Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Lagemessun entlang einer vorgegebenen Meßstrecke, bestehend aus einem di Meßstrecke bildenden, an einen Empfänger für Torsionsschwingunge angeschlossenen, rohrförmigen, ferromagnetischen Wellenleiter, aus einer von einem Stromirnpulsgeber gespeisten elektrischen Lei¬ tung innerhalb des rohrförmigen Wellenleiters, aus entlang de Wellenleiters auf dessen Außenseite verstellbaren Lagegebern mit zum Wellenleiter radialen Magnete und aus einer Auswerteschaltun zur Bestimmung der Meßlage der Lagegeber über die Zeitdi feren zwischen den gesendeten Stromimpulsen und den empfangenen Torsi- onsschwingungen.

Bei bekannten Meßvorπchtungen αieser Art weisen die Lagegebe permanente Stabmagnete auf, die bezüglich des rohrförmigen el lenleiters radial in den Wellenleiter koaxial umschließenden Trä¬ gerringen angeordnet sind, so daß das Magnetfeld des Stromimpul¬ ses, der entlang der elektrischen Leitung innerhalb des Wellenlei ters verläuft, im Bereich der Lagegeber durch deren permanent Magnetfelder verformt wird. Diese Magnetfeldverformung beding ein Torsionsmoment auf den Wellenleiter, das zu einer vom Lagege ber ausgehenden, sich entlang des Wellenleiters ortpflanzende Torsionsschwingung führt, die über einen geeigneten Empfänger er¬ faßt werden kann. Da sowohl die Geschwindigkeit des Stromimpulse entlang der elektrischen Leitung als auch die Fortpflanzungsge schwindigkeit der Torsionsschwingungen bekannt sind, kann aus de Zeitdifferenz zwischen den gesendeten Stromimpulsen und den emp fangenen Torsionsschwingungen, die im Bereich der jeweiligen La¬ gegeber durch mangestrostπktive Kräfte ausgelöst werden, di Lage der Lagegeber auf dem eine Meßstrecke bildenden Wellenleite

mit hoher Genauigkeit bestimmt werden, wobei longituomale Schwin gungen die Messung nicht beeinträchtigen können, weil nur die Tor sionsschwingungen des Wellenleiters zur Lagebestimmung ausgewer¬ tet werden.

Werden mehrere Lagegeber zur Erfassung mehrerer Positionen entlan der vorgegebenen Meßstrecke eingesetzt, so ergibt sich allerdings die Schwierigkeit, daß mit einem der ring örmigen, den Wellenlei¬ ter umschließenden Lagegeber nur eine Meßstrecke zwischen den bei seits benachbarten Lagegebern erfaßt werden kann. Diese Meßstreck verkürzt sich außerdem um einen Schutzabstand zwischen unmittel¬ bar benachbarten Lagegebern, der notwendig ist, um eine gegensei¬ tige Beeinflussung der permanenten Magnetfelder der Lagegeber aus schließen zu können.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Lagemessung der eingangs geschilderten Art mit einfachen Mit¬ teln so zu verbessern, daß die einzelnen Lagegeber voneinander unabhängig über die gesamte Meßstrecke frei verstellt werden kön- nen, ohne eine gegenseitige Beeinflussung der Magnetfelder der Lagegeber befürchten zu müssen, und zwar unabhängig vom gegensei¬ tigen axialen Abstand der Lagegeber.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß die Lagege- ber, die als Elektromagnete ausgebildete, je für sich wahlweise erregbare Magnete aufweisen, die über den Lmfang des Wellenlei¬ ters verteilt angeordnet und entlang von zum Wellenleiter paral¬ lelen Führungen voneinander unabhängig verstellbar sind.

Aufgrund der Verteilung der Lagegeber über den Umfang des Wellen¬ leiters können die Lagegeber entlang der ihnen zugeordneten Füh¬ rungen aneinander vorbei über die gesamte durch den Wellenleiter gebildete Meßstrecke verstellt werden, so daß durch diese Anord¬ nung jegliche Beschränkung hinsichtlich der EmzelverStellung der Lagegeber entfällt. Die Ausbildung der Magnete der Lagegeber als e für sich wahlweise erregbare Elektromagnete erlaubt eine zeit-

lieh gestaffelte Erregung zumindest der in einem gegenseitige magnetischen Einflußbereich beiinolichen Lagegeber, so daß Meß fehler durch eine gegenseitige Beeinflussung der einzelnen Lage geber ausgeschlossen werden können. Es ist daher möglich, di Lage von Lagegebern genau zu erfassen, deren Lagen sich lediglic um den kleinsten erfaßbaren Längenmeßwert unterscheiden.

Um konstruktiv einfache Verhältnisse zu schaffen, können die Lag geber in einem den Wellenleiter koaxial umschließenden, rohrför migen Gehäuse verschiebbar geführt sein. Da die Auflösung gat tungsgemäßer Lagemeßvorrichtungen sehr hoch ist, sollen die Lage geber möglichst spielfrei geführt werden, damit die Meßergebniss nicht durch Führungsspiele beeinträchtigt werden können. Zu die sem Zweck können die Führungen aus radial gegen den Wellenleite vorragenden Trennwänden des rohrförmigen Gehäuses bestehen, zwi schen denen die keilförmig ausgebildeten Lagegeber gelagert sind. Die radial vorragenden Trennwände bilden im Querschnitt keilför mige Führungen, die entsprechend keilförmig ausgebildete Lagege ber spielfrei aufnehmen können, insbesondere wenn zwischen de keilförmigen Lagegebern und dem Mantel des rohrförmigen Gehäuse Druckfeoern vorgesehen sind, mit deren Hilfe die Lagegeber in de keilförmigen Führungsspalt gedrückt werden.

Eine andere Maßnahme, Führungsspiele zu vermeiden, besteht darin, die Lagegeber gegen die Kraft von Rückstellfedern entlang de Führungen zu verstellen. Die axiale Vorspannung durch die Rück stellfedern schließt vor allem axiale Führungsspiele aus.

Werden die Lagegeber mit Magneten ausgerüstet, die einen Eisen kern aufweisen, was im allgemeinen wegen der besseren Bündelun des Magnetfeldes im Bereich des Wellenleiters der Fall sein wird, so kann die Gefahr auftreten, daß bei einer in axialer Richtun des Wellenleiters einander überlappenden Lage zweier Lagegebe trotz der Erregung nur eines Lagegebers das wirksame Magnetfel durch den Eisenkern des anderen Lagegebers gestört wird. Um ein solche gegenseitige Beeinflussung mit Sicherheit auszuschließen,

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können die Lagegeber gegenüber den in Umfangsπchtung des Wellen¬ leiters benachbarten Lagegebern magnetisch abgeschirmt sein. Die magnetischen Abschirmungen schließen eine solche gegenseitige magnetische Beeinflussung der Lagegeber mit Sicherheit aus. Der Vorteil, die Abschirmung an den Lagegebern selbst vorzusehen, ist darin zu sehen, daß die magnetische Abschirmung auf die axiale Ersτreckung der Lagegeber beschränkt werden kann, so daß sich über den Stellweg reichende Abschirmwände erübrigen.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dar¬ gestellt. Es zeigen

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Lagemessung entlang einer vorgegebenen Meßstrecke in einem schematischen Axial schnitt und Fig. 2 einen achsnormalen Schnitt durch die Vorrichtung nach der Linie II-II der Fig. 1.

Die dargestellte Vorrichtung zur Lagemessung weist einen Meßkopf 1 auf, an den ein rohrförmiger , ferromagnetischer Wellenleiter 2 angeschlossen ist, der eine elektrische Leitung 3 koaxial um¬ schließt, die an einen im Meßkopf 1 untergebrachten Stromimpuls¬ geber angeschlossen ist. Der Wellenleiter 2, der üblicherweise in einem Schutzrohr untergebracht ist, das aus Übersichtlichkeits- gründen nicht dargestellt wurde, wird von einem rohrförmigen Ge- häuse aufgenommen, das gegen den Wellenleiter 2 vorragende Trennwände 5 aulweist, die paarweise zum Wellenleiter 2 parallele Führungen 6 für entlang des Wellenleiters 2 verschiebbare Lagege¬ ber 7 bilden. Diese Lagegeber 7 weisen einen keilförmigen Träger¬ körper 8 für je einen radial zum Wellenleiter 2 ausgerichteten Elektromagnet 9 auf, der mit einem Eisenkern 10 versehen ist. Die keilförmigen Trägerkörper 8 können mit Hilfe von Stelltrieben 11 entlang der Führungen 6 verschoben werden, und zwar gegen die Kraft von Rückstellfedern 12, die sich auf der einen den Meßkopf 1 tragenden Stirnwand 13 des Gehäuses ^' abstützen und als Schrau- benfedern ausgebildet sind, die innerhalb der sich zwischen den Trennwänden 5 ergebenden Führungskanäle parallel zum Wellenleiter

2 verlaufen. Da zusätzlich die Trägerkörper 8 der Lagegeber über Federn 1 radial einwärts in die keilförmigen Führungen gedrückt werden, ergibt sich für die Lagegeber 7 eine spielfrei Verstellung über die Stelltriebe 11, die unterschiedlich ausge bildet sein können. In der Fig. 1 ist beispielsweise ein Antrie über ein in eine Zahnstange 15 eingreifendes Ritzel 16 strich punktiert angedeutet. Es ist aber selbstverständlich auch jede andere Antrieb möglich. Es muß lediglich für eine geeignete An triebsverbindung zwischen dem Konstruktionsteil, dessen Lage be- stimmt werden soll, und dem diesem Konstruktionsteil zugeordnete Lagegeber 7 gesorgt werden.

Zur Messung der Lage eines Lagegebers 7 gegenüber dem eine Me߬ strecke bildenden Wellenleiter 2 wird der Elektromagnet 9 diese Lagegebers 7 über eine strichpunktiert angedeutete Erregerlei¬ tung 17 erregt und die elektrische Leitung 3 innerhalb des Wel¬ lenleiters über den Stromimpulsgeber des Meßkopfes 1 mit einem entsprechenden elektrischen Stromimpuls beau schlagt. Das magne¬ tische Feld dieses Stromimpulses, der in der elektrischen Leitun den Wellenleiter 2 entlangläu t, wird im Bereich des erregte Lagegebers 7 deformiert, wobei die auftretenden magnetostriktive Kräfte ein Torsionsmoment auf den Wellenleiter 2 ausüben. Die aufgrund dieses impulsartigen Torsionsmomentes ausgelösten Tor¬ sionsschwingungen des Wellenleiters 2 laufen entlang des Wellen- leiters 2 zurück zum Meßkopf 1, der einen entsprechenden Empfän¬ ger für diese TorsionsSchwingungen umfaßt. In einer vorzugsweis ebenfalls innerhalb des Meßkopfes 1 vorgesehenen Auswerteschal¬ tung kann die Zeitdi ferenz zwischen den gesendeten Stromimpulse und den empfangenen Torsionsschwingungen bestimmt und an Hand der bekannten Geschwindigkeit des Stromimpulses und der Fortpflan¬ zungsgeschwindigkeit der Torsionsschwingungen auf die jeweilige Lage des Lagegebers 7 geschlossen werden.

Die Verteilung der Lagegeber 7 über den Umfangs des Wellenleiter 2 erlaubt eine voneinander unaghangige Verstellung der Lagegeber über die gesamte, durch den Wellenleiter 2 gegebene Meßstrecke,

weil die Lagegeber ja in axialer Richtung aneinander vorbeibewegt werden können. Die zeitlich gestaffelte Erregung der Elektromag¬ nete 9 der Lagegeber 7 verhindert dabei eine gegenseitige Beein¬ flussung der Magnetfelder der Lagegeber 7, insbesondere wenn die den Trennwänden 5 zugekehrten Seiten der keilförmigen Tragkörper 8 m t einer magnetischen Abschirmung versehen sind.

Wie dem Aus ührungsbeispiel entnommen werden kann, weisen die Magnetspulen eine kegelförmige Form auf, was eine vorteilhafte Rau ausnützung erlaubt. Die Ausbildung der Magnetspulen als Ke¬ gelspulen ist jedoch keineswegs zwingend erforderlich.