DE1295204B - Measuring device for converting mechanical displacements into electrical quantities - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Meßeinrichtung mit F i g. 2 ist ein zusammen mit der Einrichtung nachThe invention relates to a measuring device with F i g. 2 is a along with the establishment according to

zwei relativ zueinander verschiebbaren Bauteilen, von F i g. 1 verwendbares Schaltbild, welches die Wirdenen das eine stabförmig ausgebildet ist und zwei kungsweise der Einrichtung nach Fig. 1 innerhalb Gruppen von unter sich gleich langen und sich in gewisser Grenzen beeinflußt; Verschiebungsrichtung abwechselnden Abschnitten 5 F i g. 3 zeigt eine andere Ausführungsform, die auf unterschiedlicher elektrischer oder magnetischer den magnetischen Eigenschaften eines Maßstabs beEigenschaften aufweist und das andere ein Meßkopf ruht;two components that can be displaced relative to one another, from FIG. 1 usable circuit diagram showing the Wirdenen one is rod-shaped and two kweise the device of FIG. 1 within Groups of equal length among themselves and influenced within certain limits; Direction of displacement alternating sections 5 F i g. 3 shows another embodiment based on FIG different electrical or magnetic properties of the magnetic properties of a scale and the other a measuring head rests;

mit mindestens einer Abfühlanordnung ist, die auf F i g. 4 ist ein Schaltbild für die Ausführungsformwith at least one sensing arrangement shown in FIG. 4 is a circuit diagram for the embodiment

die unterschiedlichen Eigenschaften anspricht. nach Fig. 3;appeals to the different properties. according to Fig. 3;

Bei einer aus der deutschen Patentschrift 872643 io Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht, welche die bekannten Meßeinrichtung dieser Art besteht das Anwendung einer erfindungsgemäßen Meßeinrichtung stabförmige Bauteil aus einer Schraubenspindel, und nach Fig. 3 auf eine Werkzeugmaschine zeigt; der Meßkopf besteht aus einer schraubenmutterartig Fig. 6 dient zur Erläuterung der WirkungsweiseIn one of the German patent specification 872643 io Fig. 5 is a perspective view showing the known measuring device of this type is the use of a measuring device according to the invention shows rod-shaped component from a screw spindle, and according to Figure 3 on a machine tool; the measuring head consists of a screw nut-like Fig. 6 is used to explain the mode of operation

ausgebildeten kapazitiven Elektrode. Die sich in Ver- der Anordnung nach F i g. 4; Schiebungsrichtung abwechselnden Abschnitte kön- 15 Fig. 7 zeigt eine ebenfalls auf dem magnetischen nen dabei aus den Zähnen der Schraubenspindel bzw. Prinzip beruhende Ausführungsform; den Zwischenräumen oder aus zwei schraubenförmi- Fig. 8 zeigt den Meßkopf für die Ausführungsgen, gegeneinander elektrisch isolierten Gewinden be- form nach F i g. 7; formed capacitive electrode. The arrangement according to FIG. 4; Shifting direction alternating sections can be 15 Fig. 7 shows a also on the magnetic NEN thereby from the teeth of the screw spindle or principle based embodiment; 8 shows the measuring head for the embodiments, mutually electrically insulated threads according to FIG. 7;

stehen. Im letztgenannten Falle kann dann auch die Fig. 9 zeigt eine weitere auf dem magnetischenstand. In the latter case, FIG. 9 shows another on the magnetic

Gegenelektrode zwei schraubenförmige Gewindeteile ao Prinzip beruhende Ausführungsform und enthalten. Die Abmessungen der Abf ühlanordnung Fig. 10 ein vereinfachtes Schaltbild für die Ein-Counter electrode two helical threaded parts ao principle based embodiment and contain. The dimensions of the sensing arrangement Fig. 10 is a simplified circuit diagram for the

in Verschiebungsrichtung entsprechen also wenigstens richtung nach F i g. 9.in the direction of displacement thus correspond at least to the direction according to FIG. 9.

annähernd den entsprechenden Abmessungen der In Fig. 1 ist eine im ganzen mit 10 bezeichneteapproximately the corresponding dimensions of the In Fig. 1 is designated as a whole with 10

Abschnitte der einen Gewindeteile. Präzisionsmeßeinrichtung gemäß der ersten Ausfüh-Sections of one threaded part. Precision measuring device according to the first embodiment

Es sind auch schon entsprechend aufgebaute in- as rungsform der Erfindung dargestellt, deren Wirkungsduktive Geber mit Schraubenanker oder Zahn- weise darauf beruht, daß die elektrische Kopplung Stangenprofil und induktiver Abfühlanordnung be- von einzelnen Teilungselementen einer Maßstabkannt. anordnung 11 gemessen wird. Der Maßstab 11 ent-Correspondingly structured forms of the invention are also shown, their effective ducts Encoder with screw anchor or tooth wise is based on the electrical coupling Rod profile and inductive sensing arrangement known from individual dividing elements of a scale. arrangement 11 is measured. The scale 11 is

Nachteilig an diesen bekannten Meßeinrichtungen hält ein zentrales Tragrohr 12, welches im vorliegenist, daß sich Schraubenspindeln, Zahnstangen u. dgl. 30 den Falle aus einem verhältnismäßig schweren Stahlnur unter erheblichem Aufwand mit solcher Genauig- rohr besteht. Der Körper 12 kann zwar auch massiv keit herstellen lassen, daß sie sich für Präzisionsmeß- ausgeführt werden, ist jedoch im vorliegenden Falle einrichtungen eignen. rohrförmig, um in seinem Inneren bestimmte elek-A disadvantage of these known measuring devices is a central support tube 12, which is present in that screw spindles, racks and the like 30 can only be made of a relatively heavy steel exists with considerable effort with such a precision tube. The body 12 can also be massive The ability to make them suitable for precision measurement is, however, in the present case facilities are suitable. tubular to contain certain electrical

Es ist ferner aus der USA.-Patentschrift 2614164 irische Leitungen unterzubringen, wie weiter unten eine induktive Gebereinrichtung bekannt, die einen 35 noch erläutert werden wird. Der Körper 12 verläuft in einer Spulenanordnung längsverschiebbaren Ma- größtenteils innerhalb einer isolierenden Hülse 13. gnetkern enthält. Um eine lineare Abhängigkeit der Der insgesamt mit 11 bezeichnete Maßstab enthältIt is also known from U.S. Patent 2614164 to accommodate Irish lines, as below an inductive transmitter device is known, which will be explained a 35 later. The body 12 runs Measures which can be longitudinally displaceable in a coil arrangement are largely within an insulating sleeve 13. contains gnetkern. In order to have a linear dependence of the scale denoted as a whole by 11

Induktivitätsänderung von der Verschiebung des Ma- eine erste Gruppe von Teilungselementen 21 bis 29, gnetkernes bezüglich der Spulenanordnung zu er- die über die Hülse 13 geschoben sind und vorzugsreichen, ist der verschiebbare Magnetkern aus Schei- 40 weise alle aus dem gleichen Material bestehen. Diese ben aufgebaut, die abwechselnd aus magnetischem Elemente müssen praktisch gleiche Feldkopplungsund nichtmagnetischem Material bestehen. Irgend- eigenschaften besitzen. Die Elemente 21 bis 29 bewelche Maßstabsfunktionen haben diese Scheiben je- stehen alle aus einem gut isolierenden Werkstoff. Die doch nicht. Dielektrizitätskonstante dieser Teilungselemente mußChange in inductance from the displacement of the gauge - a first group of dividing elements 21 to 29, gnetkernes with respect to the coil arrangement, which are pushed over the sleeve 13 and are preferred, the displaceable magnetic core is made of sheets of paper, all of which are made of the same material. These ben constructed, which alternate from magnetic elements must have practically the same field coupling and consist of non-magnetic material. Have any properties. Elements 21 to 29 clouded These panes have a scale function and are all made of a well-insulating material. the but not. Dielectric constant of these dividing elements must

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu- 45 also hoch sein. Diese Elemente haben durchweg gründe, eine Meßeinrichtung der eingangs genannten gleiche Abmessungen. Sie bestehen in Wirklichkeit Art anzugeben, die sehr genau ist und trotzdem mit aus einer Reihe von Ringen. Beispielsweise können geringem Aufwand hergestellt werden kann. sie aus Steatit oder aus Glas gefertigt werden, undThe task of the present invention is therefore to be high. These elements have consistently reasons, a measuring device of the same dimensions mentioned above. They really exist Specify type that is very precise and yet with a number of rings. For example, can can be produced with little effort. they are made of steatite or glass, and

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch vorzugsweise wird ein Werkstoff für diese Ringe gegelöst, daß die Abschnitte aus zwei Gruppen von 50 wählt, welcher eine Wärmedehnungszahl gleich der-Ringen bestehen, die abwechselnd auf einen Träger- jenigen des Körpers 12 besitzt. Der Maßstab 11 kann kern aufgereiht sind. natürlich auch mehr als neun Teilungselemente derAccording to the invention, this object is preferably achieved by a material for these rings, that the sections choose from two groups of 50, which has a coefficient of thermal expansion equal to the rings exist, which alternately have on a wearer of the body 12. The scale 11 can core are lined up. of course also more than nine dividing elements of the

Die einzelnen Ringe können leicht mit der erfor- ersten Gruppe enthalten.The individual rings can easily be included with the required group.

derlichen Genauigkeit hergestellt werden, außerdem Weiterhin enthält der Maßstab 11 eine zweiteSuch accuracy can also be produced, in addition, the scale 11 contains a second

ist es nur erforderlich, daß jeweils ein Paar von Rin- 55 Gruppe von Teilungselementen 31 bis 39, die zwigen aus den beiden Gruppen eine vorgegebene Ab- sehen den Elementen 21 bis 29 der ersten Gruppe messungstoleranz hat. Durch Verspannen der Ringe liegen. Auch die Elemente der zweiten Gruppe beauf einem Trägerstab können außerdem geringe sitzen gleiche Feldkopplungseigenschaften, die jedoch Übertoleranzen ausgeglichen werden. Auch eine Tem- erheblich verschieden von den Eigenschaften der EIeperaturkompensatibn ist relativ einfach durchzufüh- 60 mente der ersten Gruppe sein müssen. Die Elemente ren, wie noch erläutert wird. der zweiten Gruppe bestehen aus elektrisch leitendemit is only necessary that in each case a pair of Rin 55 group of dividing elements 31 to 39, the between from the two groups, a predetermined number of elements 21 to 29 of the first group has measurement tolerance. Lie by bracing the rings. Also the elements of the second group a support rod can also sit but have the same field coupling properties Overtolerances are compensated. Also a temperature considerably different from the properties of the EIeperaturkompensatibn is relatively easy to carry out - must be in the first group. The Elements ren, as will be explained. the second group consist of electrically conductive

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Material. Die Abmessungen der Elemente 31 bis 39 Unteransprüchen gekennzeichnet. sind ebenfalls wieder alle gleich. Vorzugsweise wer-Further developments of the invention are in the material. The dimensions of elements 31 to 39 Characterized subclaims. are also all the same again. Preferably

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher den die Abmessungen der Elemente der zweiten erläutert. 65 Gruppe gleich denjenigen der Elemente der erstenThe invention is based on the drawing closer to the dimensions of the elements of the second explained. 65 group equal to those of the elements of the first

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Aus- Gruppe gewählt, jedoch ist dies nicht unbedingt erführungsform, die auf Grund der elektrostatischen forderlich, solange die axialen Längen der Elemente Feldkopplungseigenschaften eines Maßstabs arbeitet; annähernd gleich sind.Fig. 1 shows a longitudinal section through a selected group, but this is not necessarily an embodiment, which is necessary due to the electrostatic as long as the axial lengths of the elements Field coupling properties of a scale works; are approximately the same.

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Auf dem Maßstab 11 liegen die Elemente 21 bis letzteren Ringen Signale entgegengesetzten Vorzei-29 und 31 bis 39, vorzugsweise unter einer erheb- chens auftreten. Der Wagen bleibt also in seiner in liehen Druckkraft aneinander an. Es sind zwei Halte- F i g. 1 dargestellten Lage.On the scale 11 are the elements 21 up to the latter rings signals of opposite signs and 31 to 39, preferably under a considerable amount. The car remains in its in lent compressive force to one another. There are two holding F i g. 1 position shown.

ringe 41 und 42 an den beiden Enden vorhanden, Um eine Änderung in einer Richtung hervorzu-Rings 41 and 42 are present at both ends to produce a change in one direction.

welche unmittelbar auf dem Rohr 12 aufsitzen und 5 bringen, kann man das Potentiometer 56 so verstellen, die Elemente 21 und 39 berühren. Auf den beiden daß es ein wesentlich kleineres Ausgangssignal liefert Enden des Rohres 12 befindet sich ein Gewinde, auf als das Potentiometer 58. Der Servomotor 61 wird welches zwei Muttern 43 und 44 aufgeschraubt sind. dann über dem Verstärker 59 von der Differenz der Die Länge des Maßstabes 11 kann also durch die an seinem Eingang liegenden Signale erregt. Infolge-Schrauben, durch welche die Elemente beider Grup- io dessen dreht sich die Spindel 55 mit einer von der pen mehr oder weniger zusammengedrückt werden, Phasenlage am Eingang des Verstärkers gegebenen eingeregelt werden. Richtung. Der Wagen 54 bewegt sich in F i g. 1 nachwhich sit directly on the tube 12 and bring 5, the potentiometer 56 can be adjusted so elements 21 and 39 touch. On the two that it delivers a much smaller output signal Ends of the tube 12 are threaded on as the potentiometer 58. The servo motor 61 is which two nuts 43 and 44 are screwed on. then through the amplifier 59 of the difference of the The length of the scale 11 can therefore be excited by the signals at its input. As a result screws, through which the elements of both groups rotates the spindle 55 with one of the pen are more or less compressed, given phase position at the input of the amplifier be adjusted. Direction. The carriage 54 moves in FIG. 1 after

Die Meßeinrichtung 10 enthält ferner Meßmittel rechts, so daß das von dem Ring 51 gelieferte Signal zur Lieferung von elektrischen Signalen, welche die und somit das von dem Potentiometer 56 gelieferte Feldkopplungseigenschaften der Teilungselemente 15 Signal sich verkleinert, jedoch das Ausgangssignal wiedergeben. Diese Meßmittel bestehen aus drei elek- von dem mittleren Ring 52 und dem zugehörigen Potrisch leitenden Ringen 51, 52 und 53. Die Meß; tentiometer 57 steigt. Man kann zur Erzielung deselemente 51 bis 53 sind auf einem Wagen 54 be- selben Ergebnisses auch das Potentiometer 58 entfestigt, der auf einer Führungsspindel 55 ruht. Die sprechend einregeln. Es läßt sich also die endgültige leitenden Ringe 51 bis 53 berühren die Teilungs- 20 Lage des Wagens mit diesen Potentiometern sehr geelemente des Maßstabes 11 nicht, sondern es besteht nau einstellen. Der Wagen 54 wandert jeweils in eine ein kleiner Zwischenraum zwischen dem Maßstab 11 Lage, in welcher die Eingangsspannung des Verstär- und den Meßringen. Die Meßringe umschließen den kers 59 annähernd Null ist.The measuring device 10 also contains measuring means on the right, so that the signal supplied by the ring 51 for the supply of electrical signals which the and thus that supplied by the potentiometer 56 Field coupling properties of the dividing elements 15 signal decreases, but the output signal reproduce. These measuring means consist of three electrical elements: the middle ring 52 and the associated Potrisch conductive rings 51, 52 and 53. The measuring; tentiometer 57 rises. One can to achieve deselements 51 to 53, the potentiometer 58 is also loosened on a carriage 54 with the same result, which rests on a lead screw 55. Who regulate by speaking. So it can be the final Conductive rings 51 to 53 touch the division 20 position of the carriage with these potentiometers very geelemente of the scale 11 is not, but it is precisely set. The carriage 54 moves into one at a time a small space between the scale 11 position in which the input voltage of the amplifier and the measuring rings. The measuring rings enclose the kers 59 is approximately zero.

Maßstab 11, um Verschiedenheiten der Lage der Tei- Eine Bewegung des Wagens in umgekehrter Rich-Scale 11 to show differences in the position of the parts.

lungselemente in radialer Richtung oder eine even- 35 tung läßt sich jedenfalls durch Einregelung der Potuelle Neigung zur Achse des Rohres 12 auszukom- tentiometer 56 bis 58 erzielen, pensieren. Die axiale Länge der einzelnen Meß- Es läßt sich also eine sehr genaue Einstellung derIn any case, control elements in the radial direction or an eventual arrangement can be achieved by regulating the potential Achieve inclination to the axis of the tube 12 of the outcom- tentiometer 56 to 58, retire. The axial length of the individual measuring It can therefore be a very precise setting of the

elemente 51 bis 53 soll gleich groß sein und etwa Meßmittel auf dem Wagen 54 und daher auch des gleich den axialen Längen der Teilungselemente des Wagens selbst erreichen. Zu diesem Zweck braucht Maßstabes 11. 30 auch nicht der Maßstab 11 sehr genau hergestellt zuelements 51 to 53 should be the same size and about measuring equipment on the carriage 54 and therefore also the reach equal to the axial lengths of the dividing elements of the car itself. To this end needs Scale 11. 30 also not made the scale 11 very precisely

Der Ring 51 ist elektrisch an eine Klemme eines werden. Es werden also beispielsweise die Ringe mit Potentiometers 56 angeschlossen, dessen andere einer Dicke von 2,5 mm gewählt, und es gelingt dann, Klemme an Erde liegt. Ebenso liegt der Ring 52 an die Stellung des Wagens bis auf 2,5 · 10~³ cm genau einem Potentiometer 54 und der Ring 53 an einem vorherzubestimmen. Mit sehr genauer Voreinstellung Potentiometer 58. Die Schleifkontakte dieser Poten- 35 und geeignet gewählten Teilungselementen läßt sich tiometer liegen am Eingang eines Verstärkers 59, der selbst noch eine höhere Auflösung oder Empfindlichauf einem Servomotor 61 arbeitet. Der Motor 61 keit von etwa 2,5 · 10~⁵ cm erreichen, dreht die Spindel 55 und bewegt somit den Wagen 54 In dem Maßstab 11 ist die axiale Länge der Tei-The ring 51 is electrically connected to a terminal of a. Thus, for example, the rings are connected with potentiometer 56, the other of which is selected to be 2.5 mm thick, and it is then possible that the terminal is connected to earth. Likewise, the ring 52 rests on a potentiometer 54 and the ring 53 on a potentiometer to determine the position of the carriage to within 2.5 · 10 ^{-3 cm.} Potentiometer 58 with very precise presetting. The sliding contacts of these potentiometers and appropriately selected dividing elements can be tiometer at the input of an amplifier 59, which itself operates on a servomotor 61 with an even higher resolution or sensitivity. Cm reach the engine 61 speed of about 2.5 x 10 ~ ^5, the spindle 55 rotates and thus moves the carriage 54 in the scale 11 is the axial length of TEI

längs dem Maßstab 11. lungselemente nicht der wichtigste Faktor. Weiterhinalong the 11th scale is not the most important factor. Farther

Die Meßeinrichtung 10 enthält ferner Mittel zur 40 ist es nicht erforderlich, daß die leitenden Elemente Zuführung von Signalen an die Elemente 31 bis 39. 31 bis 39 dieselbe kritische Länge wie die isolieren-Dieser Teil der Einrichtung enthält eine Wechsel- den Elemente 21 bis 29 haben. Die leitenden EIespannungsquelle 62. Ihre eine Klemme 63 liegt an je mente 31 bis 39 können z. B. etwas langer als die zwei leitenden Teilungselementen, die durch ein wei- isolierenden Elemente 21 bis 29 gewählt werden. Der teres leitendes Teilungselement getrennt sind, d. h., 45 wichtigste Punkt ist die Länge jedes Paares von Rindie Klemme 63 liegt an den Elementen 31, 33, 35, gen. Um die größte Genauigkeit zu erreichen, muß 37 und 39. Die andere Klemme 64 liegt an den übri- also die Länge jedes Paares von Ringen, beispielsgen leitenden Elementen, nämlich an 32, 34, 36 und weise des Paares 21, 31, möglichst gleich der Länge 38. Wenn also die geradzahligen leitenden Teilungs- des nächsten Paares 22, 32, gemacht werden, elemente mit einem positiven Signal versorgt werden, 50 Das Verhältnis der Längen der Meßelemente 51 liegen die ungeradzahligen Elemente an einem nega- bis 53 zu den Längen der Teilungselemente ist im tiven Signal und umgekehrt. Interesse einer genauen Messung ebenfalls wichtig.The measuring device 10 also contains means for 40, it is not necessary that the conductive elements Supply of signals to the elements 31 to 39. 31 to 39 the same critical length as the isolate-this Part of the device contains an alternating element 21 to 29 have. The conductive electrical voltage source 62. Your one terminal 63 is on each mente 31 to 39 can, for. B. a little longer than that two conductive dividing elements, which are selected by a white-insulating element 21 to 29. Of the further conductive dividing element are separated, d. That is, 45 most important point is the length of each pair of Rindie Terminal 63 is on the elements 31, 33, 35, gen. In order to achieve the greatest accuracy, must 37 and 39. The other clamp 64 rests on the rest of the length of each pair of rings, for example conductive elements, namely at 32, 34, 36 and the pair 21, 31, if possible equal in length 38. So if the even-numbered conductive divisions of the next pair 22, 32, are made, elements are supplied with a positive signal, 50 The ratio of the lengths of the measuring elements 51 If the odd-numbered elements lie on a nega- to 53 to the lengths of the dividing elements is in tive signal and vice versa. Interest in accurate measurement is also important.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Anord- Wenn die Meßelemente in ihrer Axialrichtung wesentnung nach F i g. 1 sei angenommen, daß der Wagen lieh kleiner als die Teilungselemente gewählt werden, 54, der dem Schlitten einer Werkzeugmaschine ent- 55 so würde eine geringe Verschiebung des Wagens sprechen möge, in der in F i g. 1 dargestellten Lage gegenüber der Nullstellung (F i g. 1) keine merkliche gegenüber dem Maßstab 11 liegt und daß die Poten- Änderung im Verstärkereingang hervorrufen. Dies tiometer 56 und 58 etwa gleich eingestellt seien. würde aber einen Verlust an Genauigkeit bedeuten. Wenn der Generator 62 in Betrieb ist, so werden Eine starke Vergrößerung der Meßelemente gegenwegen der kapazativen Kopplung der Ringe 31 und 60 über den Teilungselementen würde ein ähnliches Er-34 mit den Meßringen 51 und 53 in diesen letzteren gebnis haben. Wenn also ein Meßelement jeweils Signale von entgegengesetzter Polarität induziert. mehrere Teilungselemente überbrücken würde, würde Wenn die Potentiometer 56 und 58 gleich eingestellt keine Verstellung mehr zustande kommen können, sind, wirken diese beiden Signale einander entgegen, da für die Meßelemente der Maßstab als praktisch da sie um 180° gegeneinander verschoben sind. Es 65 homogen erscheinen würde. Die Meßelemente müssen wird also nur ein vernachlässigbar kleines Signal im also etwa ebensolang gewählt werden wie die Tei-Ring 52 erzeugt, da dieser zwischen den beiden lei- lungselemente. tenden Ringen 32 und 33 liegt und an diesen beiden Bei der Herstellung der Teilungselemente, undTo explain the mode of operation of the arrangement If the measuring elements are essential in their axial direction according to FIG. 1 it is assumed that the car loaned smaller than the dividing elements are chosen, 54, which corresponds to the slide of a machine tool 55 would result in a slight displacement of the carriage may speak, in which in Fig. 1 relative to the zero position (FIG. 1) is not noticeable compared to the scale 11 and that cause the change in potential in the amplifier input. this tiometer 56 and 58 should be set roughly the same. but would mean a loss of accuracy. When the generator 62 is in operation, the measuring elements will be greatly enlarged the capacitive coupling of the rings 31 and 60 over the dividing elements would have a similar Er-34 with the measuring rings 51 and 53 in this latter result. So if a measuring element each Induced signals of opposite polarity. would bridge several dividing elements, would If the potentiometers 56 and 58 are set identically, no further adjustments can be made, are, these two signals counteract each other, since the scale is practical for the measuring elements because they are shifted by 180 ° against each other. It 65 would appear homogeneous. The measuring elements must So only a negligibly small signal will be chosen as long as the Tei-Ring 52 because it is between the two line elements. tend rings 32 and 33 is and on these two in the manufacture of the dividing elements, and

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zwar sowohl der leitenden wie der nichtleitenden Tei- auf der Basis von digitalen Signalen statt auf der lungselemente lassen sich erhebliche Ersparnisse Basis von analogen Signalen zu steuern, gegenüber der üblichen Herstellung von Maßstäben Die F i g. 3 und 4 zeigen eine weitere Ausführungsmittels Teilmaschinen erreichen. Man kann sehr große form, bei welcher die Messung auf Grund der magne-Zahlen von Teilungselementen herstellen und die 5 tischen Eigenschaften des Maßstabs und nicht mehr, Dicke der Ringe durch Schleifen oder durch ähnliche wie in F i g. 1, auf Grund seiner elektrischen Eigen-Schritte in sehr engen Grenzen halten. Auf diese schäften durchgeführt wird. Die im ganzen mit 100 Weise läßt sich auf billigem Wege die axiale Länge bezeichnete Meßeinrichtung enthält einen im ganzen der Ringe genau überwachen. Ferner läßt sich bei mit 101 bezeichneten magnetischen Maßstab. Ein dem Aufbau des Maßstabs 11 durch Anpassung der io Stahlstab 102 stellt den Tragkörper für den ganzen Ringpaare die kritische Abmessung noch besser ein- Maßstab dar. Auf diesem Stab 102 ist eine erste halten. Ein weiteres Verfahren zur Erreichung einer Gruppe von Teilungselementen 111 bis 115 angegenauen axialen Abmessung der Teilungselemente bracht, welche aus einem hochpermeablen magnedes Maßstabs 11 besteht darin, die Teilungselemente tischen Material bestehen. Die Teilungselemente 111 bis auf die gewünschte Dicke durch Elektrolyse zu i₅ bis 115 können beispielsweise aus Stahl mit guten bringen, nachdem man sie mit etwas zu geringer Alterungseigenschaften hergestellt werden. Vorzugs-Dicke hergestellt hatte. Der entscheidende Vorteil des weise soll der Stahl von derselben Art sein, wie er erfindungsgemäßen Maßstabs 11 liegt nämlich darin, für die Fabrikation von Werkzeugmaschinen gemäß daß man ihn aus einzelnen Teilen aufbauen kann dem Folgenden verwendet wird. Der Maßstab 101 und daß er nicht durch genaue Teilung eines einzigen ao enthält ferner eine zweite Gruppe von Teilungs-Körpers hergestellt werden muß. Eine endgültige Ein- elementen 121 bis 125, die auf dem Stab 102 abregelung des Maßstabs kann auch noch durch die wechselnd mit den Elementen 111 bis 115 angebracht Muttern 43 und 44 bewerkstelligt werden. Die so aus- sind. Die Elemente 121 bis 125 sind ebenso wie die geübten Druckkräfte verteilen sich gleichmäßig über Elemente der ersten Gruppe alle gleich groß. Weiterden ganzen Maßstab, da die Ringe auf der Hülse 13 25 hin sind gemäß einer bevorzugten Ausbildung der in gleiten können. Nach dem Zusammenbau des Maß- Fig. 3 dargestellten Ausführungsform die Abmessunstabs kann man also eine geringe Übergröße durch gen der Elemente der ersten Gruppe identisch mit die erwähnten Muttern leicht korrigieren. den Abmessungen der Elemente der zweiten Gruppe,Although both the conductive and the non-conductive parts are based on digital signals instead of on the control elements, considerable savings can be made to control the basis of analog signals, compared to the usual production of scales. 3 and 4 show another embodiment means to achieve sub-machines. One can make very large forms, in which the measurement is made on the basis of the magne numbers of graduation elements and the 5 table properties of the scale and no more, thickness of the rings by grinding or by something similar to that in FIG. 1, due to its own electrical steps within very narrow limits. On these shafts is carried out. The measuring device, designated as 100 as a whole, can be used cheaply to precisely monitor the axial length and contains one of the rings. Furthermore, at 101 designated magnetic scale. The structure of the scale 11 by adapting the steel rod 102 represents the supporting body for the entire ring pair, the critical dimension even better. A scale is to be held on this rod 102. Another method for achieving a group of dividing elements 111 to 115 brings about the exact axial dimension of the dividing elements, which consists of a highly permeable magnetic scale 11, the dividing elements consist of table material. The dividing elements 111 to the desired thickness by electrolysis to i ₅ to 115 can, for example, be made of steel with good properties after they have been produced with somewhat inadequate aging properties. Preferred thickness. The decisive advantage of the way the steel should be of the same type as the scale 11 according to the invention is that it is used for the manufacture of machine tools in accordance with the fact that it can be constructed from individual parts. The scale 101 and that it does not contain a second group of graduation bodies must also be produced by precisely dividing a single ao. A final single element 121 to 125, the down-regulation of the scale on the rod 102, can also be achieved by the nuts 43 and 44 attached alternately with the elements 111 to 115. That are so out. The elements 121 to 125, like the pressure forces practiced, are evenly distributed over the elements of the first group, all of the same size. Further on the full scale, since the rings are on the sleeve 13 to 25 can slide according to a preferred embodiment of FIG. After assembling the embodiment shown in Fig. 3, the Abmessunstabs you can easily correct a small oversize by gene of the elements of the first group identical to the nuts mentioned. the dimensions of the elements of the second group,

Die Meßeinrichtung nach F i g. 1 stellt im Grunde obwohl diese Abmessungen auch geringfügig voneineine Analogvorrichtung dar, und die Potentiometer 30 ander abweichen können, solange keine Schwankung 56 bis 58 müssen also genau geeicht werden, um die der axialen Länge innerhalb der Elemente einer gewünschte Einstellgenauigkeit zu erreichen. Ferner Gruppe auftritt. Die Elemente 121 bis 125 sind jesind die Signalamplituden nicht unbedingt linear von doch aus einem Material geringer Permeabilität geder Stellung der Meßelemente längs des Maßstabs 11 fertigt und haben also andere Feldkopplungseigenabhängig. 35 schäften als die Elemente der ersten Gruppe. DieThe measuring device according to FIG. 1 basically represents, although these dimensions are also slightly different Analog device represents, and the potentiometer 30 can vary as long as there is no fluctuation 56 to 58 must therefore be precisely calibrated in order to measure the axial length within the elements of a to achieve the desired setting accuracy. Furthermore group occurs. Elements 121 to 125 are each the signal amplitudes are not necessarily linear from but from a material of low permeability Position of the measuring elements along the scale 11 manufactures and thus have other field coupling inherent. 35 shafts as the elements of the first group. the

F i g. 2 veranschaulicht eine Schaltung, die für die Elemente 121 bis 125 können beispielsweise aus unma-Einrichtung nach F i g. 1 an Stelle der Potentiometer gnetischem rostfreiem Stahl mit guten Alterungs-56 bis 58 verwendet werden kann, um zu einem Digi- eigenschaften gefertigt werden, obwohl man auch antalcharakter für die ganze Meßeinrichtung zu korn- dere unmagnetische Materialien verwenden kann, men. In F i g, 2 ist ein leitender Aufnahmering 71 40 Wie bei der an Hand der F i g. 1 beschriebenen dargestellt, welcher den Maßstab 11 umschließt. Der Ausführungsfarm sind die Teilungselemente 111 bis Ring71 kann einer der drei Ringe51 bis 53 in Fig. 1 115 und 121 bis 125 praktisch Ringe. Ihre Mittelsein. Der Ring 71 liegt an der Primärwicklung 72 öffnungen sind groß genug, um ein gewisses radiales eines Umwandlungstransformators 73, der ein Ring- Spiel auf dem Stab 102 zu erlauben. Auf der linken transformator ist. Zwischen den Ring 71 und die 45 Seite dieses Stabs befinden sich in F i g. 3 ein Halte-Wicklung 72 wird dabei noch ein Verstärker 75 ge- ring 128 und eine Mutter 129, die auf den Stab 102 schaltet. aufgeschraubt ist. Eine entsprechende KonstruktionF i g. Fig. 2 illustrates a circuit that may be used for elements 121-125, for example from unma device according to FIG. 1 in place of the potentiometer magnetic stainless steel with good aging 56 to 58 can be used to make a digi- char, although one is also antalcharacter can use non-magnetic materials to be grained for the entire measuring device, men. In FIG. 2, a conductive receiving ring 71 40 is shown, as in the case of FIG. 1 described shown, which encloses the scale 11. The execution farm are the dividing elements 111 to Ring71 can be one of the three rings 51 to 53 in Fig. 115 and 121 to 125, practically rings. Your meanness. The ring 71 rests on the primary winding 72 openings are large enough to have a certain radial a conversion transformer 73 which allows ring play on the rod 102. On the left transformer is. Between the ring 71 and the 45 side of this rod are located in FIG. 3 a holding winding 72 is an amplifier 75 small 128 and a nut 129, which is on the rod 102 switches. is screwed on. A corresponding construction

Der Transformator 73 ist mit vier einzelnen Sekun- ist am anderen Ende des Stabs vorhanden, jedoch in därwicklungen 81, 82, 84 und 88 ausgerüstet. Die der Zeichnung nicht mit dargestellt. Die Trenn-Windungszahl jeder dieser Wicklungen ist verschie- 50 elemente werden also auch bei dieser Ausführungsden. Für ein gegebenes Eingangssignal in der Wick- form, ähnlich wie in Fig. 1, durch die Mutter auflung 72 können also die Wicklungen 81, 82, 84 und einandergedrückt.The transformer 73 is present at four single seconds at the other end of the rod, but in outer windings 81, 82, 84 and 88 equipped. Not shown in the drawing. The number of turns Each of these windings is different, so elements are also used in this embodiment. For a given input signal in the winding form, similar to FIG. 1, through the nut winding 72, the windings 81, 82, 84 and can be pressed together.

so bemessen werden, daß sie verschiedenen Aus- Die im ganzen mit 100 bezeichnete Meßeinrichtungare dimensioned in such a way that they have different measurements

gangssignalen mit Amplituden entsprechend einer in Fig. 3 enthält auch eine Meßeinheit 130, die in Verschiebung um das 0,1-, 0,2-, 0,4- bzw. 0,8fache 55 Fig. 3 teilweise im Querschnitt dargestellt ist. Diese der axialen Länge der Teilungselemente entsprechen. Meßeinheit 130 enthält zunächst ein Gehäuse 131, Die Sekundärwicklungen des Transformators 73 sind 132. Der größte Teil des Gehäuseteils 132 ist in elektrisch an eine Addierschaltung 89 angeschlossen, F i g. 3 weggebrochen gezeichnet, um die wichtigsten wobei noch ein Schalter in jeder Zuleitung liegt. Die Bestandteile der Meßeinheit sichtbar zu machen. Die Addierschaltung 89 liegt ihrerseits an dem Servo- 60 beiden Gehäusehälften werden mittels geeigneter BoI-motor 61 über einen geeigneten Stromkreis, der einen zen 133 zusammengehalten.output signals with amplitudes corresponding to one in Fig. 3 also contains a measuring unit 130, which in Displacement by 0.1, 0.2, 0.4 or 0.8 times 55 Fig. 3 is partially shown in cross section. These correspond to the axial length of the dividing elements. Measuring unit 130 initially contains a housing 131, The secondary windings of the transformer 73 are 132. Most of the housing part 132 is in electrically connected to an adder circuit 89, FIG. 3 broken away drawn to the most important with another switch in each supply line. To make the components of the measuring unit visible. the Adding circuit 89 is in turn connected to the servo 60. Both housing halves are driven by means of a suitable BoI motor 61 through a suitable circuit that held a zen 133 together.

Verstärker nach Art des Verstärkers 59 in F i g. 1 Ein erstes Spulengehäuse 134 ist innerhalb einerAmplifier of the type of amplifier 59 in FIG. 1 A first coil case 134 is within a

enthält. Es ist zu beachten, daß drei Einheiten der in Aussparung an der linken Seite der Meßeinheit 130 F i g. 2 dargestellten Art erforderlich sind, um eine montiert. Das Spulengehäuse 134 schließt zwei Transvollständige Interpolation zum Ersatz für die durch 65 formatorspulen 136 und 137, von denen die Spule die Potentiometer 56 bis 58 bewirkte Interpolation zu 137 in zwei Hälften beiderseits der Spule 136 aufgeschaffen. Die Schaltung nach F i g. 2 macht es mög- spalten ist. Ein Spulenbefestigungskörper 138 trägt die lieh, die gewünschte Bewegung der Meßeinrichtung Spulen innerhalb des Gehäuses 134. Auf der rechtencontains. It should be noted that three units of the recess on the left side of the measuring unit 130 F i g. 2 are required to have a mounted. The bobbin case 134 includes two transcompletes Interpolation to replace the by 65 formator coils 136 and 137, of which the coil the potentiometers 56 to 58 caused interpolation to 137 in two halves on either side of the coil 136. The circuit according to FIG. 2 makes it possible to split. A coil mounting body 138 carries the borrowed the desired movement of the measuring device coils within the housing 134. On the right

Seite der Meßeinheit 130 ist eine ähnliche Spulenanordnung vorgesehen. Die Meßeinheit enthält somit einen zweiten Spulenträger 141, auf welchem zwei Transformatorspulen 142 und 143 angebracht sind. Die Spule 143 ist wieder in zwei Hälften beiderseits der Spule 142 zerlegt. Die Spulen sind zwischen dem Spulenträger 141 und einem Gehäuse 144 angeordnet, wobei sich die gesamte Spulenanordnung in einer geeigneten Vertiefung 145 des Gehäuses 131,132 befindet. A similar coil arrangement is provided on the side of the measuring unit 130. The measuring unit thus contains a second coil support 141 on which two transformer coils 142 and 143 are mounted. The coil 143 is again divided into two halves on both sides of the coil 142. The coils are between the Coil carrier 141 and a housing 144 arranged, the entire coil arrangement in a suitable recess 145 of the housing 131,132 is located.

Das rechte Ende des Gehäuses 131, 132 ist mit einer verhältnismäßig großen und mit einem Gewinde versehenen Öffnung 146 ausgerüstet, in welche ein Spulenverschiebungskörper 147, der auch die Spulen auf Mitte einstellt, eingeschraubt ist. Der linke Teil 148 dieses die Spulen zentrierenden Körpers ist gemäß Fig. 3 mit einer Ringnut 149 versehen. Das Spulengehäuse 144 trägt eine Mehrzahl von radialen Öffnungen, von denen nur die Öffnung seinerseits an einer geeigneten Gleichspannungsquelle liegt. Die Basiselektrode 163 liegt ebenfalls an der Gleichspannungsquelle über einen Widerstand 169 und einen parallel dazu liegenden Kondensator 171. Außerdem ist die Basiselektrode 163 über einen Kondensator 172 geerdet. Die Schaltung nach F i g. 4 enthält weiterhin einen verhältnismäßig einfachen Phasendetektor 180, der aus zwei Dioden 174 und 175 besteht. Die Dioden 174 und 175 sind an denThe right end of the housing 131, 132 is with a relatively large and with a thread provided opening 146 equipped, in which a spool displacement body 147, which also the Sets the bobbins to the middle, is screwed in. The left part 148 of this body centering the coils is provided with an annular groove 149 according to FIG. 3. The bobbin case 144 carries a plurality of radial openings, of which only the opening is in turn connected to a suitable DC voltage source lies. The base electrode 163 is also connected to the DC voltage source via a resistor 169 and a capacitor 171 lying in parallel therewith. In addition, the base electrode 163 is through a capacitor 172 grounded. The circuit according to FIG. 4 also contains a relatively simple one Phase detector 180, which consists of two diodes 174 and 175. The diodes 174 and 175 are on the

ίο beiden Enden der Sekundärwicklung 176 des Transformators 177 einander entgegengeschaltet. Die Primärwicklung 178 des Transformators 177 liegt an derselben Spannung wie die Primärwicklung 136 und 143 der Meßeinheit 130. Die Sekundärwicklung 176 ist mit einer geerdeten Mittelanzapfung versehen. Die Kathode jeder Diode 174 und 175 liegt an der Kollektorelektrode 167 des Transistors 164. Für die Diode 174 besteht der Kopplungskreis aus einem Widerstand 181, der parallel zu einem Kondensatorίο both ends of the secondary winding 176 of the transformer 177 opposing each other. The primary winding 178 of the transformer 177 is applied same voltage as the primary winding 136 and 143 of the measuring unit 130. The secondary winding 176 is provided with a grounded center tap. The cathode of each diode 174 and 175 is on the collector electrode 167 of the transistor 164. For the diode 174, the coupling circuit consists of a resistor 181, which is parallel to a capacitor

151 in der Zeichnung dargestellt ist. Vorzugsweise 20 182 und in Reihe mit einem Kondensator 183 liegt, werden drei oder mehr solche Öffnungen vorgesehen. Die Schaltung für die Diode 175 ist entsprechend An der Basis jeder dieser Öffnungen 151 ist eine
kleine Kugel 152 in Berührung mit der Ringnut 149151 is shown in the drawing. Preferably 20 182 and in series with a capacitor 183, three or more such openings are provided. The circuit for the diode 175 is similar. At the base of each of these openings 151 is one
small ball 152 in contact with the annular groove 149

im Spulenzentrierkörper 147 vorgesehen. Die Kugel 152 wird durch eine geeignete Einstellschraube 153 fixiert. Die Kugellager, d. h. die Kugeln 152 dienen zur Übertragung eines axialen Drucks vom Spulenzentrierkörper 147 auf das Spulengehäuse 144, erlauben jedoch eine Drehbewegung des Spulenzentrieraufgebaut und besteht aus einem Widerstand 184, der parallel zu einem Kondensator 185 und in Reihe mit einem Kopplungskondensator 183 liegt. Die gemeinsame Klemme der Widerstände 181 und 184 und der Kondensatoren 182 und 185 liegt über einen Widerstand 186 an Erde. Die beiden Dioden 174 und 175 stellen also einen gewöhnlichen Phasendetektor dar, dessen Ausgangsklemmen mit 187 und 188 bezeich-provided in the spool centering body 147. The ball 152 is adjusted by a suitable adjustment screw 153 fixed. The ball bearings, d. H. the balls 152 serve to transmit an axial pressure from the spool centering body 147 are built onto the bobbin case 144, but allow rotational movement of the bobbin centering device and consists of a resistor 184 connected in parallel with a capacitor 185 and in series with a coupling capacitor 183 is located. The common terminal of resistors 181 and 184 and the Capacitors 182 and 185 are connected to ground through resistor 186. The two diodes 174 and 175 represent an ordinary phase detector, the output terminals of which are designated by 187 and 188.

körpers ohne Drehung des Spulengehäuses oder der 30 net sind. Ein Sender 189 liegt an den Ausgangsklemzugehörigen elektrischen Spulen. Mit dieser Kon- men 187 und 188. In einem automatischen Steueraxial body without rotation of the coil housing or the 30 net. A transmitter 189 is connected to the output terminal associated electric coils. With this cone 187 and 188. In an automatic steering axis

struktion kann man also die Spulen 142, 143 zur Meßeinheit 130 und relativ zu den anderen Spulen 136, 137 verschieben. Eine Feststellschraube 155 dient zur Arretierung des Spulenzentrierkörpers 147 in jeder gewünschten Lage.This means that the coils 142, 143 can be used as a struc- ture for the measuring unit 130 and relative to the other coils 136, 137 move. A locking screw 155 is used to lock the spool centering body 147 in any desired location.

Der Maßstab 101 reicht durch die gesamte Meßeinheit 130 hindurch, berührt jedoch diese Meßeinheit nicht. Die beiden Gehäuseteile, die Spulensystem würde natürlich das an diesen Klemmen abgenommene Ausgangssignal einem geeigneten Verstärker und dann einem Motor zugeführt werden. Die Stromversorgung für den Transistor 164 in F i g. 4 ist verhältnismäßig einfach und besteht aus einer zusätzlichen Sekundärwicklung 191 des Transformators 177. Die Sekundärwicklung 199 ist mit einer Diode 192 verbunden, welche ihrerseits an dieThe scale 101 extends through the entire measuring unit 130, but touches this measuring unit not. The two housing parts, the coil system would of course be the one removed from these terminals Output signal can be fed to a suitable amplifier and then to a motor. The power supply for transistor 164 in FIG. 4 is relatively simple and consists of an additional secondary winding 191 of the transformer 177. The secondary winding 199 is with connected to a diode 192, which in turn is connected to the

gehäuse, die Spulendrahtkörper und der Zentrierkör- 40 Widerstände 168 und 169 im Kollektorkreis bzw.housing, the coil wire body and the centering body 40 resistors 168 and 169 in the collector circuit or

per der Meßeinheit 130 sind alle mit Mittelöffnungen Basiskreis des Transistors angeschlossen ist. Zu demby the measuring unit 130 are all connected with central openings to the base circuit of the transistor. In addition

ausgerüstet, welche groß genug sind, um den Maß- Gleichstromversorgungskreis liegt ein Kondensatorequipped, which are large enough to measure the DC power supply circuit is a capacitor

stab zu umschließen, ohne ihn zu berühren. 193 parallel.to enclose the rod without touching it. 193 in parallel.

F i g. 4 zeigt eine Schaltung, die für die in F i g. 3 Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Meßein-F i g. 4 shows a circuit which is used for the in FIG. 3 To explain the mode of operation of the measuring inputs

dargestellte Ausführungsform geeignet ist. Gemäß 45 richtung 100 sei zunächst angenommen, daß dieillustrated embodiment is suitable. According to direction 100, it is initially assumed that the

F i g. 4 sind die beiden Transformatorwicklungen 136 Transformatorwicklungen 136 und 137 derart zu dem und 143 die Primärwicklung eines Transformators, in
welchem der Maßstab 101 den Transformatorkern
darstellt. Die Wicklungen 136 und 143 liegen in ReiheF i g. 4, the two transformer windings 136 are transformer windings 136 and 137 such as to that and 143 are the primary winding of a transformer, in FIG
which the scale 101 is the transformer core
represents. The windings 136 and 143 are in series

zueinander an einer geeigneten Wechselspannungs- 5° in zwei Teile aufgeteilt ist und die beiden Hälftenis divided into two parts at a suitable alternating voltage 5 ° and the two halves

quelle. Ein Potentiometer 161 kann zur einen Wick- beiderseits der Wicklung 136 liegen, arbeitet diesersource. A potentiometer 161 can be located on one winding on both sides of the winding 136 if it is working

nichtmagnetischen Teilungselement 121 und dem magnetischen Teilungselement 112 liegen mögen, wie in F i g. 4 dargestellt. Da die Sekundärwicklung 137non-magnetic partition member 121 and the magnetic partition member 112 may lie, such as in Fig. 4 shown. Since the secondary winding 137

lung parallel geschaltet werden, um einen Abgleich der Meßeinheit gemäß den folgenden Erklärungen zu ermöglichen. Eine geeignete Anzeigelampe 162 kann in den Primärkreis zur Belastungsregelung eingeschaltet werden und bewirkt, daß durch die Primärwicklungen ein praktisch konstanter Strom hindurchfließt. ment can be connected in parallel in order to adjust the measuring unit according to the following explanations enable. A suitable indicator lamp 162 can be switched on in the primary circuit for load control and causes a practically constant current to flow through the primary windings.

Die Wicklungen 137 und 142 stellen die Meßelemente der ganzen Meßeinrichtung dar und sind auch zueinander in Reihe geschaltet, jedoch in Gegenphase. Eine Klemme des Sekundärkreises des Transformators liegt an der Basiselektrode 163 eines Transistors 164, während die andere Sekundärwicklungsklemme des Transformators an Erde liegt. Der Emitter 165 des Transistors 164 liegt über einen Widerstand 166 an Erde. Die Kollektorelektrode 167 des Transistors liegt an einem Lastwiderstand 168, der Teil des Transformators so, als wenn beide Wicklungen auf denselben Punkt eingestellt sein würden. Praktisch dieselbe Wirkung kann durch Benutzung einer bifilaren Wicklung für die Primärwicklung und Sekundärwicklung erreicht werden oder auch dadurch, daß man die Primärwicklung in zwei Hälften aufteilt und diese beiden Hälften beiderseits der Sekundärwicklung anbringt. Wenn die Wicklungen 136 und 137 sich in der in F i g. 3 dargestellten Lage befinden, werden die Wicklungen 142 und 143 auf die Stoßstelle zwischen dem magnetischen Element 113 und dem unmagnetischen Element 123 eingestellt. Bevor die Meßeinrichtung in Betrieb genommen wird, muß man die Spulen 142 und 143 einregeln, um die vorstehend definierte Bedingung zu erfüllen, und dies geschieht mittels des Spulenzentrierkörpers (Fig. 3).The windings 137 and 142 represent the measuring elements of the entire measuring device and are also connected in series with one another, but in antiphase. One terminal of the secondary circuit of the transformer is connected to the base 163 of a transistor 164 while the other secondary winding terminal of the transformer is connected to ground. The emitter 165 of the transistor 164 is connected to ground via a resistor 166. The collector electrode 167 of the Transistor is across a load resistor 168, which is part of the transformer as if it had both windings would be tuned to the same point. Practically the same effect can be achieved through use a bifilar winding for the primary winding and secondary winding can be achieved or by that one divides the primary winding in two halves and these two halves on both sides of the Attaches secondary winding. When the windings 136 and 137 are at the position shown in FIG. 3 position shown are located, the windings 142 and 143 will be on the joint between the magnetic element 113 and the non-magnetic element 123 are set. Before the measuring device is put into operation the coils 142 and 143 must be adjusted in order to meet the condition defined above, and this is done by means of the Spulenzentrierkörpers (Fig. 3).

909 520/134909 520/134

9 109 10

Wenn die Transformatorwicklungen 136, 137, 142 ist, wird also durch die Polarität des Ausgangssignals und 143 gemäß dem Vorstehenden eingestellt worden des Phasendetektors 180 angezeigt und kann unsind und wenn die Primärwicklungen 136 und 143 mittelbar an dem Meßinstrument 189 abgelesen weran eine geeignete Wechselspannungsquelle ange- den. Man sieht natürlich, daß das Gleichstromausschlossen sind, werden in beiden Sekundärwicklungen 5 gangssignal des Phasendetektors 180 verstärkt und 137 und 142 Wechselstromsignale induziert. Diese zum Antrieb eines Servomotors benutzt werden kann, Wicklungen sind jedoch einander entgegengeschaltet. welcher die Meßeinheit wieder auf die Trennlinie Außerdem sind die Primärwicklung und die Sekun- zweier Elemente wie in der Ausführungsform nach därwicklung der beiden Teile der Meßeinheit 130 Fig. 1 einstellt.If the transformer windings are 136, 137, 142, so is determined by the polarity of the output signal and 143 set in accordance with the above have been displayed by the phase detector 180 and may not be and when the primary windings 136 and 143 are read indirectly on the measuring instrument 189 a suitable AC voltage source is connected. You can see, of course, that this ruled out direct current are, 5 output signal of the phase detector 180 are amplified and in both secondary windings 137 and 142 induce AC signals. This can be used to drive a servo motor, However, windings are connected in opposition to one another. which the measuring unit back on the dividing line In addition, the primary winding and the second are two elements as in the embodiment according to FIG the winding of the two parts of the measuring unit 130 Fig. 1 adjusts.

praktisch miteinander identisch, so daß die Ampli- io Die Fig. 5 zeigt die Meßeinrichtung nach Fig. 3 tuden der in den Sekundärwicklungen erzeugten und 4 in der Anwendung auf eine verhältnismäßig Signale gleich sind. Es kann notwendig sein, die einfache Werkzeugmaschine und dient dazu, die Schaltung noch geringfügig nachzuregeln, um diese praktische Verwendung der Meßeinrichtung zu verGleichheit zu behalten, selbst wenn die Wicklungen anschaulichen. In Fig. 5 ist die Meßeinrichtung 130 so genau wie möglich eingestellt wurden. Dies läßt 15 auf der Grundplatte einer Vertikalbohrmaschine 200 sich mit dem Potentiometer 161 bewerkstelligen. Da angebracht. Die Befestigungseinrichtung enthält die Signale in den Sekundärwicklungen 137 und 142 einen geeigneten Halter 202, der mit der Meßeinheit in ihren Amplituden gleich sind, jedoch entgegen- 130 verschraubt ist und an dem Gestell 201 der gesetzte Phasenlage besitzen, ist das der Basiselek- Werkzeugmaschine mittels eines Klemmhebels 203 trode 163 des Transformators 164 zugeführte Signal ao befestigt wird. Die Maschine 200 enthält einen Tisch vernachlässigbar, und der Transistorverstärker liefert 204, der in horizontaler Richtung mittels einer gealso kein wirksames Wechselstromausgangssignal. Es eigneten Führungsspindel beweglich ist. Der Maßstab tritt also kein Ausgangssignal an den Ausgangs- 101 wird an den Tisch 204 angeschraubt und durchklemmen 187 und 188 auf. Diese Nullanzeige des läuft die Meßeinheit 130 in derjenigen Weise, die in Phasendetektors zeigt, daß das System genau auf as F i g. 3 dargestellt ist. Die Maschine 200 besitzt ein Mitte an einem der Trennpunkte des Maßstabs 101 geeignetes Bohrfutter 205 oder andere geeignete eingestellt ist. Arbeitseinrichtungen.practically identical to one another, so that the ampli tuden of those generated in the secondary windings and 4 in the application to a proportionate Signals are the same. It may be necessary to use the simple machine tool and is used to do the The circuit to be readjusted slightly in order to compare this practical use of the measuring device to keep even if the windings are vivid. In Fig. 5, the measuring device 130 is adjusted as accurately as possible. This leaves 15 on the base plate of a vertical drilling machine 200 be done with the potentiometer 161. Appropriate there. The fastening device contains the signals in the secondary windings 137 and 142 a suitable holder 202, which is connected to the measuring unit are the same in their amplitudes, but are screwed against 130 and on the frame 201 of the have set phase position, is that of the Basiselek machine tool by means of a clamping lever 203 trode 163 of the transformer 164 supplied signal ao is attached. The machine 200 includes a table negligible, and the transistor amplifier supplies 204, which is in the horizontal direction by means of a gealso no effective AC output signal. It is suitable lead screw is movable. The scale If no output signal occurs at output 101, it is screwed to table 204 and clamped through 187 and 188 on. This zero display of the runs the measuring unit 130 in the manner shown in FIG Phase detector shows that the system is exactly on as F i g. 3 is shown. The machine 200 has a In the middle at one of the separating points of the scale 101, a suitable drill chuck 205 or other suitable one is set. Work facilities.

Wenn die Meßeinheit längs des Maßstabs 101 in In F i g. 6 ist das Fehlersignal der Sekundärwick-When the measuring unit along the scale 101 in FIG. 6 is the error signal of the secondary winding

F i g. 4 nach links verschoben wird und die in F i g. 3 lungen 137 und 142 als Funktion der Verschiebung dargestellte Lage einnimmt, treten in der Schaltung 30 der Meßeinheit 130 relativ zu einer Stoßstelle zweier erheblich andere Signalbedingungen auf. Bei einer verschiedener Materialien auf dem Maßstab 101 dar-Bewegung in dieser Richtung nimmt der von den gestellt. Die hohe Empfindlichkeit der Meßeinrich-Spulen 136 und 137 umschlossene Teil des Elementes tung 100 geht aus dieser Darstellung deutlich hervor, 112 ab, und es nimmt der von diesen Spulen um- in welcher die horizontale Skala in Einheiten von schlossene Teil des Elementes 121 zu. Gleichzeitig 35 2,5 · 10~³ cm geteilt ist. Eine Verschiebung von nimmt der von den Wicklungen 142 und 143 um- 2,5 · 10~³ cm nach rechts oder links bewirkt also eine schlossene Teil des magnetischen Elementes 113 zu, Änderung des Fehlersignals um annähernd 15 Dezibel, während nur ein kleinerer Teil des nichtmagnetischen Man sieht also, daß die Meßeinrichtung 100 dieMeß-Elementesl23 innerhalb dieser Wicklungen verbleibt. einheit 130 auf jeden gewünschten Punkt längs des Die Amplitude des in der Wicklung 137 induzierten 40 Maßstabs 101 mit einer Genauigkeit von mehr als Signals nimmt also ab und diejenige des in der Wick- 2,5 ■ 10"³ cm einstellen kann. Um die Empfindlichlung 142 induzierten Signals nimmt zu. Da die Si- keit des Systems noch besser zu erläutern, sei gesagt, gnale in den Wicklungen 137 und 142 in Phasen- daß die Schaltung nach F i g. 4 eine Empfindlichkeit opposition sind, führt dies zur Entstehung eines ermöglicht, die über 10 Mikroampere je 2,5 · 10~³ cm Fehlersignals von erheblicher Amplitude im Ein- 45 Verschiebung liegt. Diese Stromangabe bezieht sich gangskreis des Transistors 164, wobei die Phasenlage auf das Gleichstromsignal an den Klemmen 187 des Fehlersignals diejenige des in der Wicklung 142 und 188.F i g. 4 is shifted to the left and the in F i g. 3 lungs 137 and 142 assumes the position shown as a function of the displacement, occur in the circuit 30 of the measuring unit 130 relative to a junction of two significantly different signal conditions. In the case of a different material on the scale 101 - movement in this direction, the one posed by the. The high sensitivity of the measuring device coils 136 and 137 enclosed part of the element device 100 can be clearly seen from this illustration, 112, and the part of the element 121 enclosed by these coils in which the horizontal scale in units of closed part increases. At the same time 35 2.5 x 10 ^-3 cm is divided. A shift of increases that of the windings 142 and 143 by 2.5 x 10 ^-3 cm to the right or left therefore causes a closed part of the magnetic element 113 to change the error signal by approximately 15 decibels, while only a smaller part of the Non-magnetic It can thus be seen that the measuring device 100, the measuring element 123, remains within these windings. The amplitude of the scale 101 induced in the winding 137 with an accuracy of more than signal therefore decreases and that of the in the winding can adjust 2.5 × 10 " ³ cm. To the sensitivity 142. Since the ability of the system to be better explained, it should be said that signals in windings 137 and 142 are in phase, that the circuit according to FIG which is above 10 microamps per 2.5 · 10 ^-3 cm error signal of considerable amplitude in the shift 45. This current specification relates to the output circuit of transistor 164, the phase position of the direct current signal at terminals 187 of the error signal being that of the in of winding 142 and 188.

erzeugten Signals ist. Das Fehlersignal wird verstärkt Die Meßeinrichtung 100 ermöglicht keine Unter-generated signal is. The error signal is amplified. The measuring device 100 does not allow any

und dem Phasendetektor 180 zugeleitet, der ein scheidung zwischen einzelnen Stoßstellen auf dem Gleichstromausgangssignal an den Klemmen 187 und 50 Maßstab 101. Die Meßeinrichtung dient also aus-188 liefert. Das Ausgangssignal des Phasendetektors schließlich dazu, den beweglichen Tisch 204 genau hat eine von der Phase des zugeführten Wechsel- auf eine Stoßstelle des Maßstabs einzustellen. Eine Stromsignals bestimmte Polarität. Das Meßgerät 189 weitere Einstellung des Tisches läßt sich mit anderen liefert also eine Anzeige dafür, daß die Meßeinheit Mitteln ermöglichen, beispielsweise durch eine ge-130 nicht mehr über einem sogenannten Trennpunkt 55 wohnliche, lineare Verstellung des Tisches mittels des Maßstabs 101 eingestellt ist. einer Spindel. Ein anderer Weg zur Bewerkstelligungand fed to the phase detector 180, a decision between individual joints on the DC output signal at terminals 187 and 50, scale 101. The measuring device is therefore used from 188 supplies. The output of the phase detector ultimately helps the moving table 204 accurately has to adjust one of the phase of the supplied change to a joint of the scale. One Current signal specific polarity. The measuring device 189 further adjustment of the table can be done with others thus provides an indication that the measuring unit enables means, for example by means of a ge-130 no more comfortable, linear adjustment of the table by means of a so-called separation point 55 of the scale 101 is set. a spindle. Another way of doing it

Die Meßeinheit 130 kann in F i g. 3 und 4 auch dieser Einstellung besteht darin, in der Befestigung nach rechts verschoben werden. Wenn dies geschieht, entweder des Maßstabs 101 oder der Meßeinheit 130 so entsteht wieder ein Fehlersignal in den Wicklungen eine Verschiebungsmöglichkeit innerhalb der Grenzen und 142. Dabei nimmt jedoch die Menge des 60 eines einzelnen Teilungselementes vorzusehen. Somit magnetischen Materials innerhalb der Wicklungen kann, wie in F i g. 5 dargestellt, der Maßstab 101 am und 137 zu und diejenige des Materials inner- einen Ende in einer Feineinstelleinrichtung 196 behalb der Wicklungen 142 und 143 nimmt ab. Die festigt werden, die ähnlich aufgebaut ist wie die Ver-Phasenlage des Fehlersignals kehrt sich also gegen- stelleinrichtung eines gewöhnlichen Mikrometers, über dem obenerwähnten Fall um, was zur Folge 65 Die axiale Lage des Maßstabs kann durch den gehat, daß das Ausgangssignal des Phasendetektors 180 wohnlichen Verstellknopf 197 eingestellt werden, nun die umgekehrte Polarität aufweist. Die Richtung, Derselbe Effekt kann aber auch auf elektrischemThe measuring unit 130 can in FIG. 3 and 4 also this setting consists in the fastening moved to the right. When this happens, either the scale 101 or the measuring unit 130 this creates an error signal in the windings, a possibility of shifting within the limits and 142. In this case, however, the amount of 60 to be provided for a single dividing element. Consequently magnetic material within the windings, as shown in FIG. 5, the scale 101 on and 137 to and that of the material inside one end in a fine adjustment device 196 of windings 142 and 143 decreases. Which are strengthened, which is structured similarly to the Ver phase position the error signal is reversed by the counterpart of an ordinary micrometer, above the case mentioned above, resulting in 65 The axial position of the scale can be done by that the output signal of the phase detector 180 homely adjustment knob 197 can be set, now has the opposite polarity. The same effect can also be applied to electrical

in welcher die Meßeinheit 130 verschoben worden Wege durch eine Interpolationsschaltung nach Artin which the measuring unit 130 has been shifted paths through an interpolation circuit according to Art

11 1211 12

der in dem kapazitiven System nach F i g. 1 darge- Der Kern 232 umschließt den magnetischen Maßstab stellten Schaltung erreicht werden. Wenn dieser 211, berührt ihn jedoch nicht. Der zusammengesetzte letztere Weg gewählt wird, so ist eine sorgfältige Maßstab 211 reicht also durch die Mittelöffnung des Eichung mit Rücksicht auf die nichtlinearen Betriebs- Ringkernes hindurch. Der Kern 232 ist hohl und ist eigenschaften des Systems erforderlich. 5 im übrigen nicht geschlossen. Er besitzt vielmehr Die Meßeinrichtung 100 ist ebenso wie die Meß- einen ringförmigen Luftspalt 233, welcher dem Maßeinrichtung 10 der Fig. 1 ihrem Wesen nach eine stab211 zugewendet ist. Die Meßeinrichtung231 Nullanzeigevorrichtung. Daher ist das Verhältnis der enthält ferner eine oder mehrere Eingangswicklungen, axialen Länge der Meßelemente, in diesem Fall also wie beispielsweise die Wicklungen 234 und eine oder der Länge der Transformatorwicklungen 137 und 142 io mehrere Ausgangswicklungen, von denen aber nur zu den axialen Längen der Teilungselemente des eine Wicklung 235 dargestellt ist (F i g. 8). Die Meß-Maßstabs 101 von Bedeutung. Wenn die Teilungs- einrichtung 231 ist somit im wesentlichen ebenso aufelemente verhältnismäßig lang im Vergleich zu der gebaut wie die gewöhnlichen Meßköpfe zur Abaxialen Länge jedes Meßelementes gewählt werden, nähme von magnetisch aufgezeichneten Daten in kann eine beträchtliche axiale Verschiebung zwischen 15 Band- oder Trommelsystemen. Der einzige Unterdem Maßstab und der Meßeinheit stattfinden, ohne schied besteht darin, daß der Kern den magnetischen daß sich das elektrische Signal in der Meßwicklung Maßstab 211 vollständig umschließt, ändert. Dies bedeutet lange Toträume zwischen den Die Einrichtung nach F i g. 7 enthält ferner eine Nullpunkten, so daß die Meßeinrichtung stark ent- zweite Meßeinrichtung 241 mit einem hohlen Ringwertet wird. Wenn die Meßelemente erheblich kürzer ao kern 242, der einen Luftspalt 243 besitzt. Auch hier als die Meßspulen gemacht werden, ist es jedoch sind geeignete Eingangs- und Ausgangsspulen vorgenicht möglich, eine scharfe Nullanzeige nach F i g. 6 sehen, welche den Wicklungen 234 und 235 der ersten zu erreichen. Das Gebiet der Nullanzeige wird viel- Meßeinrichtung entsprechen, mehr verlängert, so daß eine genaue Messung über- Zur Vervollständigung des Gerätes nach F i g. 7 haupt unmöglich wird. Wenn die Teilungselemente as können die Ausgangswicklungen der zwei Meßeinrelativ zu den Meßspulen verkürzt werden, so daß heiten 231 und 241 in einen Arbeitskreis zusammenjeweils mehrere Teilungselemente auf die Gesamt- geschaltet werden, ebenso wie dies für die Sekundärlänge eines einzelnen Meßelementes entfallen, wird wicklungen 137 und 142 in F i g. 4 dargestellt ist. die Nullanzeige unmöglich, und die Trennpunkte Der axiale Abstand zwischen den beiden Meßeinkönnen nicht festgestellt werden. 30 heiten muß genau gleich dem Abstand zwischen einer Um eine scharfe Nullanzeige in jedem der Trenn- ganzen Zahl von Teilungselementen gewählt werden, punkte längs des Maßstabs 101 (F i g. 3) zu erreichen, Bei der in F i g. 7 dargestellten Anordnung ist dies muß die axiale Länge der Teilungselemente zu der der Fall, da die beiden Luftspalte der Ringkerne um axialen Länge der Meßspulen so gewählt werden, die Gesamtlänge der Teilungselemente 215, 216 und daß beide Spulen etwa halb so stark wie bei ihrer 35 225 voneinander entfernt sind. Es muß eine ungerade maximalen Kopplung mit den Trennelementen bei Anzahl von Teilungselementen gewählt werden, um der in Fig. 3 und 4 dargestellten Mittellage ge- ein richtungsabhängiges Ausgangssignal zu erhalten koppelt werden. Zu diesem Zweck muß die"gesamte wie in den Ausführungsformen nach Fig. 3 und 4. axiale Länge jedes der Meßelemente ebenso groß Die Meßeinrichtung nach F i g. 7 und 8 und ins- oder etwas kleiner als die axiale Länge der Teilungs- 40 besondere die Maßstabskonstruktion 211 ist von elemente gewählt werden, damit keine Verbreiterung einer ziemlich speziellen Anwendbarkeit und ist für des Nullanzeigebereichs auftritt und auch die ausge- Fälle bestimmt, in welchen ein verhältnismäßig großer dehnten Toträume zwischen den Nullpunkten ver- Abstand zwischen genau definierten Meßpunkten mieden werden. eingehalten werden muß. Eine erhebliche Bewegung Die F i g. 7 und 8 zeigen eine andere magnetische 45 des Maßstabs 211 in einer oder der anderen Richtung Ausführungsform, welche in vieler Beziehung der- bringt beide Meßvorrichtungen 231 und 241 in den jenigen nach F i g. 3 und 4 ähnlich ist. Bei der Aus- Bereich von magnetischen Teilungselementen des führungsform nach F i g. 7 und 8 enthält die Meß- Maßstabs. Solange beide Meßeinrichtungen magneeinrichtung einen Maßstab 211 (F i g. 7), der weit- tischen Maßstabselementen gegenüberliegen, kann gehend mit dem Maßstab 101 übereinstimmt. Der 50 man keine genaue Messung erreichen. Im allgemeinen Maßstab 211 besteht somit aus einer zentralen Trag- Falle, in welchem eine verhältnismäßig große Zahl stange 212, auf welche eine erste Gruppe von Tei- von eng benachbarten Meßpunkten vorliegt, muß die lungselementen 213 bis 217 in abwechselnder An- Konstruktion nach F i g. 7 dahingehend abgewandelt Ordnung mit den Elementen einer zweiten Gruppe werden, daß die axiale Länge der magnetischen EIe-223 bis 227 angebracht sind. Die Teilungselemente 55 mente 213 bis 217 reduziert wird, bis sie mit der 213 bis 217 bestehen aus magnetischem Material und axialen Länge der nichtmagnetischen Elemente 223 die Teilungselemente 223 bis 227 aus einem nicht- bis 227 vergleichbar ist. Auf diese Weise kann man magnetischen Material. Bei der hier zu beschreiben- eine erheblich größere Zahl von genauen Meßpunkten den Ausführungsform sind die Durchmesser der EIe- auf der gleichen Länge des Maßstabs anbringen. Wie mente beider Gruppen gleich, während ihre axialen 60 in der Ausführungsform nach F i g. 3 und 4 ist die Längen erheblich voneinander abweichen. Die ma- Länge der Meßelemente zu der Länge der Teilungsgnetischen Elemente sind erheblich länger als die elemente des Maßstabs von Bedeutung, nichtmagnetischen Elemente. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der wich-Die Ausführungsform nach F i g. 7 zeigt ferner tigste Faktor bezüglich der wirksamen Länge jedes eine Meßeinheit, welche aus einem Gehäuse 230, 65 Meßelementes die Breite des Luftspaltes. Aus diesem welches zweiteilig ausgeführt werden kann, besteht. Grunde kann man bei der Ausführungsform nach Am einen Ende des Gehäuses 230 ist eine erste Meß- F i g. 7 und 8 eine größere Dichte der genau defieinrichtung 231 mit einem Ringkern 232 angebracht. nierten Meßpunkte auf dem Maßstab erreichen alsin the capacitive system according to FIG. 1 shown. The core 232 encloses the magnetic scale set circuit can be achieved. If this 211, however, does not touch him. The compound If the latter path is chosen, a careful scale 211 thus extends through the central opening of the Calibration with regard to the non-linear operating toroid through. The core 232 is hollow and is properties of the system required. 5 otherwise not closed. Rather, he owns The measuring device 100, like the measuring device, is an annular air gap 233, which is the measuring device 10 of FIG. 1, a stab211 is turned towards its essence. The measuring device 231 Zero indicator. Therefore the ratio of which also includes one or more input windings, axial length of the measuring elements, in this case such as the windings 234 and one or the length of the transformer windings 137 and 142 io several output windings, of which only to the axial lengths of the dividing elements of a winding 235 is shown (FIG. 8). The measuring scale 101 matters. If the dividing device 231 is thus essentially equally divided relatively long compared to the built like the usual measuring heads for the Abaxial Length of each measuring element selected would take from magnetically recorded data in can cause considerable axial displacement between 15 belt or drum systems. The only one below The scale and the measuring unit take place without a difference consists in the fact that the core is the magnetic that the electrical signal in the measuring winding of the scale 211 completely surrounds itself, changes. This means long dead spaces between the The device according to FIG. 7 also includes a Zero points, so that the measuring device has a strong depreciation of the second measuring device 241 with a hollow ring will. If the measuring elements are considerably shorter ao core 242, which has an air gap 243. Here too However, suitable input and output coils are not provided when the sensing coils are made possible, a sharp zero display according to F i g. 6 see which the windings 234 and 235 of the first to reach. The area of the zero display will correspond to a lot of measuring equipment, longer, so that an accurate measurement is possible. To complete the device according to FIG. 7th becomes impossible at all. If the dividing elements as, the output windings of the two can be measured relative are shortened to the measuring coils, so that units 231 and 241 together in a working group several dividing elements can be switched to the overall length, as is the case for the secondary length of a single measuring element is omitted, windings 137 and 142 in FIG. 4 is shown. the zero display impossible, and the separation points The axial distance between the two measurements can cannot be determined. 30 units must be exactly the same as the distance between one In order to have a sharp zero display in each of the dividing integer number of division elements, To achieve points along the scale 101 (FIG. 3), in the case of the in FIG. 7 is this arrangement the axial length of the dividing elements must be the case, since the two air gaps of the toroidal cores are around axial length of the measuring coils are chosen so the total length of the dividing elements 215, 216 and that both coils are about half as far apart as in their 35 225 apart. It must be an odd one maximum coupling with the dividing elements for the number of dividing elements can be selected to the central position shown in FIGS. 3 and 4 to obtain a direction-dependent output signal be coupled. For this purpose, the "entire, as in the embodiments according to FIGS. 3 and 4. axial length of each of the measuring elements is the same. The measuring device according to FIG. 7 and 8 and especially or slightly smaller than the axial length of the dividing 40 special the scale construction 211 is of elements are chosen so that there is no broadening of a rather specific applicability and is for of the zero display area occurs and also determines the cases in which a relatively large expanded dead spaces between the zero points and the distance between precisely defined measuring points be avoided. must be adhered to. A considerable movement The F i g. 7 and 8 show another magnetic 45 of the scale 211 in one direction or the other Embodiment which in many respects brings both measuring devices 231 and 241 into FIG those according to FIG. 3 and 4 are similar. In the area of magnetic dividing elements of the management form according to fig. 7 and 8 contain the measuring scale. As long as both measuring devices magneeinrichtung a scale 211 (FIG. 7), which can face wide scale elements going corresponds to the scale 101. The 50 man cannot achieve an accurate measurement. In general Scale 211 thus consists of a central support trap in which a relatively large number rod 212, on which a first group of parts of closely adjacent measuring points is present, must be the management elements 213 to 217 in an alternating construction according to FIG. 7 modified accordingly Order with the elements of a second group will be that the axial length of the magnetic EIe-223 to 227 are attached. The dividing elements 55 elements 213 to 217 is reduced until they are with the 213 to 217 are made of magnetic material and the axial length of the non-magnetic elements 223 the dividing elements 223 to 227 from a non-comparable to 227. That way you can magnetic material. In the case of the one to be described here, a considerably larger number of precise measuring points In the embodiment, the diameters of the egg are attached to the same length of the rule. As elements of both groups are the same, while their axial 60 in the embodiment according to FIG. 3 and 4 is the Lengths differ significantly from each other. The ma- length of the measuring elements to the length of the dividing table Elements are significantly longer than the elements of the scale of importance, non-magnetic elements. In the present embodiment, the wich die Embodiment according to FIG. Figure 7 also shows major factors related to the effective length of each a measuring unit, which from a housing 230, 65 measuring element the width of the air gap. For this which can be made in two parts. Basically you can in the embodiment according to At one end of the housing 230 is a first measurement F i g. 7 and 8 a greater density of the precisely defining device 231 attached with a toroidal core 232. ned measuring points on the scale as

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bei der Ausführungsform nach Fig. 3 und 4. Jedoch klemme für den Meßapparat darstellt. Die Primärerfordert die Einrichtung nach Fig. 7 und 8 unter wicklung 342 des Eingangstransformators 339 ist an Umständen eine genauere Fabrikation, um eine über- einen geeigneten Wechselstromgenerator 343 angegroße oder ungleiche Schrägstellung der Meßeinrich- schlossen.in the embodiment of FIGS. 3 and 4. However, terminal represents for the measuring apparatus. The primary requirement the device of FIGS. 7 and 8 under winding 342 of the input transformer 339 is on Certainly a more precise fabrication in order to have a suitable alternator 343 larger or unequal inclination of the measuring devices.

tungen zu der Achse des Maßstabs zu vermeiden. 5 Zur Erläuterung der Wirkungsweise des Apparates F i g. 9 und 10 zeigen eine weitere Ausführungs- 300 sei zunächst angenommen, daß die Meßeinheit form, in welcher die Messung in Abhängigkeit von 330 in der in Fig. 9 und 10 dargestellten Lage zu Änderungen der magnetischen Eigenschaften der dem Maßstab 301 liegt, wobei die Trennstelle zwi-Teilungselemente durchgeführt wird. Die im ganzen sehen dem magnetischen Element 313 und dem mit 300 bezeichnete Meßeinrichtung enthält einen io leitenden Ring 323 in der Mitte zwischen den beiden magnetischen Maßstab 301, welcher wieder auf einem Meßspulen 333 und 334 liegt. Der durch die Gezentralen Tragstab 302 aufgebaut ist. Dieser Stab häuseschenkel 332 und 344 (F i g. 9) verlaufende 302 besteht vorzugsweise aus Stahl und muß eine Fluß findet einen verhältnismäßig niedrigen magneverhältnismäßig hohe Permeabilität besitzen. Auf tischen Widerstand. Dies bedeutet aber, daß ein dem Stab 302 ist eine erste Gruppe von Teilungs- 15 starker Fluß über die Meßspule 333 fließt. Der für elementen 311 bis 315 aus hochpermeablem magne- die Spule 334 über die Gehäuseschenkel 332 und 345 tischem Material angebracht. Diese Elemente ent- fließende Fluß ist wegen der kurzgeschlossenen sprechen den Teilungselementen 111 bis 115 in Wicklung 323 sehr schwach. Es tritt also ein Signal Fig. 3. Der Maßstab 301 enthält ferner eine zweite von erheblicher Amplitude an den Ausgangsklemmen Gruppe von Teilungselementen321 bis 324, die auf 20 337 und 341 in Fig. 10 auf. dem Tragstab 302 abwechselnd mit den magnetischen Der Maßstab 301 kann auf die Mitte eines derto avoid the axis of the rule. 5 To explain how the device works F i g. 9 and 10 show a further embodiment. It is initially assumed that the measuring unit form in which the measurement as a function of 330 in the position shown in FIGS. 9 and 10 increases Changes in the magnetic properties of the scale 301, the separation point between dividing elements is carried out. The whole see the magnetic element 313 and the The measuring device, designated 300, contains an io conductive ring 323 in the middle between the two magnetic scale 301, which again lies on measuring coils 333 and 334. The one through the central Support rod 302 is constructed. This rod housing legs 332 and 344 (FIG. 9) extending 302 is preferably made of steel and must have a flow that takes place at a relatively low magnetic ratio have high permeability. Resistance on tables. But this means that a The rod 302 is a first group of graduation 15 strong flux flowing through the measuring coil 333. The for elements 311 to 315 made of highly permeable magnetic coil 334 via housing legs 332 and 345 table material attached. These elements- flowing flux is because of the short-circuited speak the dividing elements 111 to 115 in winding 323 very weakly. So there is a signal Fig. 3. Scale 301 also includes a second of substantial amplitude at the output terminals Group of dividing elements 321 to 324 referring to 20 337 and 341 in Fig. 10. the support rod 302 alternating with the magnetic The scale 301 can point to the center of one of the

Elementen 311 bis 315 montiert sind. Die Teilungs- magnetischen Elemente, beispielsweise des Elementes elemente jeder Gruppe müssen gleiche Länge haben, 313, unter dem Mittelschenkel 332 eingestellt werden, und vorzugsweise werden auch die Längen der EIe- Wenn das magnetische Element genau auf die Mitte mente beider Gruppen gleichgewählt. Beim vorliegen- 25 für die Spulen 333 und 334 eingestellt wird, ist die den Ausführungsbeispiel werden jedoch die Teilungs- Kopplung für beide Spulen gleich, und an den Kiemelemente 321 bis 324 aus elektrisch leitendem Werk- men 337 und 341 tritt daher kein Signal auf. Man stoff angefertigt, vorzugsweise aus Kupfer oder einem beobachtet daher stets dann die Ausgangsspannung anderen Werkstoff geringen elektrischen Wider- Null, wenn eines der magnetischen Elemente genau Standes. Der Maßstab 301 enthält also eine Reihe 30 auf die Mitte der Meßeinrichtung 330 eingestellt ist. von magnetischen Trennelementen, zwischen denen Andererseits kann der Maßstab 301 aber auchElements 311 to 315 are mounted. The division magnetic elements, for example the element elements of each group must have the same length, 313, be set under the middle leg 332, and preferably also the lengths of the EIe- when the magnetic element is exactly on the center elements of both groups were chosen equally. When present, 25 is set for coils 333 and 334, is the In the exemplary embodiment, however, the pitch coupling is the same for both coils, and at the gill elements 321 to 324 from electrically conductive works 337 and 341 therefore no signal occurs. Man fabric made, preferably made of copper or one, therefore always observes the output voltage other material low electrical resistance, if one of the magnetic elements is accurate Stand. The scale 301 thus contains a row 30 to which the center of the measuring device 330 is set. of magnetic separators, between which on the other hand the scale 301 can also

leitende Elemente liegen, welche als Kurzschluß- relativ zu der Meßeinrichtung 330 verschoben werwicklungen dienen. den, so daß eines der kurzgeschlossenen Elemente,There are conductive elements which are shifted as a short-circuit relative to the measuring device 330 to serve. so that one of the short-circuited elements

Im übrigen ist die Konstruktion des Maßstabs 301 beispielsweise das Element 323 auf die Mitte der weitgehend dieselbe wie bei den oben beschriebenen 35 Meßeinheit fällt. Auch hier ist die Kopplung beider Maßstäben. Es sind also an den beiden Enden ge- Spulen 333 und 334 dann wieder gleich, und das eignete Haltemittel vorgesehen, durch welche samt- Ausgangssignal ist daher Null. Durch diese Bedinliche Teilungselemente unter Druck gehalten werden. gungen wird also eine zweite Reihe von Nullpunkten Mit den Muttern kann also innerhalb gewisser Gren- definiert.In addition, the construction of the scale 301 is, for example, the element 323 on the center of the largely the same as the 35 measurement unit described above. Here, too, there is the coupling of both Standards. So there are coils 333 and 334 then again identical at the two ends, and that Appropriate holding means are provided through which total output signal is therefore zero. Through these precarious things Dividing elements are kept under pressure. So a second row of zero points is used The nuts can therefore be defined within certain limits.

zen die Gesamtlänge jedes Maßstabs eingestellt 4° Bezüglich F i g. 9 und 10 gelten dieselben Überwerden, legungen betreffend der axialen Längen der Teilungs-Die Meßeinheit 330 für das Meßgerät 300 enthält elemente und der Meßvorrichtungen. Wenn also die ein ringförmiges Gehäuse 331 aus magnetischem magnetischen Elemente 311 bis 315 verhältnismäßig Material mit zwei inneren ringförmigen Hohlräumen lang gegenüber der Gesamtlänge der Meßeinrichtung von praktisch gleicher Größe. Diese beiden Hohl- 45 in axialer Richtung gemacht werden, wird der Nullräume sind durch eine Mittelrippe 332 aus magne- bereich so stark verbreitert, daß keine genaue Mestischem Material getrennt, die mit dem Gehäuse 331 sung mehr möglich ist. Dasselbe gilt bei Verlängerung aus einem Stück bestehen kann. Innerhalb dieses der Kurzschlußelemente 321 bis 324. Wenn anderer-Gehäuses sind zwei Meßspulen 333 und 334 vorge- seits die Teilungselemente erheblich kürzer als die sehen. Die Meßspulen 333 und 334 besitzen Ring- 50 Meßspulen gemacht werden, kann ebenfalls keine form. Die gesamte Meßeinheit 330 ist mit einer genaue Messung mehr stattfinden, axialen Öffnung 335 ausgerüstet, durch welche der Bei jeder der beschriebenen Ausführungsformen entMaßstab 301 hindurchreicht. Auch hier berührt das hält der Maßstab eine große Reihe von einzelnen Gehäuse den Maßstab nicht. Das Gehäuse 331 kann Teilungselementen, deren Abmessungen die Lage als ein einziges Stück gegossen oder auch aus einzel- 55 von kritischen Trennpunkten auf dem Maßstab benen Teilen zusammengesetzt werden, solange dafür stimmen. Die Summe der Abmessungen der Teilungsgesorgt wird, daß an den Trennfugen kein nennens- elemente bestimmt die Gesamtlänge des Maßstabs, werter magnetischer Widerstand auftritt. Die gesamte Länge des Maßstabs kann noch inner-Die Schaltung für die Einrichtung 300 ist in halb gewisser Grenzen geregelt werden, jedoch läßt Fig. 10 dargestellt. Die beiden Meßspulen333 und 60 sich durch eine Kompression aller Teilungselemente sind zueinander in Reihe geschaltet, wobei ihre nicht eine Überdimensionierung der Länge einer grögemeinsame Klemme 337 eine der Ausgangsklemmen ßeren Zahl von Teilungselementen ausgleichen, wenn für den Meßapparat darstellt. Die Außenklemmen gleichzeitig keine Teilungselemente mit zu geringer der Spulen 333 und 334 sind an die Außenklemmen Länge vorhanden sind. Um eine maximale Genauigder Sekundärwicklung 338 eines Eingangstransfor- 65 keit zu erreichen, müssen alle Teilungselemente nach mators 339 angeschlossen. Die Sekundärwicklung strengen Vorschriften fabriziert werden, und alle des Eingangstransformators ist mit einer Mittel- Toleranzen müssen dabei positive Toleranzen sein, klemme 341 ausgerüstet, die eine zweite Ausgangs- Außerdem müssen die Teilungselemente sehr genauzen the total length of each scale set 4 ° with respect to F i g. 9 and 10 apply the same overbeing, Layings relating to the axial lengths of the graduation The measuring unit 330 for the measuring device 300 contains elements and the measuring devices. So if the an annular housing 331 made of magnetic magnetic elements 311 to 315 relative Material with two inner annular cavities long compared to the total length of the measuring device of practically the same size. These two cavities 45 are made in the axial direction, the null spaces are widened so much by a central rib 332 made of magnetic area that no precise mixing Material separated, which is more possible with the housing 331 solution. The same applies to an extension can consist of one piece. Inside this of the short-circuit elements 321 to 324. If other housing If two measuring coils 333 and 334 are upstream, the dividing elements are considerably shorter than the see. The measuring coils 333 and 334 have ring 50 measuring coils cannot be made either form. The entire measuring unit 330 is to take place with an accurate measurement more, axial opening 335 through which the in each of the described embodiments is scaled 301 passes through. Here, too, the scale holds a large number of individual touches Housing does not measure up. The housing 331 can have dividing elements, the dimensions of which correspond to the location Cast as a single piece or even from individual 55 of critical separation points on the scale Parts can be put together as long as you vote for it. The sum of the dimensions of the division is taken care of it is ensured that there are no nominal elements at the joints that determine the total length of the scale, magnetic resistance occurs. The entire length of the yardstick can still be inside-the-die Circuitry for the device 300 can be regulated within half certain limits, however, can Fig. 10 shown. The two measuring coils 333 and 60 are compressed by all the dividing elements are connected in series with one another, their not oversizing the length of a coarse Terminal 337 compensates for one of the output terminals with a larger number of dividing elements, if represents for the measuring apparatus. The outside clamps at the same time no dividing elements with too little of the coils 333 and 334 are provided on the outer clamps length. To achieve maximum accuracy To achieve secondary winding 338 of an input transformer 65, all dividing elements must follow mators 339 connected. The secondary winding are fabricated strict regulations, and all of the input transformer is with a mean tolerances must be positive tolerances, terminal 341, which has a second output. In addition, the dividing elements must be very precise

gemessen werden und sodann nach Abweichungen von dem gewünschten Standardwert sortiert werden. Wenn man einen Maßstab zusammensetzt, kann man dann eine Kombination Elemente mit Toleranzen auswählen, durch welche die Summe der Abweichungen auf die ganze Maßstabslänge ein Minimum oder sogar Null wird. Es sei darauf hingewiesen, daß diese Messung und Sortierung keineswegs besonders kostspielig sind, jedoch erheblich zu der endgültigen Genauigkeit beiträgt.can be measured and then sorted according to deviations from the desired standard value. When you put a scale together, you can then combine elements with tolerances select by which the sum of the deviations over the entire length of the scale is a minimum or even becomes zero. It should be noted that this measurement and sorting is by no means special are costly, but add significantly to the final accuracy.

Bezüglich der Temperaturkompensation des Maßstabs kann man Werkstoffe für die Teilungselemente auswählen, deren Wärmeausdehnungszahlen der betreffenden Maschine gut angepaßt sind. Dies ist jedoch nicht die einzige Methode zur Erreichung einer Temperaturkompensation. Es kann sogar sein, daß man auf diesem Wege noch nicht einmal die beste Temperaturkompensation erreicht. Ein anderer Weg zur Bewerkstelligung einer Temperaturkompensation besteht in der Benutzung von Teilungselementen von ao sich gegenseitig kompensierenden Wärmeausdehnungszahlen. Bei der Einrichtung nach F i g. 3 und 4 kann beispielsweise die Aufgabe gestellt sein, den Maßstab an Chromstahl mit einer Wärmeausdehnungszahl von 6 · 10~⁶ je ° C anzupassen. Eine thermische Anpassung läßt sich dann durch Benutzung von Elementen aus nichtrostendem Stahl mit einer Wärmeausdehnungszahl von 12 · 1O^-6 je ⁰C und magnetischen Elementen mit einer Wärmeausdehnungszahl von etwa Null erreichen.With regard to the temperature compensation of the scale, materials for the dividing elements can be selected whose coefficients of thermal expansion are well adapted to the machine in question. However, this is not the only way to achieve temperature compensation. It may even not be possible to even achieve the best temperature compensation in this way. Another way of achieving temperature compensation consists in the use of dividing elements with ao mutually compensating coefficients of thermal expansion. When setting up according to F i g. 3 and 4, for example, the task of adapting the scale to chromium steel with a coefficient of thermal expansion of 6 · 10 ~ ⁶ per ° C. A thermal adaptation can then be achieved by using elements made of stainless steel with a coefficient of thermal expansion of 12 · 10 ^-6 per ⁰ C and magnetic elements with a coefficient of thermal expansion of approximately zero.

Auf ähnliche Weise kann das Material für den Tragstab des Maßstabes einen Einfluß auf die effektive Wärmeausdehnungszahl des fertigen Maßstabs haben. Ein Tragstab mit einer sehr geringen Wärmeausdehnungszahl läßt sich dazu benutzen, eine unerwünscht hohe Wärmeausdehnung der Teilungselemente durch Vergrößerung des auf die Teilungselemente ausgeübten Druckes zu kompensieren.In a similar way, the material for the support rod of the scale can have an influence on the effective Have the coefficient of thermal expansion of the finished scale. A bearing rod with a very low coefficient of thermal expansion can be used to prevent an undesirably high thermal expansion of the dividing elements to compensate by increasing the pressure exerted on the dividing elements.

Claims (11)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Meßeinrichtung mit zwei relativ zueinander verschiebbaren Bauteilen, von denen das eine stabförmig ausgebildet ist und zwei Gruppen von unter sich gleich langen und sich in Verschiebungsrichtung abwechselnden Abschnitten unterschiedlicher elektrischer oder magnetischer Eigenschaften aufweist und das andere ein Meßkopf mit mindestens einer Abfühlanordnung ist, die auf die unterschiedlichen Eigenschaften anspricht, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschnitte (21 bis 29, 31 bis 39 bzw. 111 bis 114, 121 bis 123 bzw. 311 bis 315, 321 bis 324 bzw. 213 bis 217, 223 bis 227) aus zwei Gruppen von Ringen bestehen, die abwechselnd auf einen Trägerkern (12, 102, 212, 302) aufgereiht sind.1. Measuring device with two relatively displaceable components, one of which Is rod-shaped and has two groups of equal length and moving in the direction of displacement alternating sections of different electrical or magnetic properties and the other is a measuring head with at least one sensing arrangement which responds to the different properties, characterized in that the sections (21 to 29, 31 to 39 or 111 to 114, 121 to 123 or 311 to 315, 321 to 324 or 213 to 217, 223 to 227) consist of two groups of rings that alternate on one Carrier core (12, 102, 212, 302) are lined up. 2. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe der beiden Gruppen wenigstens annähernd gleiche axiale Abmessungen haben.2. Measuring device according to claim 1, characterized in that the rings of the two groups have at least approximately the same axial dimensions. 3. Meßeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfühlanordnung mindestens zwei getrennte, feldempfindliche Vorrichtungen (51, 52, 53; 137, 142; 231, 241; 333, 334) enthält.3. Measuring device according to claim 1 or 2, characterized in that the sensing arrangement at least two separate field sensitive devices (51, 52, 53; 137, 142; 231, 241; 333, 334). 4. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe der einen Gruppe (111 bis 115; 213 bis 217; 311 bis 315) aus einem Material hoher magnetischer Permeabilität und die Ringe der zweiten Gruppe (121 bis 125; 223 bis 227; 321 bis 324) aus einem Material niedriger Permeabilität bestehen und daß die Abfühlanordnung (130; 231, 241; 330) auf magnetische Felder anspricht.4. Measuring device according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the rings of the one Group (111 to 115; 213 to 217; 311 to 315) made of a material of high magnetic permeability and the rings of the second group (121 up to 125; 223 to 227; 321 to 324) consist of a material of low permeability and that the sensing arrangement (130; 231, 241; 330) is responsive to magnetic fields. 5. Meßeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfühlanordnung zwei Teile eines Transformators (136, 143-137, 142; 234-235; 333-334) enthält, deren Kopplung von der Permeabilität der der Abfühlanordnung gegenüberliegenden Ringe abhängt.5. Measuring device according to claim 4, characterized in that the sensing arrangement has two Parts of a transformer (136, 143-137, 142; 234-235; 333-334), the coupling of which of the permeability of the rings opposite the sensing assembly. 6. Meßeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile des Transformators in Axialrichtung der Ringe um eine Strecke gegeneinander versetzt sind, die gleich der axialen Länge einer ungeraden Anzahl von Ringen ist.6. Measuring device according to claim 5, characterized in that the two parts of the transformer are offset from one another in the axial direction of the rings by a distance that is the same is the axial length of an odd number of rings. 7. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 4, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfühlanordnung zwei hohle, toroidförmige Magnetkerne (232, 242) enthält, die am Innenumfang des Teroids jeweils einen Luftspalt (233, 243) aufweisen und Wicklungen (234, 235) enthalten, und daß sich das stabförmige Bauteil (211) durch die Mittelöffnungen der toroidförmigen Magnetkerne erstreckt.7. Measuring device according to one of claims 4, 5 and 6, characterized in that the sensing arrangement contains two hollow, toroidal magnetic cores (232, 242) on the inner circumference of the teroid each have an air gap (233, 243) and contain windings (234, 235), and that the rod-shaped component (211) extends through the central openings of the toroidal magnetic cores extends. 8. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe der einen Gruppe (31 bis 39) aus einem elektrisch leitenden Material und die Ringe der anderen Gruppe (21 bis 29) aus einem isolierenden Material bestehen und daß die Abfühlanordnung (51, 52, 53) auf elektrische Felder anspricht.8. Measuring device according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the rings of the one Group (31 to 39) made of an electrically conductive material and the rings of the other group (21 to 29) consist of an insulating material and that the sensing arrangement (51, 52, 53) responds to electric fields. 9. Meßeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abfühlanordnung drei getrennte kapazitive Meßelemente (51, 52, 53) enthält, die in axialen Abständen voneinander angeordnet sind, die jeweils der Länge einer ungeraden Anzahl von Ringen entsprechen.9. Measuring device according to claim 8, characterized in that the sensing arrangement is three contains separate capacitive measuring elements (51, 52, 53) which are axially spaced from one another are arranged, each corresponding to the length of an odd number of rings. 10. Meßeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Ringe abwechselnd an den einen bzw. anderen Pol einer Wechselspannungsquelle (62) angeschlossen sind und daß die Meßelemente über getrennte Einstellwiderstände (56, 57, 58) mit einem Eingang einer auf das kombinierte Signal ansprechenden Vorrichtung (59, 61) verbunden ist.10. Measuring device according to claim 9, characterized in that the conductive rings alternately are connected to one or the other pole of an AC voltage source (62) and that the measuring elements have separate setting resistors (56, 57, 58) with an input a device (59, 61) responsive to the combined signal. 11. Meßeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Meßelement (71) mit einer Primärwicklung (72) eines Transformators gekoppelt ist, der Sekundärwicklungen (81 bis 84) mit digital abgestufter Windungszahl aufweist, die selektiv an eine Addierschaltung (89) anschließbar sind.11. Measuring device according to claim 9, characterized in that each measuring element (71) with a primary winding (72) of a transformer is coupled, the secondary windings (81 to 84) with a digitally graded number of turns, which can be selectively connected to an adder circuit (89) are. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 909 520/1341 sheet of drawings 909 520/134