SE522015C2 - Mätinstrument innefattande två relativt varandra rörliga mätytor - Google Patents

Description

25 30 35 52 2 01 5 ëffš - Ãflfïf” ' 2 För att erhålla ett tillfredsställande mätresultat erfordras för det första att hastigheten inte är alltför hög, eftersom detta leder till ett kraftigt anslag mot objektet och därmed en stor pàverkan av mätresultatet, för det andra att hastigheten är konstant vid varje mät- ning, för att olika mätresultat ska vara repeterbara, re- producerbara och jämförbara.

Sammanfattning av uppfinningen Ett syfte med föreliggande uppfinning är att lösa ovanstående problem, och àstadkomma ett mätinstrument som gör det möjligt att bringa mätproben i kontakt med objek- tet med en konstant och reproducerbar hastighet.

Ett andra syfte är att àstadkomma ett mätinstrument utan behov av yttre kraftkälla.

Dessa syften uppnås enligt uppfinningen med ett mät- instrument av inledningsvis angivet slag, som är försett med ett bromsarrangemang, innefattande ett kraftdon som är anordnat att utföra en rörelse mot verkan av ett hyd- rauliskt system, varvid mätarrangemanget är mekaniskt kopplat till bromsarrangemanget sä att en till nämnda förutbestämda kraft kopplad angreppskraft upptas av det hydrauliska systemet, så att mätarrangemangets mätytor mot verkan av det hydrauliska systemet med reducerad has- tighet är förbara fràn viloläget till mätläget, i vilket senare läge nämnda förutbestämda kraft upptas av objektet och nämnda angreppskraft upphör.

Genom uppfinningen kan mätytorna föras mot varandra med konstant och reglerbar hastighet, vilket möjliggör mätning av porösa material och säkerställer repeterbarhet i mätningarna.

I bromsarrangemanget verkar alltsà ett kraftpar be- stående av kraftdonets kraft och det hydrauliska syste- mets motkraft. Detta kraftpar kan vara flera gånger stör- re än det mindre kraftpar som utgörs av den förutbestämda kraft som belastar mätarrangemangets mätytor, och dess motkraft, som under mätarrangemangets rörelse kommer från lO 15 20 25 30 35 v v q v 522 015 »uno 1 3 det hydrauliska systemet, och i mätläget kommer från ob- jektet.

Den mekaniska kopplingen kopplar dessa två kraftpar med varandra, och mätytornas rörelse mot varandra bromsas därmed av det hydrauliska systemet. När mätytorna intar mätläget upphör kopplingen, och kraftdonets rörelse sker fortsatt helt oberoende av mätarrangemanget.

Genom att det hydrauliska systemet kan påverkas av en kraft som är flera gånger större än kraften som verkar på mätarrangemangets mätytor, kan en jämn och kontrolle- rad rörelse säkerställas. Mätytorna kan därmed bringas i kontakt med objektet med konstant och reproducerbar has- tighet.

Det bör noteras att den förutbestämda kraft som ver- kar på mätytorna, exempelvis den del av en mätprobs vikt som inte balanseras av en motvikt, normalt är så liten att den inte skulle kunna åstadkomma jämn rörelse mot verkan av ett hydrauliskt system.

Det hydrauliska systemet innefattar lämpligen en vätskefylld cylinder, och en i cylindern förbar kolv, varvid kolven delar cylindern i två kammare, vilka via en kanal står i förbindelse med varandra, och varvid vätskan i cylindern av kolvens rörelse är förbar från den ena kammaren till den andra. Det hydrauliska systemet är i detta fall ett slutet system, och är mycket enkelt att tillverka och underhålla. Ett dylikt system medger också en enkel reglering av kraftdonets rörelsehastighet, och därmed mätytornas hastighet mot objektet, genom att ett reglerorgan såsom en strypventil är anordnat längs kana- len, för reglering av strömningshastigheten i kanalen.

Kraftdonet kan vara anordnat att lagra potentiell energi, exempelvis genom att innefatta en fjäder som kan bringas att anbringa en fjäderkraft mot det hydrauliska systemet, eller en vikt som är anordnad att av sin tyngd påverka det hydrauliska systemet. Ett dylikt kraftdon gör det möjligt att låta en användare tillföra kraftdonets vun- - 10 15 20 25 30 35 522 015 - " 4 energi vid varje mättillfälle, varvid behovet av en ex- tern kraftkälla helt elimineras.

Enligt en utföringsform är mätarrangemanget anordnat att, under mätytornas förflyttning fràn viloläge till mätläge, göra anslag mot ett parti av bromsarrangemanget vars rörelse är kopplad till kraftdonets rörelse. När mätarrangemanget intar mätläget fortsätter detta parti sin rörelse och avlägsnar sig därmed fràn mätarrangemang- et, varvid angreppskraften, här i form av en anslags- kraft, upphör.

En annan tänkbar variant är att mätarrangemanget via ett flexibelt element, exempelvis en träd, genom dragver- kan belastar ett parti av bromsarrangemanget. När mätar- rangemanget intar mätläget fortsätter partiet sin rörelse och närmar sig därmed mätarrangemanget, varvid angrepps- kraften, här i form av en dragkraft i träden, upphör.

Enligt en föredragen utföringsform är mätarrange- manget vidare anordnat i ett stativ, som i mätläget upp- bär en väsentlig del av mätarrangemangets vikt. Pà detta sätt undviks att mätarrangemangets vikt påverkar objektet negativt i mätläget. Mätarrangemanget kan exempelvis in- nefatta en balansstàng, som i sin ena ände uppbär en mät- prob och i sin andra ände uppbär en motvikt, och varvid nämnda förutbestämda kraft utgörs av den del av mätpro- bens vikt som inte balanseras av motvikten.

Kort beskrivning av ritningarna Föreliggande uppfinning kommer i det följande att beskrivas närmare under hänvisning till bifogade ritning- ar, vilka i exemplifierande syfte visar föredragna utfö- ringsformer av uppfinningen.

Fig 1 är en planvy av en tjockleksmätare enligt en utföringsform av uppfinningen.

Fig 2 är en perspektivvy av tjockleksmätaren i fig 1 i ett första läge.

Fig 3 är en perspektivvy av tjockleksmätaren i fig 1 i ett andra läge. 10 15 20 25 30 35 - . - . n.

Fig 4 är en principskiss av det hydrauliska systemet i tjockleksmätaren i fig 1.

Fig 5 är ett kraftschema.

Beskrivning av en föredraqen utföringsform Tjockleksmätaren som visas i fig 1 innefattar ett stativ 1 som är fast förbundet med ett underlag eller ett mätbord 2, pà vilket ett mätobjekt 3 kan placeras. Stati- vet 1 uppbär ett mätarrangemang 5 som innefattar en mät- prob 7, vilken är vertikalt förbar i riktning mot och fràn mätbordet 2. Mätproben är speciellt förbar till ett mätläge, i vilket den stàr i kontakt med ett mätobjekt 3 pà mätbordet 2.

Mätproben 7 i det visade exemplet innefattar en när- mast mätbordet belägen mätfot 8 som är fast förbunden med ett längsträckt parti 9. Detta làngsträckta parti är för- bart i en anordning 10 av i sig känt slag, innefattande tre roterbara rullar eller hjul 11, mellan vilka det làngsträckta partiet 9 är förbart.

Mätproben står vidare i förbindelse med ett i stati- vet fast anbringat mätdon 12, så att mätprobens vertikala rörelse registreras av mätdonet, för mätning av mätfotens 8 avstånd till mätbordet 2. I det visade exemplet har mätdonet 12, som exempelvis kan vara av märket Mitutoyo, ett skaft 41, som gör anslag mot en övre yta 42 av parti- et 9. När partiet 9 förskjuts uppåt trycks skaftet 41 in i mätdonet och ett värde som motsvarar förskjutningen vi- sas pà mätdonets display 43.

Det visade mätarrangemanget innefattar vidare en ba- lansstàng 14, som är svängbart anordnad kring en vid sta- tivet anbringad tvärgàende axel 16. Mätproben 7 vilar mot balansstàngen vid dess ena ände 14a, genom att en rulle 15 som är roterbart anordnad i en med partiet 9 fast för- bunden hällare 17 löper mot balansstàngen 14. I sin andra ände uppbär balansstàngen 14 en justerbar motvikt 18.

Motvikten 18 är förbar i riktning mot balansstàngens 14 vridningspunkt, dvs den tvärgàende axeln 15, och är i det .v- ;x,¿| a||:o 10 15 20 25 30 35 522 015 :--'s--:=..=; :s s-a s=-s--" 6 visade exemplet skruvbar längs gängor 19 i stången 14. På detta sätt kan mätprobens 7 vikt åtminstone delvis uppbä- ras av stativet 1, varvid mätprobens tyngd som vilar mot objektet i mätläget reduceras. Även andra typer av mot- viktsystem är tänkbara, exempelvis i kedjor eller remmar anordnade vikter, eller pneumatiska kraftdon.

Mätinstrumentet är vidare försett med ett hydrau- liskt system 20, innefattande en cylinder 21 och en i cy- lindern förbar kolv 22. Cylindern 21 kan vara en pneuma- tisk lågfriktionscylinder avsedd för tryck om c:a 10 bar, som fyllts med en lättflytande hydraulolja. Cylindrarnas tätningar är lämpligen av ett material som medger låg friktion i tätningarna och som tål kontakt med olja, ex- empelvis tätningar av nitril. Kolvens kolvstàng 23 är i sin fria ände förbunden med ett kraftdon 24, som är rör- ligt mot verkan av hydraulsystemet. I det visade exemplet utgörs kraftdonet av en kropp 25 med bestämd tyngd, som av tyngdkraften verkar mot kolven.

I det visade hydrauliska systemet 20, vilket bäst framgår av fig 4, delar kolven 22 cylindern 21 i två kam- mare 21a, 2lb, vilka står i förbindelse med varandra ge- nom en kanal 26 i form av en slang eller liknande som är ansluten till öppningar 27a, 27b i cylinderns övre re- spektive nedre del. Kanalen 26 står lämpligen i kommuni- cerande förbindelse med ett buffertkärl 28. Längs kanalen 26, företrädesvis vid dess anslutning till öppningen 27b i cylinderns nedre del, är ett reglerdon 30 i form av en stryp- och backventil anordnad. Strypningen 32 kan regle- ras medelst ett justerorgan 33, såsom en reglerskruv (se fig l).

En manöveranordning 34 är anordnad i anslutning till kroppen 25, för att medge en användare att flytta kroppen till ett högre läge. Manöverspaken innefattar ett lång- sträckt handtag 35 (skymt i fig 1, men syns i fig 2-3), vilket är svängbart kring en axel A vid dess ena ände.

Från denna punkt sträcker sig i vinkel med handtaget 35 ett utskott 36, som år anordnat att göra anslag mot krop- e.. v-u 10 15 20 25 30 35 5 2 2 015 Éïï* - - -.1=' " 7 pen 25 undersida 25a. Avståndet mellan utskottets anslag med kroppen och vridpunkten är företrädesvis kortare än avståndet mellan vridpunkten och handtagets greppomráde, varvid en hävstàngseffekt uppstår och säkerställer en jämn och smidig rörelse.

Mätarrangemanget 5 är vidare anordnat att vara kopp- lat till bromsarrangemanget som utgörs av det hydrauliska systemet 20, kraftdonet 24 och manöveranordningen 34. I det visade exemplet àstadkommes detta genom att kroppen 25 och det hydrauliska systemet 20 är belägna sà att ba- lansstángen 14 vilar mot kroppen 25.

Mätinstrumentets funktion kommer att beskrivas i det följande.

En mätning (eller serie mätningar) föregås vid behov av en nollställning av mätdonet 12 i förhållande till mätbordet 2. Mätinstrumentet tilläts därvid inta ett vi- loläge, där mätfoten 8 gör anslag direkt mot mätbordet 2.

Därefter nollställs mätdonet 12, med en härför avsedd knapp 40.

Användaren svänger först handtaget 35 neràt, varvid utskottet 36 svängs uppåt och lyfter kroppen 25 till ett övre läge. Eftersom kroppen 25 via kolvstàngen 23 är för- bunden med kolven 22, bringas även denna till ett övre läge. Vidare bringas balansstàngen 14, som vilar mot kroppens ovansida, att svänga, varvid mätproben 7 trans- laterar vertikalt mellan hjulen ll i anordningen. Mätin- strumentet är nu i sitt “färdig-läge", sàsom visas i fig 2, och ett objekt 3 vars tjocklek ska mätas kan nu place- ras under mätfoten 8.

Handtaget 35 förs därefter uppåt, varvid utskottet 36 förlorar sin kontakt med kroppens 25 undersida 25a.

Kroppen 25 följer inte utskottets 36 rörelse omedelbart, eftersom den vilar mot kolven 21, som i sin tur rör sig mot hydraulisk verkan. Kroppen 25 kommer därför att be- skriva en mycket kontrollerad rörelse, vars hastighet be- stäms av reglerdonet 30. Balansstången 14 som vilar mot kroppen 25 följer denna nedàtriktade rörelse, varvid mät- 10 15 20 25 30 35 52 2 015 Éïï* ~ ~ 8 proben 7 translaterar vertikalt nedàt, i riktning mot mätobjektet 3.

Mätproben 7 intar nu sitt mätläge, sàsom visas i fig 3, i vilket mätfoten 8 står i kontakt med mätobjektet 3, varvid mätprobens rörelse hindras. Balansstàngen förlorar därmed kontakten med kroppen 25, som fortsätter sin ned- àtriktade rörelse till dess att kolven 22 när sitt bot- tenläge i cylindern 21. I mätläget uppbär mätobjektet 3 den del av mätprobens vikt som inte uppbärs av stativet l.

I fig 5 visas ett kraftschema över de viktigaste krafterna som verkar vid användning av ett mätinstrument enligt uppfinningen. Kraftdonet anbringar en kraft F mot det hydrauliska systemet, varvid en motkraft Fgwh upp- står, samtidigt som kraftdonet rör sig i kraftens F rikt- ning. Mätarrangemanget trycker mätytorna mot varandra med en förutbestämd belastningskraft f', som i det visade fallet utgörs av tyngdkraften som verkar pà mätproben 7 och som inte balanseras av motvikten 18. Innan mätytorna bringas i kontakt med objektet bromsas mätarrangemanget av bromsarrangemanget genom att en till den förutbestämda belastningskraften f' kopplad kraft f bringas att verka mot det hydrauliska systemet, varvid en motkraft fmflr uppstår. När mätarrangemanget intar mätläget upptas f' istället direkt av en motkraft f'dÜ från objektet 3, var- vid kraftparet f, fmfir upphör att verka. I det visade ex- emplet uppstår kraften f där balansstàngen 14 vilar mot kroppen 25, och eftersom denna punkt ligger närmare ba- lansstàngens vridningsaxel är f större än f'. Detta är givetvis inte nödvändigt, och genom en annorlunda placer- ing kunde förhållandet varit det omvända. Krafterna f' och f behöver heller inte vara parallella.

Mätproben 7 kan givetvis vara annorlunda orienterad än i ovanstående beskrivna utföringsform, och exempelvis vara horisontellt förbar. Detta kan vara fördelaktigt vid vissa typer av mätningar. Mätproben kan också vara om- vänd, dvs mätningen kan utföras under uppätriktad rörel- n na-a~o 10 15 20 o .v u. 522 01 5 Éïï* z 9 se, genom en för fackmannen enkel omkonstruktion av mät- instrumentet.

Mätinstrumentet i ovanstående beskrivning är avsett för tjockleksmätning, men åtminstone i följande tillämp- ningar är det också fördelaktigt att använda ett mätin- strument enligt uppfinningen: 0 ytràhetsmätning (Bendtsen) En mätprob sänks ner mot prov, luft pressas in i mätproben och läckaget mellan mätproben och materialet visar materialets ytràhet.

I àtervätning Absorberande filterpapper ligger på fuktat prov, varefter en specificerad vikt läggs pà filterpappret sà att vätska pressas upp från provet och absorberas av fil- terpapper. 0 fukthaltsmätning En mätprob sänks ner mot prov för att mäta fukthal- ten. 0 deformationsmätning En vikt sänks ner mot prov för mätning av deforma- tion över tiden.

Claims (13)

10 15 20 25 30 35 522 015 u e | ø u au 10 PATENTKRAV

1. Mätinstrument för mätning av egenskaper hos ett objekt, innefattande ett mätarrangemang (5) med tvà rela- tivt varandra rörliga mätytor (2, 8), vilka under verkan av en förutbestämd kraft (f') är förbara fràn ett vilolä- ge, i vilket objektet (3) är införbart mellan mätytorna, till ett mätläge, i vilket båda mätytorna står i kontakt med objektet, k ä n n e t e c k n a t av ett bromsarrangemang (20, 24), att anbringa en tryckkraft (F) innefattande ett kraftdon (24) som är anordnat mot ett hydrauliskt system (20), och utföra en jämn och kontrollerad rörelse mot verkan av det hydrauliska systemet (20), varvid mätarrangemanget (5) är mekaniskt kopplat till bromsarrangemanget (20, 24) genom att en till nämnda förutbestämda kraft (f') kopplad angreppskraft (f) upptas av det hydrauliska systemet (20), så att mätarrangemangets mätytor (2, 8) mot verkan av det hydrauliska systemet (20) med reducerad hastighet är förbara fràn viloläget till mätläget, i vilket senare (f') (3) och nämnda angreppskraft (f) upphör. läge nämnda förutbestämda kraft upptas av objektet

2. Mätarrangemang enligt krav l, varvid nämnda tryckkraft (F) är flera gånger större än nämnda förutbe- stämda kraft (f').

3. Mätinstrument enligt krav l eller 2, varvid det hydrauliska systemet (20) innefattar en vätskefylld cy- linder (21), och en i cylindern förbar kolv (22).

4. Mätinstrument enligt krav 3, varvid kolven (22) delar cylindern (21) i tvâ kammare (2la, 2lb), vilka via en kanal (26) står i förbindelse med varandra, och varvid av kolvens rörelse är förbar 2lb) till den andra (21b, vätskan i cylindern (21) från den ena kammaren (2la, 2la).

5. Mätinstrument enligt krav 4, varvid ett regler- (30) för reglering organ är anordnat längs kanalen (26), 10 15 20 25 30 n nnn n n n n n n . n n n n n n nn n n n n nn n nn nn n n n n n n n n n n n n n nn n n n 1 n n n nn nn n n n n n n n n n n n n n n n n nn n n n n n n n n n n n n n n- nn nn n nn ll av strömningshastigheten i kanalen i åtminstone en rikt- ning.

6. Mätinstrument enligt krav 5, varvid reglerorga- net innefattar en strypventil (32).

7. Mätinstrument enligt något av föregående krav, varvid kraftdonet (24) är anordnat att lagra potentiell energi.

8. Mätinstrument enligt krav 7, varvid kraftdonet (24) innefattar en fjäder.

9. Mätinstrument enligt krav 7, varvid kraftdonet (24) innefattar en kropp (25), som är anordnad att av sin tyngd påverka det hydrauliska systemet (20).

10. Mätinstrument enligt något av föregående krav, varvid mätarrangemanget (5) är anordnat att, under mät- ytornas förflyttning från viloläge till mätläge, göra an- (20, 24) (24) rörelse. slag mot ett parti av bromsarrangemanget vars rörelse är kopplad till kraftdonets

11. varvid mätarrangemanget Mätinstrument enligt något av föregående krav, (5) som i mätläget uppbär en väsentlig del av mätarrangemang- är anordnat i ett stativ (1), ets (5) vikt.

12. Mätinstrument enligt krav 11, varvid mätarran- gemanget (5) innefattar en balansstång (14), som i sin ena ände uppbär en mätprob (7) och i sin andra ände upp- (19), (f') utgörs av den del av mätprobens vikt som inte bär en motvikt och varvid nämnda förutbestämda kraft balanseras av motvikten.

13. Användning av ett mätinstrument enligt något av föregående krav, för att mäta tjockleken hos ett objekt (3) av ett poröst material.