DE1573718C - Prüfmaschine mit nach einem vorgege benen Sollwert erfolgender Regelung der Prufkraft - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Prüfmaschine mit nach einem in Form einer elektrischen Spannung oder eines zeitlichen. Spannungsverlaufes vorgegebenen Sollwert erfolgender Regelung der Prüfkraft, wobei die Diagonalspannung einer Widerstands-Brückenschaltung der Abweichung des Istwertes vom Sollwert proportional ist und über Verstärker zum Betätigen eines die Prüfkraft beeinflussenden Stellgliedes dient.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe be- ίο steht darin, eine Brückenschaltung aufzubauen, die einerseits Meßglieder, beispielsweise Dehnungsmeßstreif en* für den. Istwert der Kraft und andererseits solche Elemente enthält, über die ein von einem Tonbandgerät oder einem vergleichbaren Erzeuger von Spannungen, die der Sollkraft proportional sind, stammendes Signal ohne .galvanische Verbindung zwischen diesem Gerät und der Brückenschaltung in . die Brücke eingeschleift werden kann. Ein solches Signal kann auch einer konstanten Kraft entsprechen.

Die an sich bekannten Hallsonden sind Bauelemente, bei denen beim Durchfließen eines Steuerstromes / und beim Anlegen eines Magnetfeldes B senkrecht zum Fluß des Steuerstromes eine Spannung, die sogenannte Hallspännung «,abgegeben wird. Ferner ist bekannt, daß sich der Widerstand, den eine solche Hallsonde dem Steuerstrom i entgegensetzt, mit dem Magnetfeld B ändert.

Die bekannten Prüfmaschinenregelungen haben den Mangel der notwendigen mechanischen Ver-Stellung eines Potentiometers. Es ist darüber hinaus in vielen Fällen der Verlauf der Sollkraft über der Zeit nicht mechanisch darstellbar. Ein solcher Verlauf ist vielmehr durch einen empirischen Versuch ermittelt worden und liegt nun beispielsweise als Tonbandaufzeichnung in Form eines Verlaufes einer elektrischen Spannung über der Zeit vor. Es ist grundsätzlich möglich, einen solchen auf Tonband gespeicherten Verlauf der Sollkraft über Widerstände oder Transformatoren in eine Widerstands-Brückenschaltung einzuspeisen. Im Falle der Transformatoren bedeutet jedoch dies eine Beschränkung auf Vorgänge mit hohen Frequenzen, die sich durch Transformatoren übertragen lassen. Es ist also diese Lösung für alle diejenigen Fälle nicht brauchbar, in denen der Sollwert der Kraft auch zeitweise konstant bleibt. Die Einspeisung über Widerstände hingegen hat zur Folge, daß das vom Tonband kommende, Spannung verstärkende Gerät galvanisch mit der. Brückenschaltung und damit mit dem nachfolgenden Verstärker gekuppelt ist. Bei einer solchen Lösung stellen sich jedoch leicht in nachteiliger Weise Aufschwingvorgänge ein.

Gemäß der Erfindung wird nun die vorbezeichnete Aufgabe dadurch gelöst, daß der Sollwertgeber eine Hallsonde aufweist, welche von einem dem Sollwertverlauf der Prüf kraft entsprechenden Magnetfeld durchsetzt wird, und die dabei entstehende Änderung der elektrischen Zustände der Hallsonde, nämlich die Hallspannung oder der Hallwiderstand, mit den Zuständen der Widerstands-Brückenschaltung verglichen wird.

Die Hallspannung ist dabei ein Teil der Diagonalspannung der. Widerstands-Brückenschaltung.

Nach einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung zur Heranziehung der Hallspannung wird neben der auf den Kraftmeßkörper befindlichen Dehnungsmeßstreifen-Vollbrücke mit eigener Stromquelle ein friit eigener Stromquelle versehener Stromkreis für die Speisung der Hallsonde vorgesehen, deren Magnetfeld durch Spulen eines Generators erzeugt wird, der einen der Sollkraft proportionalen Spannungsverlauf an seinen Klemmen abgibt, und deren Hallspannung mit der Diagonalspannung der Meßbrücke verglichen wird. Ein solcher Generator kann als ein mit Verstärker ausgerüstetes Tonbandgerät oäer als Funktionsgenerator ausgebildet sein.

Ein weiterer Vorschlag zur Realisierung der Erfindung geht dahin, die Meßbrücke aus auf dem Kraftmeßkörper, aufgeklebten zwei Dehnungsmeßstreifen und zwei Hallsonden aufzubauen, in welcher lediglich ein Vergleich der Widerstände erfolgt, und den Widerstand der Hallsonde durch Anlegen eines mit Hilfe der Spulen aufgebauten Magnetfeldes proportional zur Sollkraft zu verändern. '

Es ist auch nach dem Erfindungsvorschlag möglich, auf den Kraftmeßkörper eine Dehnungsmeßstreifen-Vollbrücke mit einer Speisespannungsquelle aufzubringen und die Hallsonden den Widerständen der Meßbrücke parallel zu schalten und durch die Hallsonde das Brücken-Gleichgewicht entsprechend ihrer Widerstandsänderung zu verändern, sobald vom Funktionsgenerator über die Klemmen mittels der Spulen ein Magnetfeld aufgebaut wird.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise und an Hand von Schaltbildern und schematischen Darstellungen erläutert, und zwar zeigt

Fig. 1 eine die Hallspannung benutzende Regelschaltung,

F i g. 2 eine mit zwei Hallsonden ausgerüstete Schaltausführung für die Heranziehung des Hallwiderstandes zur Regelung,

F i g. 3 eine abermals abgeänderte Schaltung und

F i g. 4 das Gesamtbild einer Kraftregelung nach der Erfindung mit schematisch angedeuteter Prüfmaschine.

In F i g. 1 ist auf einem gestrichelt angedeuteten Kraftmeßkörper 1, der auch in den nachfolgenden Figuren die gleiche Bezeichnung hat, eine Dehnungsmeßstreifen-Vollbrücke in bekannter Weise aufgeklebt. Diese Brücke besteht' aus den aktiven Streifen 2 und 3 und den Kompensationsstreifen 4 und S und wird durch eine Stromquelle 6 gespeist. Die Diagonalspannung der Meßbrücke, abgenommen bei T, ist der Kraft auf dem Kraftmeßkörper 1 proportional. Von dieser Spannung wird die an den Anschlüssen 7 und 8 einer Hallsonde 9 entsprechende .Hallspannung u subtrahiert, sofern diese Sonde 9 von einer Stromquelle 10 mit einem Steuerstrom / versorgt "wird und durch Spulen 11. und 12 ein Magnetfeld δ an der Hallsonde 9 erzeugt wird. Dieses Magnetfeld wird durch einen Generator 13 erzeugt, der sowohl ein Tonbandgerät mit Verstärker als auch ein unter dem Namen Funktionsgenerator bekanntes Gerät sein kann, welches einen der Sollkraft proportionalen Spannungsverlauf an den Klemmen 14 und 15 abgibt.

Solange nun die Istkraft auf den Kraftmeßkörper 1 der Sollkraft entspricht, also . gleich ist, ist die Differenz zwischen der bei T .abgenommenen Diagonalspannung der Meßbrücke und der Hallspannung u verschwindend klein. Ein Verstärker 16 empfängt also keine Eingangsspannung, und ein an der Ausgangsleitung 17 des Verstärkers liegendes Stellglied erhält keinen Befehl, sich zu ändern. Wenn

Claims (1)

1. aber die Kraft auf den Kraftmeßkörper 1 der Soll- der Kraftmeßkörper als gestrichelte Linie angedeutet,

   kraft nicht entspricht, so wird eine Regelspannung auf dem die Dehnungsmeßstreifen-Vollbrücke 31, 32,

   an den Verstärker 16 und ein Stellbefehl über' die 33,34 aufgeklebt ist, die durch eine Spannungsquelle

   Leitung 17 an ein nicht dargestelltes Stellglied ge- 35 gespeist wird. Die beiden Hallsonden 36, 37 sind

   geben. 5 den Widerständen 33,34 parallel geschaltet. Die

   Der Vorteil dieser Maßnahme gegenüber den be- Hallsonde 37 verschiebt das Brücken-Gleichgewicht kannten Prüfmaschinenregelungen besteht darin, daß entsprechend ihrer Widerstandsänderung, wenn von die der Sollkraft proportionale Spannung auf be- einem Funktionsgenerator 38 über die Klemmen 39, liebigem Wege hergestellt werden kann. Diese · 40 mittels der Spulen 41,42 ein Magnetfeld aufge-Spannung ist in keiner Weise mit dem Meßkreis io baut wird. Mit 43 ist wieder ein Verstärker begalvanisch gekuppelt, so daß Rückwirkungen von zeichnet, dessen Ausgangsleitung 44 zu einem nicht der Meßspannung auf die dem Sollwert der Kraft dargestellten Stellglied führt. . j ,.,..., proportionale Spannung ganz ausgeschlossen sind. Hallsonden sind im allgemeinen niederohmig, so Es können der Sollkraft proportionale Spannungen -daß es naheliegt, sie nicht den Dehnungsmeßstreifen beliebiger Frequenz oder auch konstante Spannungen 15 parallel, sondern in Reihe zu schalten. Dies wird Verwendung finden. _; ' auch durchgeführt, ist jedoch nicht in allen An- - Der Aufbau der erfindungsgemäßen Regelschaltung wendungsfallen möglich, da vielfach Meßdosen Verist dadurch vereinfacht, daß beispielsweise der wendung finden, deren Meßbrücke bereits vom Her-Funktionsgenerator 13 beliebig weit von der Prüf- steller geklebt, verdrahtet und hermetisch gekapselt maschine angeordnet werden kann und bewegte 20 ist, so daß nur die vier Außenanschlüsse zur Ver-Teile, wie das bekannte Potentiometer und die bei fügung stehen.

   sinusförmiger Charakteristik des Kraft-Sollwertes In der Gesamtanordnung nach F i g. 4 ist der notwendige Pleuel- und Scheibenanordnung, ent- Kraftmeßkörper wieder mit 1 bezeichnet, auf den ein fallen. Zur Speisung kann an Stelle der Gleichstrom- in einem Zylinder 50 befindlicher Kolben 51 einquellen 6 und 10 auch eine Wechselspannungsquelle 25 wirkt. Im Zylinder 50 der Prüfmaschine wird mittels mit zwei getrennten Wicklungen Verwendung finden. einer Pumpe 52 aus einem Behälter 53 Druckmittel ■ In der Regelungsschaltung nach Fig. 2 wird in. zugeführt, das den Kolben 51 beaufschlagt, der weiterer Ausgestaltung der Erfindung von der an der wiederum auf den Meßkörper 1 eine Kraft ausübt. Hallsonde 22 bei Einwirkung eines Magnetfeldes auf- Auf dem Kraftmeßkörper befindet sich die Dehnungstretenden Hallspannung kein Gebrauch mehr ge- 30 meßstreif en-Vollbrücke 54 bis 57 mit der Spannungsmacht. Mit 1 ist wiederum der Kraftmeßkörper be- quelle 58. Der Verlauf dieser Kraft ist durch den nannt, und die verwendete Meßbrücke besteht in Funktionsgenerator 38 als Spannung an den Klemmen diesem Fall als sogenannte Halbbrücke aus den auf 39, 40 vorgegeben. Hierzu wird dem Widerstand 55 den Kraftmeßkörper 1 geklebten beiden Dehnungs- die Hallsonde 36 parallel geschaltet, und dem Widermeßstreifen 18 und 19, aus der Stromquelle 21 und 35 stand 57 wird die mit Spulen 41, 42 versehene HaIlnach der Erfindung aus den beiden Hallsonden 21 sonde 37 parallel geschaltet, wozu diese beiden und 22. In der so aufgebauten Meßbrücke werden Sonden 36 und 37 räumlich so angeordnet werden, nur Widerstände miteinander verglichen. Es dient daß sie die gleiche Temperatur annehmen. Die gehierbei die Hallsonde 21 lediglich als Festwiderstand. samte Meßbrücke wird durch die Spannungsquelle Es hat somit die Widerstandsänderung des Strom- 40 58 gespeist, die auch eine Wechselspannungsquelle pfades der Hallsonde durch Einschalten einer Hall- sein kann. Mit 59, 60 und 61 sind Verbindungssonde in die Widerstands-Brückenschaltung Anteil leitungen benannt. An die Brückendiagonale 60 ist an der Veränderung der Diagonalspannung; Der ein Verstärker 62 angeschlossen, der ein kontinuier-Widerstand der Hallsonde 22 wird durch Anlegen lieh einstellbares Ventil 63 über eine Leitung 64 eines Magnetfeldes mit Hilfe von Spulen 23 und 24, 45 durch die Spule 65 betätigt. Dieses Ventil 63 führt die wieder durch einen Funktionsgenerator 25 über wiederum von der Fördermenge der Pumpe 52 so die Klemmen 26 und 27 gespeist werden, proportio- viel in den Behälter 53 zurück, daß der Sollwert der nal zur Sollkräft verändert. Die Spannungsquelle 20 Kraft und der Istwert der Kraft übereinstimmen,
   kann auch eine Wechselspannungsquelle sein/Mit

   28 ist wieder ein Verstärker bezeichnet, dem die 50 ■

   Diagonalspannung der Brücke von der Stelle 30 aus Patentansprüche: . :
   zugeführt wird. ' -

   Der besondere Vorteil der Schaltung nach F i g. 2 1. Prüfmaschine mit nach einem in Form einer liegt darin, daß nur noch eine Spannungsquelle 20 elektrischen Spannung oder eines zeitlichen benötigt wird. Dies ist insbesondere bei handeis- 55 Spannungsverlaufes vorgegebenen Sollwert erüblichen Verstärkern vorteilhaft, da. diese im all- folgender Regelung der Prüf kraft, wobei die gemeinen nur eine Speisespannung, nicht aber zwei Diagonalspannung einer Widerstands-B rückenin Phase befindliche Speisespannungen liefern. Ein. schaltung der Abweichung des Istwertes vom weiterer Vorteil besteht darin, daß sich eine den Sollwert proportional ist und über Verstärker Widerstand der Hallsonden 21, 22 beeinflussende 60 zum Betätigen eines die Prüfkraft beeinflussenden Temperaturänderung bei räumlich günstiger An- Stellgliedes dient, dadurch.gekennzeichbrdnung dieser Sonden gleichmäßig auf beide aus- net, daß der Sollwertgeber eine Hallsonde aufwirkt und sich somit kompensiert. Zur Kompensation weist, welche von einem dem Sollwertverlauf der des Temperatureinflusses werden zwei Hallsonden Prüf kraft entsprechenden Magnetfeld durchsetzt gegeneinandergeschaltet, von denen nur die eine 65 wird, und die dabei entstehende Änderung der Sonde von dem der Sollkraft proportionalen Magnet- elektrischen Zustände der Hallsonde mit den Zufeld durchsetzt wird. ständen der Widerstandsbrücke verglichen wird.

   Bei der Schaltung nach Fig. 3 ist wieder mit 1 2. Prüfmaschine nach Anspruch 1, dadurch ge-

   kennzeichnet, daß die Hallspannung der Hallsonde (9) mit der Diagonalspannung der Meßbrücke (2 bis 5) verglichen wird (F i g. 1):"

   3. Prüfmaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß neben der auf dem Kraftmeßkörper (1) befindlichen Dehnungsmeßstreifen-Vollbrücke (2 bis 5) mit eigener Stromquelle (6) ein mit eigener Stromquelle (10) versehener Stromkreis für die Speisung der Hallsonde (9) vorgesehen ist, deren Magnetfeld durch Spulen (11,12) eines Generators (13) erzeugt wird, der einen der Sollkraft proportionalen Spannungsverlauf an . seinen Klemmen (14,15) abgibt (Fig. 1).

   4. Prüfmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Hallsonden (21,22) Verwendung finden und die Widerstände der Hallsonden (21, 22) und die Widerstände (18,19) der als Halbbrücke gebauten Meßbrücke miteinander verglichen werden, wobei die eine Hallsonde (21) ao als Festwiderstand dient (Fig.2).

   5. Prüfmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßbrücke aus auf dem Kraftmeßkörper (1) aufgeklebten zwei Dehnungsmeßstreifen (18,19) und zwei Hallsonden (21,

   .22) aufgebaut ist, in welcher lediglich ein Vergleich der Widerstände erfolgt, und daß der Widerstand der Hallsonde (22) durch Anlegen eines mit Hilfe der Spulen (23, 24) aufgebauten Magnetfeldes proportional zur Sollkraft verändert wird (F i g. 2).

   6. Prüfmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Kraftmeßkörper (1) eine Dehnungsmeßstreifen-Vollbrücke (54, 55, 56, 57) mit einer Speisespannungsquelle (58) aufgebracht ist und die Hallsonden (36,37) den Widerständen (55, 57) parallel geschaltet sind und durch die Hallsonde (37) das Brücken-Gleichgewicht entsprechend ihrer Widerstandsänderung verändert wird, sobald vom Funktionsgenerator (38) über die Klemmen (39,40) mittels der Spulen (41,42) ein Magnetfeld aufgebaut ist (Fig. 3 bzw. 4).

   7. Prüfmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator für den Sollwertverlauf (13 bzw. 25 bzw. 38) als ein mit Verstärker ausgerüstetes Tonbandgerät oder als Funktionsgenerator ausgebildet ist.

   8. Prüfmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einwirkung der Stellgröße auf eine kontinuierlich in ihrer Fördermenge regelbare Pumpe erfolgt.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen