DE1046344B - Magnetischer Dickenmesser und Verfahren zu seiner Verwendung - Google Patents

Description

• Magnetischer Dickenmesser und Verfahren zu seiner Verwendung Die Erfindung betrifft einen Dickenmesser, durch den die Dicke eines Gegenstandes mechanisch gemessen und elektrisch angezeigt wird.
• Es sind bereits elektrische Dickenmesser bekannt. bei denen die durch den Prüfling bewirkte Änderung eines magnetischen Flusses die Meßgröße bildet.
• Dabei erfolgt die Messung eines Magnetflusses bisweilen mittels einer Sonde, die in den Luftspalt eingeführt wurde. Diese bekannten Einrichtungen waren jedoch nur zur Messung der Dicke an Materialien geeignet, welche selbst magnetisch oder magnetisierbar sind oder irgendwie den Magnetfluß beeinflussen können.
• Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde. eine Dickenmessung nicht ferromagnetischer Stoffe unter Anwendung eines Magnetfeldes und mit elektrischer Anzeige zu ermöglilohen.
• Es ist auch bereits ein magnetisch wirkender Dichenmesser bekannt, der die Dickenmessung von nicht ferromagnetischem Material gestattet; zu diesem Zwecke wird der Meßling zwischen entgegengesetzte magnetische Pole gelegt. Die Einstellung der Pole erfolgt hierbei von Hand, wobei durch magnetostatt sehe Wirkung eine Anzeigevorrichtung eingestellt wird. Eine elektrische Anzeige jedoch ist bisher nur bei der Dickenmessung ferromagnetischer Körper angewandt worden. Sie ist deshalb anzustreben, weil sie weniger störanfällig ist als eine magnetostatische Anzeige.
• Die Erfindung betrifft demnach einen magnetischen Dickenmesser für nicht ferromagnetische Körper, die zwischen zwei entgegengesetzten, gegeneinander verschiebbaren magneti scheu, vorzugsweise permanentmagnetischen. durch einen magnetischen Rückschluß miteinander verbundenen Polen anzuordnen sind, wobei das den Körper durchsetzende Magnetfeld als Maß für dessen Dicke dient.
• Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst und hierbei eine elektrische Anzeige ermöglicht dadurch, daß außer dem Meßling eine magnetfeldabhängige Halbleitervorrichtung, insbesondere ein magnetfeldabhängiger Ohmscher Widerstand. eine magnetische Sperrschicht, ein Hallgenerator od. dgl., als eine eine elektrisehe Anzeige der Meßwerte bewirkende Abstandssonde angeordnet ist.
• In erster Linie ist an Hallsonden gedacht, die aus einem halbleitenden Material mit großer Hallkonstante, beispielsweise einer AIII-BV-V;erbindung bestehen und als Hallgeneratoren oder Hallmodulatoren bekanntgeworden sind.
• Das mittels der Meßeinrichtung nach der Erfindung durchgeführte Dickenmeßverfahren setzt voraus, daß zunächst die durch die beiden Magnetpole gebildete Spaltbreite durch Einbringen der magnetfeldabhängigen elektrischen Meßvorrichtung allein nach elektischen Werten. insbesondere elektrischen Stromstärken- oder Spannungen, geeicht wird und daß weiterhin die genaue geometrische Dicke des magnetfeldabhängigen Mießjgeräts, insbesondere der Hallsonde, bekannt ist; alsdann werden Hallsonde und auszumessender Körper gleichzeitig zwischen die heizen Pol schuhe geklemmt, woraufhin die Summe aus der bekannten Hallsondendicke und der zu ermittelnden Dicke an dem elektrischen Meßgerät abgelesen werden kann. Da die Dicke der Hallsonde immer konstant bleibt, kann das elektrischre Meßinstrument von vornherein so geeicht werden, daß die Dicken der auszumessenden Körper, d. h. die Spaltbreiten abzüglich der Hallsondendiclie, unmittelbar ablesbar sind.
• Die Erfindung setzt in der soeben beschriebenen Ausführungsform voraus. daß die auszumessenden Körper keine merklich von eins abweichende magnetische Permeabilität bzw. Suszeptibilität besitzen. Ist diese Bedingung nicht erfüllt, so muß die Eichung mit entsprechenden Probekörpern mit bekannter Dicke durchgeführt werden, die aus dem gleichen Material wie die auszumessenden Körper bestehen.
• Gemäß einer besonderen Ausbildung des Erfindungsgedankens läßt sich der neue Dickenmesser auch zur Durczhführung einer fortlaufenden Kontrolle der Dicke ausgedehnter Körper, beispielsweise von Bändern, Drähten, Uhrfedermetallstreifen, Filmen, photographischen oder magnetischen Schichten od. dgl., anwenden, die fortlaufend durch die Dickenmeßeinrichtung nach der Erfindung hindurchgezogen werden. Die Konstanz und Güte der Schichtdicke kann mittels einer Toleranzmarke am elektrischen Meßinstrument oder mittels eines Registriergeräts kontrolliert werden, welches an Stelle des Anzeige- instrllments tritt oder mit diesem kombiniert werden kann.
• An Hand der Zeichnung, in der einige Ausführungsformen der Einrichtung nach der Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt sind, sei der Erfinduiigsgedanke näher erläutert.
• In Fig. 1 bedeuten 1 und 2 zwei Elektromagnete, deren entgegengesetzte Pole einander zugekehrt sind und zwei als ebene. zueinander parallele Flächen 3 und 4 ausgebildete Polschuhe aufweisen. Die beiden WIagnete 1 und 2 sind auf zwei zangenartigen Trägen 5 und 6 angeordnet, die um einen Drehpunkt M spreizbar sind. Auf Grund dieser Anordnung sind die Polschuhe 3 und 4 in Richtung des Pfeiles 8 verstellbar. Es können daher eine Hallsonde 9 von der Dicke n und ein bezüglich der Dic1se auszumessender Körper 10 von der Dicke x zwischen den Polschuhen 3 und 4 eingeklemmt werden.
• Die Messung wird mittels einer Schaltung durchgeführt, wie sie in Fig. 2 beispielsweise dargestellt ist. Zwei Pole der Hallsonde 9 sind an eine Gleichstromquelle über einen variablen Vorschaitwiderstand 11 angeschlossen. Der Pfeil 7 zeigt die Richtung der magnetischen Kraftlinien senkrecht zur Fläche des Hallplättchens an. Am Instrument 12 wird die dem Abstand a + x entsprechende Hallspannung angezeigt, wobei die Skala bereits nach Millimeterwerten von x geeicht ist. Hierbei ist vorausgesetzt, daß die heiden Elektromagnete 1 und 2 in bestimmter konstanter Weise erregt sind. Der Vorsohaltwiderstand 11 dient dazu. die Stromstärke 1 in gewissen Grenzen zu variieren, um den Nullpunkt des Instrumentes 12 beim Nacheichen zu korrigieren oder auch verschiedenen Substanzen mit unterschiedlicher Permeabilität anzupassen, aus denen unter Umständen d!er auszumessende Körper 10 bestehen kann. Mit dem Vorsclhaltwiderstand soll das Abnehmen der Batteriespannung korrigiert und so dem Strompfad der Hallsonde ein immer gleich großer Strom zugeführt werden. Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt.
• Insbesondere ist der mechanische Aufbau zweckmäßig so auszubilden, daß die beiden Magnetpole in einer Geradführung relativ zueinander verschiebbar sind.
• Der Meßdruck ist in an sich bekannter Weise durch eine Rutschkupplung und gegebenenfalls durch eine Feder festzulegen. welche der Anziehungskraft der beiden Magnetpole entgegenwirkt. Bei senkrechter Anordnung können auch die Eigengewichte des einen Polteils und seiner Halterung zur Festlegung bzw.
• Regulierung des Auflagedrucks herangezogen werden.
• Die Polschuhe sind bezüglich Gestalt und Material und insbesondere Härte den auszumessendfen Materialien anzupassen; Sohneiden- oder Kalottenform mit Rubin- odier Achatverstärkung bzw. Hartverchromung sind für viele Zwecke vorteilhaft, insbesondere auch für die kontinuierliche Ausmessung von nicht ferromagnetischen Drähten, Blechen, Papierbahnen, Kunststoffolien oder Produkten von Feinwalzwerken u. dgl.
• Auch in elektrischer Hinsicht sind verschiedene Abwandlungen und Ausgestaltungen des Ausführungsbeispiels denkbar. Die beiden Magnetpole können entweder als getrennte Nord- und Südpole ausgebildet sein, oder über einen magnetischen Rückschluß z. B. über die Halterung - miteinandier in Verbindung stehen. Sie können als Dauermagnete oder Elektromagnete ausgebildet sein. Oder es kann auch einem permanenten Magnetfeld ein in gewissen Grenzen variables Elektromagnetfeld überlagert slein.
• Unter Umständen kann eine Veränderung des elektromagnetischen Feldes und/oder der Stromstärke 1 zur Eichungsänderung benutzt werden. Oder aber es können gerade beide beispielsweise genannten elektischen Größen derart zwangläufig - durch eine geeignete Schaltung - miteinander gekoppelt werden, daß die Meßeinrichtung unabhängig von äußeren Einflüssen der Spannungsquelle, der Temperatur u. dgl. wird. Auch die Veränderung des Anpreßdruckes in Abhängigkeit von der Spaltbreite läßt sidh durch die genannten Mittel gegebenenfalls automatisch kompensieren.
• Auch die magnetfeldalshängige Vorrichtung 9 kann modifiziert werden und beispielsweise als magnetische Sperrschicht od. dgl. ausgebildet sein. Gegebenenfalls kann zur Verstärkung der Hall spannung oder sonstiger eleldrischer Meßgrößen ein Verstärker, z. B.
• Transistorverstärker, gegebenenfalls in einer Brückenschaltung, vorgesehen sein.
• Ein weiteres Ausführungsbeispiel. welches in seinem mechanischen Aufbau weitgehend den bekannten mechanischen Dickenmessern, insbesondere dem Zeiss'schen Dickenmesser, angepaßt ist, ist in Fig. 3 dargestellt. 13 bedeutet ein aus hoehwtertigem Magneteisen bestehendes und als Permaneutmagnet ausgebildetes Joch. Der eine Polsehuh wird durch die als Hallsonde ausgebildete magnetfeldabhängige elel;-torische Widerstandsvorricihtung 14 gebildet, welche durch eine auf ihr fest angeordnete, an der Stirnfläete plangeschliffene Ferritseheibe 15 abgedeckt ist. Auf der anderen Seite des Joches befindet sich ein Permanentmagnet 16, welcher in einer Spindelführung 17 mittels einer Mikrometerschraube 18 verschiebbar gelagert ist. Im Fuß 19 der Anordnung ist die elektrische Meßschaltung 20 - etwa gemäß Fig. 2 - mit dem Meßinstrument 12 angeordnet. 21 bedeutet das Zuführungskabel zur Spannungsquelle. Gegebenenfalls kann auch die Spannungsquelle, eine Batterie 23. im Fuß 19 untergebracht sein, die zweckmäßig als Trockenhatterie hoher Lebensdauer ausgebildet ist.
• Mit 22 ist ein Drehknopf bezeichnet, der vor jeder Messung eine Nullkorrektur des Meßwertanzeigers gestattet.
• PATENTANSPROCHE: 1. Magnetischer Dickenmesser für nicht ferromagnetische Körper, die zwischen zwei entgegengesetzten, gegeneinander verschiebbaren magnetischen, vorzugsweise permanentmagneti scheu, durch einen magnetischen Rückschluß miteinander veibundenen Polen anzuordnen sind, wobei das den Körper durchsetzende Magnetfeld als Maß für dessen Dicke dient, dadurch gekennzeichnet. daß außer dem Meßling eine magnetfeldal:)lhärlgige Halbleitervorrichtung, insbesondere ein magnetfeldabhängiger Ohmscher Widerstand, eine magnetische Sperrschicht, ein Hallgenerator od. dgl., als enie eine elektrische Anzeige der Meßwerte bewirkende Abstandssonde angeordnet ist.

Claims (1)

1. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetfeldabhängige elektrisiche Meßgerät mit einem Magnetpol fest verbunden, beispielsweise in den einen Polschuh eingebaut oder als ein solcher ausgebaut ist.

   3. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Magnetpole je in einer Geradführung angeordnet sind.

   4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetpole auf zangenartig zusammenwirkenden Trägern angeordnet sind.

   5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Magnetpol durch eine Spindelführung gehaltert ist.

   6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß beide Magnetpole mindestens teilweise als Elektromagnete ausgebildet sind.

   7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der mechanische Druck, durch den der bezüglich seiner Dicke auszumessende Körper zwischen den Polschuhen gepreßt wird, durch eine Rutschkupplung und/oder durch eine Feder, weiche der Anziehungskraft der beiden Magnetpole entgegenwirkt, festgelegt ist.

   8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenuzeiehnet, daß die Meßpole des magnetfeldabhängigen eiehtrischen Meßgerätes an ein nach Millimeterwerten geeichtes elektrisches Anzeigegerät gelegt sind.

   9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetfeld abhängige Meßgerät an eine variable Vorspannung gelegt ist.

   10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, durch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Veränderung der magnetischen Feldstäflc.e und/oder der Vorspannung des magnetfeldabhängigen elektrischen Meßgeräts derart zwangläufig miteinander gekoppelt sind, daß die Meßeinrichtung unabhängig von äußeren Einflüssen der Spannungsquelle, der Temperatur u. dgl. wird.

   11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verstärkung der elektrischen Meßgröße, beispielsweise der Hallspannung, ein Verstärker, z. B. Transistorverstärker, gegebenenfalls in einer Brückenschaltung, vorgesehen ist.

   12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurdh gekennzeichnet. daß als Spannungsquelle eine Trockenbatterie vorgesehen ist.

   13. Verfahren zur Betätigung der Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch die Verwendung zur kontinuierlichen Ausmessung oder Kontrolle von Drähten, Blechen, Papierfahnen, Folien, Uhrfedlermetallstreifen od. dgl., die zwischen den Magnetpolen des Dickenmessers hindurchgeführt werden, während von einem an den Dickenmesser angeschlossenem Registriergerät die Meßwerte aufgezeichnet werden.

   14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurclhgekennzeichnet, daß die elektrische Sdhaltung ganz oder teilweise im Sockel der Einrichtung untergebracht ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Zeitschrift »The Engineer« vom 31. 7. 1953, S. 130 bis 133; deutsche Patentschriften Nr. 904 111, 873 749; deutsche Auslegeschrift P 11325 IX/42b (hekanntgemacht am 1. 3. 1956); USA.-Patentschrift Nr. 2 469 476.