DE964644C - Laengenmessfuehler - Google Patents

Description

• Längenmeßfühier Bei vielen Einrichtungen wie Längenmeßmaschinen, Werkzeugmaschinen usw. muß die Einhaltung bzw. das Erreichen ganz bestimmter Maße sichergestellt sein. Dies gilt auch für Werkstücke enger Toleranzen. Es bedarf dazu einer maßlichen Überwachung, für die bekannte mechanische l,ängenmeßgeräte, Kontaktfühlhebel sowie neuerdings elektrische Längenmeßgeräte eingesetzt werden.
• In vielen Fällen leitet man von diesen weiter Steuervorgänge ab. Die Meßfrage wird schwierig, wenn die Genauigkeitsanforderungen steigen, wenn die Toleranzen sehr eng werden. Man muß dann eine hohe Meßwertvergrößerung anwenden, mechanisch, pneumatisch, elektrisch usw. Diese haben jedoch ganz allgemeine Schwierigkeiten in der Einhaltung ihres Nullpunktes und sind meist aufwendig und kostspielig.
• Eine andere verhältnismäßig einfache Einrichtung verwendet eine unterhalb ihrer Eigenfrequenz erregte Zunge, deren freie Schwingweite durch einen Anschlag begrenzt wird. Ihre Schwingweite hängt damit von der Lage dieses Anschlages ab, was zur Längenmessung ausgenutzt werden kann, d. h. zur Lagebestimmung des Anschlages. Der Meßbereich, über den gemessen werden kann, hat die gleiche Größe wie die Schwingweite der Zunge.
• Die Nachteile dieser Einrichtung liegen in dem notwendigen mechanischen Kontakt, in der Kleinheit der Schwingweite vor allem bei der Messung kleiner Wege, in der starken Abhängigkeit der Schwingweite von der Frequenz und der Amplitude der Erregung. Weiterhin können Fremdschwingungen bei den sehr geringen Schwingweiten stören und endlich führt ein Verv-erfen und Verziehen der Zunge infolge von Temperaturspannungen, d. b. Temperaturschwankungen, zu Nullpunktveränderungen.
• Die nachstehend angegebene Meßeinrichtung vermeidet diese Nachteile und erlaubt mit verhältnismäßig einfachen Mitteln stabile und mit besser als 0,1 lt reproduzierbare Messungen.
• Erfindungsgemäß ist ein mit einer elektromagnetisch zu Schwingungen erregten Meßzunge ausgerüsteter Längenmeßfühler so ausgestaltet, daß die Zunge so gegenüber einer Meßfläche angeordnet ist, daß das .Kopfstück der Zunge frei gegenüber der Meßfläche schwingt und die von der Größe des Abstandes zwischen Zungenkopfstück und Meß -fläche abhängige Dämpfung der Schwingungen mittels der Rückwirkung auf den Erregerkreis oder einen Meßkreis zur Anzeige des zu messenden Abstandes dient.
• Die Zunge 1 kann dabei, wie beispielsweise in Bild I dargestellt, genau eingeschliffen gegenüber einer Meßfläche 2 schwingen. Die Zunge kann aber auch nach Bild 2 an ihrem Kopfende verbreitert werden, so daß bei einer Änderung des Abstandes die Dämpfungsänderung erhöht wird. Das Kopfstück läßt sich auch gemäß Bild 3 ballig ausführen, um den Verlauf der Dämpfung über dem Weg anders zu gestalten.
• Bild 4 zeigt die beispielsweise Verwendung der Zunge als Zwischenglied zwischen einem Frequenzgenerator 3 und einer Schwingungsmeßeinrichtung oder Anzeige 4. Die Zunge wird durch den Oszillator mittels eines an sich bekannten elektromagnetischen Schwingungserregers 5, bestehend aus Magnet und Spulen, zu Schwingungen erregt. Die Schwingweite wird beispielsweise elektromagnetisch mit Hilfe eines Aufnehmers 6 gemessen und zur Anzeige gebracht.
• Es zeigt sich bei dieser Anordnung, daß die Anzeige, die auch als Strom I oder Spannung LT.dargestellt werden kann (Bild 6), mit Annäherung der Zunge an ihre Meßplatte infolge der einsetzenden Dämpfung etwa nach Kurve tt geringer wird. Sie nimmt mit zunehmender Dämpfung, also mit dem Weges weiter ab, um bei Berührung (Punkt I4) abzureißen. Der Bereich, in dem der Abfall der Anzeige eintritt (zwischen 12 und 14), läßt sich je nach Ausbildung des Zungenkopfes bis zu etwa 0,5 t herunterdrücken. Er kann ausgezeichnet zu Meßzwecken ausgenutzt werden und ist bis zum Punkt 13 annähernd linear. Das Abreißen der Schwingungen steht am Ende des Meßbereiches.
• Die Nullpunktkonstanz ist praktisch nur von der Konstanz der Länge der Meßzunge abhängig, erst in zweiter Linie von der Konstanz ihrer Erregung.
• Die Zunge kann dabei mit verhältnismäßig großer Amplitude schwingen, sie kann ein Vielfaches des Meßbereiches betragen, so daß die Schwingungen leicht meßbar sind.
• Mit der Dämpfung verändert die Zunge ihre Eigenfrequenz, die Phasenlage ihrer Schwingung und ihre Amplitude. Alle drei Werte lassen sich mit bekannten Schaltungen messen und anzeigen.
• Die Konstanz der Meßeinrichtung läßt sich weiter verbessern, wenn die Zunge gemäß etwa Bild 5 als Glied eines elektrischen Regelkreises aufgefaßt wird. Die Schwingungen der Zunge werden dabei über einen rückgekoppelten Verstärker 7 aufrechterhalten, wie dies ähnlich z. B. bei Stimmgabelgeneratoren der Fall ist Die Schwingungsamplitude kann in einer Anordnung 8 gemessen und mit einem vorgegebenen Wert verglichen werden; bei einer Abweichung wird über eine Leitung 10 der Verstärkungsgrad des Verstärkers so lange verändert, bis eine Dämpfungsänderung, die die Schwingungsbedingungen und damit die Rückkopplungsbedingungen ändert, ausgeglichen ist.
• Die Verstärkungs',ränderung ist damit ein Maß für die Dämpfung, sie kann als Veränderung einer Spannung oder eines Stromes im Anzeigegerät g abgelesen werden.
• In bekannter Weise läßt sich die Anzeige auch zur Steuerung weiterer Vorgänge, beispielsweise von Sortierungen von Werkstücken nach ihrem Abmaß oder der Steuerung von Werkzeugmaschinen ausnutzen.
• Es ist auch möglich, die Zunge entsprechend einem Feintaster mit einem Leerhub auszurüsten; gegebenenfalls kann man in einer Meßeinrichtung mehrere Zungen parallel anordnen, deren Anzeige gestaffelt ist, so daß man Längentoleranzen z.B. an einer »Gut«- und »Ausschuß«-Seite erfassen kann.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE 1. Längenmeßfühler mit einer elektromagnetisch zu Schwingungen erregten Meßzunge, dadurch gekennzeichnet, daß die Zunge so gegenüber einer Mefifläche angeordnet ist, daß das Kopfstück der Zunge frei gegenüber der Meßfläche schwingt und die von der Größe des Abstandes zwischen Zungenkopfstück und Meßfläche abhängige Dämpfung der Schwingungen mittels der Rückwirkung auf den Erregerkreis oder einen Meßkreis zur Anzeige des zu messenden Abstandes dient.
2. 2. Längenmeßfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kopfende der Zunge zur Erhöhung der Dämpfungswirkung sowie auch zur Linearisierung des Meßbereiches verbreitert ausgebildet ist.
3. 3. Längenmeßfühler nach den Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zunge in der Nähe ihrer Eigenfrequenz durch einen Oszillator in Schwingungen versetzt wird, deren Größe oder Phasenlage mit an sich bekannten Meßeinrichtungen gemessen undr zur Anzeige gebracht wird.
4. 4. Längenmeßfühler nach den Ansprüchen I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zunge in einen elektrischen Regelkreis einbezogen ist, dessen durch die Änderungen der Dämpfung bewirkten Änderungen der Rückkopplungsbedingungen die Meßgröße darstellen.
5. 5. Längenmeßfühler nach den Ansprüchen t bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gewonneuen Anzeigen zu weiteren Steuervorgängen ausgenutzt sind, beispielsweise um Zustellbewegungen von Maschinen stillzusetzen oder um Teile nach ihren Abmaßen sortiert abzulegen. ~~~~~~~ In Betracht gezogene Druckschrifteea: Britische Patentschrift Nr. 635 633.