eine gewünschte Bezugslage einzustellen. Zwecks Vermeidung dieser Schwierigkeit ist im elektrischen Teil der Einrichtung ein Differentialkondensator 62 eingebaut, der in seiner Funktionsweise derjenigen der Meßdose F ähnlich ist. Seine festen Belegungen werden durch die Spannungen i lt symmetrisch zur Erde gespeist, und durch Drehen am Drehknopf 63 kann an den Eingang des Verstärkers V, eine Kompensationsspannung 1t, wählbarer Phasenlage und wählbarer Amplitude geführt werden. Wenn also der Meßdosenfühler an einem Vergleichsobj ekt anliegt und diese Lage als Bezugslage des Fühlers gelten soll, kann durch Drehen am Drehknopf 63 der Instrumentenzeiger in die künstliche Nullstellung o seiner Skala verstellt werden. Wenn dann das Vergleichsobjekt ohne Veränderung der Meßdosenlage durch das Meßobjekt ersetzt wird, so zeigt die Stellung des Zeigers auf der Instrumentenskala die Dimensionsabweichungen i iI 5 des Meßobjektes vom Vergleichsobjekt an. If shifts iIS 5 on the order of a few, u too are to be measured, it is difficult to precisely locate the load cell F - by mechanical means to set a desired reference position. In order to avoid this difficulty a differential capacitor 62 is built into the electrical part of the device, which is similar to that of the load cell F in its mode of operation. Its solid Allocations are fed symmetrically to earth by the voltages i lt, and through Turning the rotary knob 63 can apply a compensation voltage to the input of the amplifier V 1t, selectable phase position and selectable amplitude. So if the load cell sensor is applied to a comparison object and this position is used as the reference position of the sensor the instrument pointer can be turned to the artificial Zero position o its scale can be adjusted. If then the comparison object without Change of the load cell position is replaced by the test object, so the position shows of the pointer on the instrument scale shows the dimensional deviations i iI 5 of the measuring object from the object of comparison.

In Fig. 7 ist die Endstufe V3 des Verstärkers V und der Gleichrichter G dargestellt. Diese Endstufe V2 und auch die Vorstufen V, und V2 sind in an sich bekannter Weise einzeln gegengekoppelt. Die Schaltung, welche als partielle Kathodenfolgerschaltung bezeichnet werden kann, ist gekennzeichnet dadurch, daß das Verhältnis zwischen Ausgangsspannung und rückgeführter Spannung nur durch das Übersetzungsverhältnis eines Ubertragers bestimmt ist. Durch zureichende Dimensionierung von A kann erreicht werden, daß die resultierende Verstärkung mit beliebiger Genauigkeit durch ein Windungszahlverhältnis und nur durch dieses definiert ist. Der entsprechende Übertrager der Endstufe ist in Fig. 7 mit 7I und die Endröhre ist mit 70 bezeichnet. Der beschriebene Verstärker ist in der Lage, die ihm zugeführte Eingangsspannung unabhängig von Veränderungen der Speisespannung der Heizspannungen den spezifischen Röhreneigenschaften mit der gewünschten Genauigkeit linear, phasengetreu und mit konstantem Verstärkungsfaktor zu verstärken. In Fig. 7 the output stage V3 is the amplifier V and the rectifier G. This output stage V2 and also the preliminary stages V and V2 are inherent known way individually counter-coupled. The circuit acting as a partial cathode follower circuit can be designated, is characterized in that the relationship between Output voltage and returned voltage only through the transformation ratio of a transmitter is determined. Sufficient dimensioning of A can achieve that the resulting gain can be achieved with any precision by a number of turns ratio and is only defined by this. The corresponding transformer of the output stage is 7 with 7I and the end tube is designated with 70. The amplifier described is able to keep the input voltage supplied to it independent of changes the supply voltage of the heating voltages the specific tube properties with the Desired accuracy linear, true to phase and with constant gain factor to reinforce.

Die Ausgangsspannung 8,* des Verstärkers V2 liegt über einen Widerstand 79 an der Anode einer Gleichrichtertriode 72, in deren Kathodenkreis die RC-Glieder 74 und 73 geschaltet sind. Im Steuergitterkreis der Gleichrichtertriode 72 ist zwischen dem Seriewiderstand 75 und den Glättungskondensator 76 der Schwingkreis 52 des Oszillators B eingeschaltet, wodurch das Gitter der Gleichrichterröhre 72 im Takte der Oszillatorfrequenz abwechslungsweise positiv und negativ vorgespannt wird. Die Anoden-Kathoden-Strecke der Triode 72 ist also leitend, solange sowohl die Gitterspannung als auch die Anodenspannung der Triode 72 positiv sind. Der gleichgerichtete Strom i fließt über die Widerstände der Glieder 74 und 73 sowie über das Anzeigeinstrumentl zur Erde. DerSpannungspegel und die Widerstände 79 und 74 sind so gewählt, daß das Verhältnis zwischen Signalwechselspannung und Gleichspannung U1* mit der gewünschten Annäherung nur vom Verhältnis dieser Widerstände abhängig ist, also unabhängig vom Durchlaßwiderstand der Anoden-Kathoden-Strecke der Triode. Die beiden Trioden 72 und 70 bilden eine Doppeltriode, so daß am Widerstand 73 eine Spannung gewonnen wird zur Kompensation der kleinen Änderungen der Anlaufspannung der Gleichrichtertriode 72. The output voltage 8, * of the amplifier V2 is across a resistor 79 at the anode of a rectifier triode 72, in whose cathode circuit the RC elements 74 and 73 are connected. In the control grid circuit of the rectifier triode 72 is between the series resistor 75 and the smoothing capacitor 76 of the resonant circuit 52 of the oscillator B switched on, whereby the grid of the rectifier tube 72 in the cycle the Oscillator frequency is alternately positively and negatively biased. The anode-cathode route the triode 72 is therefore conductive as long as both the grid voltage and the anode voltage of triode 72 are positive. The rectified current i flows through the resistors the members 74 and 73 and via the display instrument to earth. The voltage level and the resistors 79 and 74 are chosen so that the ratio between signal alternating voltage and DC voltage U1 * with the desired approximation only from the ratio of these Resistances is dependent, i.e. independent of the forward resistance of the anode-cathode path the triode. The two triodes 72 and 70 form a double triode, so that on the resistor 73 a voltage is obtained to compensate for the small changes in the starting voltage the rectifier triode 72.

Auch die amplitudenkonstante Gitterwechselspannung tt der Triode 72 wird in deren Gitter-Kathoden-Strecke gleichgerichtet, und es entsteht am Kondensator 76 eine zeitlich konstante Gleichspannung U7G, die umgekehrt polarisiert ist als die gleichgerichtete Meßspannung U7*,. An zwei Potentiometern 77 und 78 wird die Spannung Ul; nach freier Wahl unterteilt, so daß durch Addition der betreffenden Teilspannungen mit der Spannung U,*" zwei Spannungen Eri = -n1 U, + U>» und Er2 = 2 Uk + U9*t gewonnen werden. Also the constant amplitude grid alternating voltage tt of the triode 72 is rectified in their grid-cathode path, and it arises at the capacitor 76 a time constant direct voltage U7G, which is polarized inversely than the rectified measuring voltage U7 * ,. On two potentiometers 77 and 78, the Tension Ul; divided according to free choice, so that by adding the relevant Partial voltages with voltage U, * "two voltages Eri = -n1 U, + U>» and Er2 = 2 Uk + U9 * t can be obtained.

Die Faktoren n, und n2 sind dabei unabhängig voneinander im Bereich o bis I stufenlos veränderbar. Die Spannungen Eri und Er2 werden also positiv, wenn die gleichgerichtete Meßspannung U,*, größer wird als n U7 In Fig. I ist für die Erzeugung der beiden Spannungen Eri und Er2 je ein besonderer Gleichrichter G, bzw. G2 eingezeichnet, während gemäß Fig. 7 die Gleichrichter G, G1 und G2 von Fig. I durch die einzige Gleichrichteranordnung G mit einer einzigen Röhre 72 realisiert werden. The factors n, and n2 are independent of each other in the range o to I infinitely variable. The voltages Eri and Er2 become positive if the rectified measurement voltage U, *, is greater than n U7 In Fig. I is for the Generation of the two voltages Eri and Er2 each a special rectifier G, resp. G2 is shown, while according to FIG. 7, the rectifiers G, G1 and G2 of FIG realized by the single rectifier arrangement G with a single tube 72 will.

Gemäß Fig. I dienen die Spannungen Eri und Er2 zur Speisung von je einem Relais R, bzw. R2. Dabei ist angenommen, daß die beiden Relais R, und R2 dann ansprechen, wenn die Spannungen Eri bzw. Er2 positiv werden. Sie schalten dann ihre Schaltkontakte r1 bzw. r2 aus der gezeichneten Stellung um. Auf diese Weise werden zwei automatische Steuerkriterien gewonnen. According to FIG. I, the voltages Eri and Er2 are used to feed each a relay R or R2. It is assumed that the two relays R, and R2 then respond when the voltages Eri or Er2 become positive. They then switch theirs Switch contacts r1 or r2 from the position shown. Be that way won two automatic tax criteria.

Gemäß Fig. I ist vorgesehen, daß ein Werkstück O mit Hilfe einer Schleifscheibe S, die von irgendeinem Motor aus angetrieben wird, abgeschliffen werden soll. According to Fig. I it is provided that a workpiece O with the help of a Grinding wheel S, which is driven by any motor, abraded shall be.

Der Fühler F0 der Meßdose F liegt stets an der Oberfläche des Werkstückes O an.The sensor F0 of the load cell F is always on the surface of the workpiece O on.

Die Vorschubgeschwindigkeit der Schleifscheibe 5 hänge z. B. von der Drehzahl des Motors M ab, indem dieser Motor über einen Zahnstangenvorschubmechanismus Z die Schleifscheibe S in Pfeilrichtung vorschiebe. Nach Fig. 1 ist angenommen, daß dem Skalenstrich ho des Anzeigeinstrumentes I das Niveau ho des Werkstückes 0, dem Skalenstrich h, das Niveau h, und dem Skalenstrich h2 das Niveau h2 entspricht, wobei h2 das zu erreichende Endniveau sei. Die Abschleifgeschwindigkeit soll bei Erreichung des Niveaus h, durch Verminderung der Verschubgeschwindigkeit herabgesetzt werden, und auf dem Niveau h9 soll der Motor M abgeschaltet werden, damit das Werkstück automatisch nur bis zum gewünschten Niveau abgeschliffen wird. The feed speed of the grinding wheel 5 depends, for. B. from the speed of the motor M is reduced by this motor via a rack and pinion feed mechanism Z advance the grinding wheel S in the direction of the arrow. According to Fig. 1 it is assumed that the scale mark ho of the indicating instrument I the level ho of the workpiece 0, the scale mark h, the level h, and the scale mark h2 the level h2, where h2 is the final level to be reached. The grinding speed should be Reaching level h, reduced by reducing the displacement speed and the motor M should be switched off at level h9 so that the workpiece is automatically sanded only to the desired level.

Es wird nun am Potentiometer 77 die Abgriffspannung so eingestellt, daß das Relais R, anspricht, wenn der Zeiger des Instruments I die Stellung erreicht, und die Abgriffspannung am Potentiometer78 wird so eingestellt, daß das Relais R2 anspricht, wenn der Instrumentenzeiger die Stellung Tt erreicht. Vom Niveau an wird also durch den Relaiskontakt r1 dem Vorschubmotor M z. B. der Widerstand m vorgeschaltet, so daß die Abschleifgeschwindigkeit reduziert wird. Mit Erreichung des Niveaus h2 wird der MotorM durch den Relaiskontakt r2 ganz ausgeschaltet, so daß automatisch der Abschleifvorgang bei Erreichung des vorgesehenen Niveaus unterbrochen wird. The tap voltage is now set on potentiometer 77 so that that the relay R, responds when the pointer of the instrument I reaches the position, and the tap voltage at the potentiometer78 is set so that the relay R2 responds when the instrument pointer reaches the position Tt. From the level onwards So through the relay contact r1 the feed motor M z. B. the resistor m upstream, so that the grinding speed is reduced. Upon reaching level h2 the MotorM is completely switched off by the relay contact r2, so that automatically the grinding process is interrupted when the intended level is reached.

Gemäß Fig. 8 ist die Relaisschaltung etwas genauer dargestellt. Die Gleichspannungen Eri und Er2 liegen an den Steuergittern der Trioden 8I bzw. 82. According to Fig. 8, the relay circuit is shown in somewhat more detail. the DC voltages Eri and Er2 are applied to the control grids of triodes 8I and 82, respectively.

Die polarisierten Relais R, und R2 haben je zwei Wicklungen, von denen je die eine im Anodenkreis der ihnen zugeordneten Steuertriode liegt. Die zweiten Wicklungen werden von einem Strom durchflossen, welcher bewirkt, daß die Schaltkontakte der Relais in der gezeichneten Ruhelage verharren, solange der Strom in der betreffenden ersten Wicklung einen gewissen Minimalwert nicht überschreitet. Wenn infolge Positivwerdens einer der Gitterspannungen Eri bzw. The polarized relays R, and R2 each have two windings, of each of which is located in the anode circuit of the control triode assigned to them. the A current flows through the second windings, which causes the Switching contacts of the relays remain in the drawn rest position as long as the current is running does not exceed a certain minimum value in the relevant first winding. If one of the lattice stresses Eri or

Er2 der Anodenkreis der betreffenden Steuertrioden stromführend wird, wird das betreffende Relais erregt und schaltet seinen Schaltkontakt r1 bzw. r2 um. Der bewegliche Schaltkontakt r, ist an den einen Pol einer Wechselspannungsquelle~, beispielsweise eine Hilfswicldung des Netztrafos angeschlossen, und der Schaltkontakt r2 ist an den andern Pol (Erde) dieser Spannungsquelle angeschlossen. Er2 the anode circuit of the relevant control triodes becomes live, the relevant relay is energized and switches its switching contact r1 or r2 around. The movable switching contact r is connected to one pole of an alternating voltage source ~, For example, an auxiliary winding of the mains transformer is connected, and the switching contact r2 is connected to the other pole (earth) of this voltage source.

Es sind drei verschiedenfarbige Anzeigelampen L0, L, und L2 vorhanden. In der gezeichneten Stellung der Kontakte r, und r2, also solange weder das erste noch das zweite der Relais R, und R2 angesprochen haben, ist die Lampe L0 in den Stromkreis der Wechselspannungsquelle N eingeschaltet und zeigt durch ihr Leuchten an, daß die Meßspannung U,* kleiner ist als ein Minimalwert, der durch die Einstellung des Potentiometers 77 bestimmt worden ist. Wenn die Meßspannung U,*1 diesen Minimalwert überschreitet, spricht das Relais R,an, und es leuchtet die LampeL,. There are three different colored indicator lamps L0, L, and L2. In the drawn position of the contacts r, and r2, so as long as neither the first If the second of the relays R, and R2 have responded, the L0 lamp is in the Circuit of the AC voltage source N switched on and shows by its glow indicates that the measuring voltage U, * is less than a minimum value that is determined by the setting of the potentiometer 77 has been determined. If the measuring voltage U, * 1 has this minimum value exceeds, the relay R, responds, and the lamp L, lights up.

Wenn der Meßwert U7, einen durch die Einstellung des Potentiometers 78 bestimmten Maximalwert überschreitet, wird das Relais R2 erregt, und es leuchtet die Lampe2. Die Lampe L, zeigt also durch ihr Leuchten an, daß die Meßgleichspannung U,* größer als der genannte Minimalwert, aber kleiner als der genannte Maximalwert ist, während das Aufleuchten der Lampe L2 anzeigt, daß die Meßgröße U,* den genannten Maximalwert überschritten hat. Den Lampen L0 und L, sind Steuerrelais Ro bzw. R, seriegeschaltet, durch deren Kontaktstellen rO und r, gewisse Steuerfunktionen, ähnlich wie in bezug auf Fig. I beschrieben, automatisch ausgelöst werden. If the measured value is U7, one by setting the potentiometer 78 exceeds a certain maximum value, the relay R2 is energized and it lights up the lamp2. The lamp L indicates by its lighting that the measuring DC voltage U, * greater than the specified minimum value, but smaller than the specified maximum value is, while the lighting up of the lamp L2 indicates that the measured variable U, * the specified Exceeded the maximum value. The lamps L0 and L, are control relays Ro and R, connected in series, through their contact points rO and r, certain control functions, similar to that described with reference to FIG.

Die in Fig. 4 im Axialschnitt dargestellte Meßdose F bildet ein vorteilhaftes Organ zur Umwandlung der Verschiebebewegungen des Tastfühlers F0 in Veränderungen von elektrischen Kapazitäten und damit zur Erzeugung einer Meßwechselspannung, deren Phasenlage der Richtung der Fühlerauslenkung d S aus der Bezugslage entspricht und deren Amplitude dem Betrag dieser Auslenkung proportional ist. The load cell F shown in axial section in FIG. 4 forms an advantageous one Organ for converting the shifting movements of the probe F0 into changes of electrical capacities and thus to generate an alternating measurement voltage, whose The phase position corresponds to the direction of the sensor deflection d S from the reference position and the amplitude of which is proportional to the amount of this deflection.

Im Oberteil des Meßdosengehäuses I00 sind drei Isolierbüchsen 101 und in diesen drei Steckkontaktbüchsen 102 zum Anschließen eines dreiadrigen Kabels eingesetzt. Diese Teile werden durch eine Spannplatte 103 aus Isoliermaterial gehalten, welche mit Hilfe einer Spannschraube 104 in einem Mittelteil des Dosengehäuses I00 festgeschraubt ist. Dem inneren Ende der Spannschraube 104 liegt der Kopf 105 des Tastfühlerbolzens Fo gegenüber, der im übrigen in Ansicht gezeichnet ist. Eine zwischen der Schraube 104 und dem Fühlerkopf 105 eingelegte Schraubenfeder I3 ist bestrebt, den Fühlerbolzen F0 gegen die Oberfläche eines Meßobj ektes O zu drücken, wobei der Federdruck durch Auswechslung der Feder und mehr oder weniger weites Einschrauben der Schraube 104 auf einen gewünschten Anpreßdruck von z. B. 20 g gebracht werden kann, Der Schaft des Fühlerbolzens steckt in einer Isolierhülse 107, und die Innenwandung des Gehäuses 100 ist mit einer der Hülse 107 gegenüberstehenden Isolierbüchse 1 o8 ausgekleidet. In the upper part of the load cell housing I00 there are three insulating sleeves 101 and in these three plug-in contact sockets 102 for connecting a three-core cable used. These parts are held by a clamping plate 103 made of insulating material, which with the aid of a clamping screw 104 in a central part of the can housing I00 is screwed tight. The inner end of the clamping screw 104 is the head 105 of the Touch probe pin Fo opposite, which is drawn in the rest of the view. One between the screw 104 and the sensor head 105 inserted coil spring I3 endeavors to to press the feeler pin F0 against the surface of a measuring object O, with the spring pressure by replacing the spring and screwing it in more or less far the screw 104 to a desired contact pressure of z. B. 20 g are brought can, The shaft of the sensor pin is in an insulating sleeve 107, and the inner wall of the housing 100 is provided with an insulating sleeve 1 opposite the sleeve 107 o8 lined.

Zwischen einem obersten Spannringpaar 109, 110 und einem darunterliegenden Spannrmgpaar III, II2 ist eine obere Zentrierspinne 113 für den Fühlerbolzen F0 eingeklemmt. In an sich bekannter Weise wird diese Zentrierspinne 113 durch eine geschlitzte Federstahhnembran gebildet, welche keine Radialbewegungen des von ihr zentrierten Fühlers F0 zuläßt, während sie durch Axialbewegungen dieses Fühlers nur auf innere Biegung elastisch beansprucht wird und solche Axialbewegungen deshalb reibungsfrei zuläßt. Between an uppermost pair of clamping rings 109, 110 and one below Clamping arm pair III, II2 is an upper centering spider 113 for the sensor pin F0 trapped. In a known manner, this spider 113 is by a slotted spring steel membrane formed, which no radial movements of it centered sensor F0 allows, while it is due to axial movements of this sensor is only subjected to elastic stress on inner bending and therefore such axial movements allows frictionless.

Unterhalb des inneren Spannringes III ist zwischen zwei Isolierringen 114, II4' ein teilweise im Schnitt und teilweise in Ansicht gezeichneter Metallzylinder 14 gezeichnet, welcher die zylindrische, mit dem Fühler starr verbundene Innenbelegung des Meßdosendifferentialkondensators bildet. Die beiden äußeren Belegungen II und 12 dieses Zylinderkondensators werden durch zwei zylindrische Metallringe gebildet, die voneinander durch einen Isolierring 115 und von den benachbarten Spannringen 112 und 112' durch Isolierringe II6 bzw. II6' elektrisch getrennt sind. Unter dem Isolierring rr6' liegt ein Spannring II2, dessen untere Stirnfläche mit der unteren Stirnfläche eines inneren Spannringes III', der am Isolierring II4' anliegt, in einer Querebene, in welcher eine zweite Zentrierspinne II3' für den Bolzen F0 liegt, die gleich ausgebildet ist wie die obere Zentrierspinne 113. Darunter liegen die Spannringe 109' bzw. In0'. Below the inner clamping ring III is between two insulating rings 114, II4 'is a metal cylinder shown partly in section and partly in view 14 drawn, which is the cylindrical inner assignment rigidly connected to the sensor of the measuring socket differential capacitor. The two outer assignments II and 12 of this cylinder capacitor are formed by two cylindrical metal rings, from each other by an insulating ring 115 and from the adjacent clamping rings 112 and 112 'are electrically separated by insulating rings II6 and II6'. Under the Isolierring rr6 'is a clamping ring II2, whose lower end face with the lower Front face of an inner clamping ring III ', which rests on the insulating ring II4', in a transverse plane in which a second centering spider II3 'for the bolt F0 is located, which is designed the same as the upper spider 113. Below are the Clamping rings 109 'or In0'.

Zwischen einer inneren Spannmutter II7, die auf einen Gewindeteil II8 des Tastbolzens F0 aufgeschraubt ist, und dem unteren inneren Spannring 109' ist der innere Rand einer Dichtungsmembran 119 eingeklemmt, und zugleich preßt die Mutter II7 alle auf dem Schaft des Bolzens F0 aufgeschobene Teile 109, 113, III, 114, 14, 114', III, II3', 109 und 119 gegen den Kopf 105 des Tastfühlerbolzens, so daß diese Teile eine mechanische Einheit bilden. Between an inner clamping nut II7, which is on a threaded part II8 of the feeler pin F0 is screwed on, and the lower inner clamping ring 109 ' the inner edge of a sealing membrane 119 is clamped, and at the same time presses the Nut II7 all parts 109, 113, III pushed onto the shaft of the bolt F0, 114, 14, 114 ', III, II3', 109 and 119 against the head 105 of the probe pin, so that these parts form a mechanical unit.

Zwischen einer äußeren Spannmutter I20, die in einen Innengewindeteil 121 des Gehäuses 100 eingeschraubt ist, und dem unteren äußeren Spannring II0' ist der äußere Rand der erwähnten Dichtungsmembran 119 eingeklemmt, und zugleich preßt die Spannmutter die äußeren Ringorgane IIO,II3,II2,II6,II, II5 Iz, II6', II31, IIo' und 119 zu einer festen mechanischen Einheit mit dem Meßdosengehäuse 100 zusammen. Mit Hilfe von Schrauben 122 ist auf die äußere Spannmutter 120 eine Abdeckplatte I23 aufgeschraubt, aus deren Zentrumsloch I24 der Tastfühlerbolzen F0 herausragt. Between an outer clamping nut I20, which is threaded into an internal part 121 of the housing 100 is screwed in, and the lower outer clamping ring II0 'is pinched the outer edge of the aforementioned sealing membrane 119, and presses at the same time the clamping nut the outer ring organs IIO, II3, II2, II6, II, II5 Iz, II6 ', II31, IIo' and 119 together with the load cell housing 100 to form a fixed mechanical unit. A cover plate is attached to the outer clamping nut 120 with the aid of screws 122 I23 screwed on, from whose center hole I24 the probe pin F0 protrudes.

Die Außenbelegungen 11 bzw. 12 sind durch Leitungsadern 125 bzw. I25' mit zwei der Kabelanschlußbüchsen 102 elektrisch verbunden, während die dritte Kabelanschlußbüchse 102 durch eine Leitungsader I26, die einen federnden Zwischenteil I27 enthält, elektrisch mit der Innenbelegung 14 verbunden ist. The external assignments 11 and 12 are connected by wires 125 and I25 'electrically connected to two of the cable connection sockets 102, while the third Cable connection socket 102 through a line core I26, which has a resilient intermediate part I27 contains, is electrically connected to the internal occupancy 14.

Es ist vorgesehen, daß die drei Kabelanschlußbüchsen 102 durch ein dreiadriges, nicht gezeichnetes, elektrisches Verbindungskabel mit dem Ausgangstransformer 5I des Speisegenerators B bzw. mit dem Eingang des Verstärkers V verbunden sind, wobei die drei Adern je einen koaxialen Abschirmmantel aufweisen. Die Kapazität Ck der dritten Kabelader gegenüber der geerdeten Abschirmung ist einigermaßen konstant, und die kleinen Veränderungen dieser Kapazität werden durch die Gegenkopplung des Verstärkers V unschädlich gemacht. It is provided that the three cable connection sockets 102 by a three-wire, not shown, electrical connection cable with the output transformer 5I of the supply generator B or are connected to the input of the amplifier V, the three wires each have a coaxial shielding jacket. The capacity Ck of the third cable core compared to the earthed shield is more or less constant, and the small changes in this capacitance are caused by the negative feedback of the Amplifier V rendered harmless.

Die beschriebene Meßdose F verwirklicht in praktisch idealer Weise die Forderungen an den Kapazitätsverlauf der beiden Teilkapazitäten C, und C2, wie sie gemäß Fig. 3 vorausgesetzt worden sind. Die Zentrierspinnen 113 und II3' sichern eine spiel- und reibungsfreie Axialzentrierung des beweglichen Tastfühlers F0, während die Dichtungsmembran 119 das Eindringen von Feuchtigkeit und Verunreinigungen in das Innere der Meßdose verhindert. The load cell F described is implemented in a practically ideal manner the requirements for the capacity curve of the two partial capacities C, and C2, such as they have been assumed according to FIG. 3. Secure the centering spiders 113 and II3 ' Axial centering of the movable probe F0 free of play and friction, while the sealing membrane 119 prevents moisture and contaminants from penetrating into prevents the inside of the load cell.

Das Meßdosengehäuse ist dazu bestimmt, an einem Stativ so befestigt zu werden, daß das herausragende Ende des Tastfühlers F0 auf einem wählbaren Niveau an ein Meßobjekt O angepreßt wird. The load cell housing is designed to be attached to a tripod to become that the protruding end of the probe F0 at a selectable level is pressed against an object O to be measured.

Die durch das genannte Kabel mit der Meßdose elektrisch verbundenen übrigen Teile der Meßeinrichtung sind zweckmäßigerweise in einem besonderen Gehäuse eingebaut, das an geeigneter Stelle aufstellbar ist. The electrically connected to the load cell by said cable other parts of the measuring device are expediently in a special housing built-in, which can be set up at a suitable location.

Die beschriebene mechanisch-elektronische Längenmeßeinrichtung erfüllt alle eingangs erwähnten Forderungen und hat sich praktisch bewährt. The described mechanical-electronic length measuring device fulfills all requirements mentioned at the beginning and has proven itself in practice.

Claims

PA TENTANSPRSCHE: I. Device for measuring lengths through a with a movable plate that can be displaced in relation to two fixed plates rigidly connected feeler pin, the movable plate together with the two fixed plates form a differential capacitor, both of which have individual capacitances when the movable plate in to each other change opposite sense, characterized in that the two fixed Plates of the differential capacitor one behind the other in the same, by parallel displacement a straight line generated geometric surface lie while the movable plate in one of this surface with a constant distance parallel opposite geometric Area can be shifted in the direction of the generating straight line so that the sum the surfaces that determine the partial capacities and face the fixed plates the movable platen does not change.

2. Device according to claim I, characterized in that the two Capacitors take the form of a cylinder capacitor with two coaxial outer plates (II, I2) have the same diameter, isolated from each other with a short distance are arranged one behind the other and in which there is a common coaxial inner plate (I4) shifts under the action of the feeler pin (Fo) in the axial direction in such a way that that on the two capacitors, on the one hand by the two fixed outer plates and, on the other hand, through the surfaces of those facing them at a given moment movable inner plate are formed, alternating voltages lie to each other opposite, but change linearly with the displacement of the feeler pin.

3. Device according to claim I and 2, characterized in that which is expediently centric with respect to the plates (11, I2, I4) of the capacitors lying feeler pin (Fo) is subject to the action of a preload spring (I3).

4. Device according to claim 3, characterized in that the differential cylinder capacitor is installed in a measuring cell housing (I00) and the protruding from the measuring cell housing Touch probe (Fo) through two centering spiders designed as spring steel membranes (II3, II3 ') is centered and against the force of a biasing spring (I3) in the axial direction Direction can be pushed back.

5. Device according to claim 4, characterized in that one Sealing membrane (II9) prevents moisture and contaminants from entering the inside the load cell prevented.

6. Device according to claim 4, characterized in that the load cell has three cable connection sockets (I02) for a cable with three shielded cores, of which two to connect the two fixed assignments (11, in) with one to a reference line symmetrical AC voltage source (B) is determined and the third to transmit the voltage (Um) to the movable interior occupancy (I4) opposite the reference line to the amplifier input is determined.

7. Device according to claim I, characterized in that the with AC voltage generator connected to the two fixed capacitor assignments (11, in) (B) at the output means for the symmetrical supply of the fixed capacitor assignments compared to a reference line at an unchangeable potential with antiphase AC voltages (i) of predetermined amplitude that is constant over time.

8. Device according to claim I, characterized in that the output winding a balun transformer (5I) has more than one pair of terminals which are symmetrical with respect to a reference point and that by choosing the setting of a measuring range switch (60) optionally a higher or lower AC voltage to the fixed capacitor assignments can be applied.

9. Device according to claim I with means (H) for generating a Time-constant positive DC reference voltage independent of mains voltage fluctuations (U), characterized in that the alternating voltage generator (B) per se is designed so that the amplitude of the generated alternating voltage (lot) is greater as the reference DC voltage and that a comparator (D) with a diode (54) is present is transmitted via a pulse transformer (55) by the DC reference voltage in the reverse direction is biased and connected to the output transformer of the generator, further characterized by amplifier (V) and rectifier organs (G) for conversion the cut peaks of the alternator voltage occurring at the pulse transformer (55) into a negative bias voltage (Ur) for backward regulation of the generator alternating voltage amplitude to the value of the DC reference voltage.

10. Device according to claim 9, characterized in that the Pulse transmitter (54) is tuned to a harmonic of the generator frequency.

II. Device according to claim 6, characterized by a multi-stage Electron tube amplifier (V) with means for voltage coupling to the amplifier input, which amplifier the input AC voltage practically independent of changes of the supply line capacitance (Ck) linear and in phase and with a constant gain factor reinforced.

I2. Device according to claim II, characterized in that the individual amplifier stages are partial cathode followers, their gain factors practically only dependent on the number of turns ratios of the transformer windings are.

13. Device according to claim 6 and 12, characterized by means for the additive addition of at least one additional generator-frequency alternating voltage Selectable amplitude for measuring AC voltage at the amplifier input.

14. Device according to claim I3, characterized in that the said means comprise a differential capacitor (62) whose fixed assignments electrically to the output terminals of the alternating voltage generator, which are symmetrical with respect to the reference point (B) are connected.

15. Device according to claim I3, characterized by a phase-dependent working rectifier (G) at the output of the amplifier (V), which is intended to do so is, the output AC voltage tion (in, * ,,) of the amplifier into a To convert DC measuring voltage (U, n).

I6. Device according to claim I5, characterized by means for Generation of a constant DC reference voltage (Uk), independent of two freely adjustable voltage dividers (77, 78) for this DC reference voltage, by means of obtaining two control voltages (Er1 and Er2) by addition the DC measuring voltage (U7n) with each of the voltage divider tap voltages and by two automatically switching over at the zero crossing of the assigned control voltage Control relay arrangements (Rl, R2).

17. Device according to claim I6, characterized by a triode (72), whose anode-cathode path for the phase-controlled rectification of the amplified Measurement AC voltage (1! 2,) is used, during its grid-cathode path for phase control the anode path and to generate the reference DC voltage.

I8. Device according to Claim I7, characterized in that the Anode of the triode (72) via a series resistor (79) to one terminal of the output transformer (71) the amplifier (V) is connected, while its cathode is connected via a resistance capacitance parallel arrangement (74) is connected to the other terminal of the amplifier output transformer (71) and its control grid via a series resistor (75) to one pole of a generator output winding (52) is connected, the other pole of which via a capacitor (76) and at least the same resistor connected in parallel with the cathode of said rectifier triode is connected so that a constant DC reference voltage across said capacitor (76) (Uk) arises.

19. Device according to claim I8, characterized in that the Sum (Er1, Er 2) of the measuring DC voltage (U * ») at the resistance capacitance parallel connection (74) and the grid bias voltages for each partial voltage of the DC reference voltage (Uk) of two control tubes for two control relays (R1, R2) form, in such a way that these control relays when the relevant grid bias voltage crosses zero, switch their contacts (r ,, 2).

20. Device according to claim I9, characterized by three indicator lights (L ,, Ll, L2) different colors, which are influenced by the control relays (R ,, R2) indicate by their light up whether the measuring DC voltage is lower than a selectable one Minimum, or greater than a selectable maximum, or finite a value between have the selected minimum and maximum values.

Publications considered: Pflier, »Electrical Measurement mechanical sizes ", 2nd edition, pp. 64 to 70; German patent application A 3703 IX / 42b.