CH251155A - Einrichtung zur Erfassung der Exzentrizität ummantelter Metallstäbe und Drähte in bezug auf die Ummantelung. - Google Patents

Description

  
 



  Einrichtung zur Erfassung der Exzentrizität ummantelter Metallstäbe und Drähte in bezug auf die Ummantelung.



   In der Technik kann die genaue Kenntnis der Lage eines ummantelten Stabes oder Drahtes in seiner Ummantelung von grosser Wichtigkeit sein, so zum Beispiel bei der Umhüllung von elektrischen Drähten mit Isoliermaterial oder bei der Ummantelung von Schweisselektroden mit dem FlussmitteI, indem eine exzentrische Lage des Stabes oder Drahtes in bezug auf den Mantel eine   lmer-    wünschte, ungleichmässige Stärke der Ummantelung zur Folge hat. Es ist insbesondere wichtig, eine einfache Methode zu besitzen, die während der Fabrikation von isolierten Drähten, von ummantelten   Schweisselektro-    den usw. laufend die Erfassung der Exzentrizität des ummantelten Kernes in bezug auf die Ummantelung gestattet.



   Die vorliegende Erfindung besteht aus einer Einrichtung, mit deren Hilfe man diese Prüfung laufend vornehmen kann. Die Erwindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem den Prüfling   umschliessen-    den Prüfkopf mit Wechselstrom zu beschikkende Spulen angeordnet sind, deren elektrische Impedanz durch den   Kern    des ummantelten Prüflings beeinflusst wird und die in eine Brückenschaltung eingeschaltet sind, welche bei zentraler Lage des Kernes im Gleichgewicht ist.



   Für die Prüfung wird der ummantelte Stab oder Draht, auch kurz Prüfling genannt, zweckmässigerweise durch eine der äussern Form des Stabes oder Drahtes mit wenig Spiel angepasste Öffnung des Prüfkopfes hindurchgeschoben. Eine allfällige exzen  tische    Lage des ummantelten Kernes in bezug auf die Ummantelung hat demnach eine entsprechende exzentrische Lage des Kernes in der Öffnung des Prüfkopfes zur Folge.



  Durch diese Exzentrizität wird eine elektrische Schaltung in der Weise beeinflusst, dass die Exzentrizität beispielsweise an einem Anzeigeinstrument abgelesen werden kann.



  Es ist auch möglich, die Schaltung mit   einem    Relais auszurüsten, welches beim   t erschreiten    einer bestimmten maximalen Exzentrizität während der Fabrikation ein akustisches oder optisches Alarmsignal auslöst oder auch beispielsweise den Fabrika  tionsvorgang    zwecks Vermeidung von Ausschussware korrigierend beeinflusst oder stoppt.    aDie    Abweichungen lassen sich auch mit einem schreibenden Instrument laufend registrieren, womit eine nachträgliche   Kontrolle    der Fabrikation ermöglicht wird.



   Es besteht die Möglichkeit, die Brückenschaltung eine oder mehrphasig auszubilden, wobei die Speisung der Brückenschaltung aus dem   Kraftnetz    oder aus besonders bereitgestellten rotierenden Generatoren oder Röhrengeneratoren erfolgen kann.



   Nach der Art der Brückenschaltung richtet sich die Zahl und die Anordnung der Spulen des Prüfkopfes. Die Beeinflussung der elektrischen Impedanz dieser Spulen er  folgt je nach dem   Kerumaterial    auf physikalisch verschiedene Art. Besteht der um  mantelte    Stab oder Draht aus einem ferromagnetischen Material, so wird durch eine Änderung der Lage des magnetischen Kernes gegenüber den Prüfspulen hauptsächlich deren Induktivität, das heisst deren Blind   widerstand verändert. Ist der : Kern jedoch    nicht ferromagnetisch, so muss die Arbeitsfrequenz der Brückenschaltung so hoch gewählt werden, dass   im-Kern    eine starke Wir  beistrombildung    eintritt.

   Bei einer   Lagen-    änderung des Kernes in bezug auf die Prüf   spulen erfolgt in diesem Falle zur je Haupt-    sache eine Änderung des Wirkwiderstandes der Spulen.



   Besondere Aufmerksamkeit ist der Ausbildung der Öffnung des Prüfkopfes zuzuwenden, durch die das zu prüfende Material dauernd geschoben wird. Zweckmässigerweise wird man diese Öffnung, die den Prüfling mit wenig Spiel umschliessen muss, in einem rohrförmigen Körper vorsehen, der aus einem sehr harten und verschleissfesten   Ma-       terial besteht, z. B. künstlichem : Korund.   



  Durch diese Massnahme kann eine allzu rasche Abnützung der Öffnung und damit verbundene unzulässige Vergrösserung des Spiels zwischen Prüfling und Führungsöffnung vermieden werden, Das Material des Führungskörpers ist ferner vorteilhaft nicht ferromagnetisch und besitzt keine oder nur geringe elektrische Leitfähigkeit, um dadurch die Arbeitsweise des Prüfkopfes möglichst wenig zu beeinflussen.



   Die Fig. 1 bis 4 zeigen zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes, Dabei stellt Fig. 1 eine einphasige Brückenschaltung dar,   deren Brückenzweige    als Prüfspulen ausgebildet sind. Der zu dieser Schaltung gehörige Prüfkopf ist in Fig. 2 dargestellt, Die Fig. 3 und 4 zeigen eine dreiphasige Brückenschaltung mit dem zugehörigen Prüfkopf. In der Fig. 1 sind mit 1 bis 4 als Brückenschaltung angeordnete Prüfspulen bezeichnet, die von der   Wechselstromquelle    5 gespeist   werden.    In die Brüekendiagonale ist ein anzeigendes oder registrieren des Instrument 6 eingeschaltet. Ausser diesem Instrument kann eine Alarmeinrichtung oder son  steige, e, irgendeine Funktion auslösende Ein-    richtung vorgesehen werden.

   Bei geringer   lJeistungsabgabe    der Brückenschaltung in der    Brückendiagonale wird man ; zweckmässiger-    weise für die Anzeige Röhrenvoltmeter und zur Betätigung der genannten Einrichtungen empfindliche   Relaissehaltungen    oder Röhrenverstärker vorsehen.



   Der zu dieser Schaltung gehörige Prüf  Iiopf    ist in der Fig. 2 zur   Dar, stellung    gebracht. Dabei sind die Prüfspulen wie in der Fig. 1 mit den Ziffern 1 bis 4 versehen   wor-      den. l Mit 7 ist der Kern und mit 8 der Man-    tel des Prüflings bezeiehnet. Der Prüfling wird bei der Messung durch einen rohrförmigen, aus hartem,   verschleissfes tem Material    bestehenden Führungskörper 9 geschoben, der den Prüfling mit wenig Spiel umschliesst.



  Die Prüfspulen können Luftspulen sein oder auf   Spulenlierne    10 gewickelt sein, die je   nach    der verwendeten Prüffrequenz und der erwünschten Wirkung entweder einfach aus Isoliermaterial oder aus einem magnetischen Material, wie   lameiliertes    Eisen, oder aus Hochfrequenzpulvereisen (Massekerne) bestehen können.



   Die ganze   Einriehtung    funktioniert folgendermassen: Es ist ohne nähere Begründung ersichtlich, dass bei zentrischer Lage des Kernes des Prüflings die Impedanzen aller vier Prüfspulen gleich gross sind und die Brückenschaltung sich damit im Gleichgewicht befindet. Der in der Brückendiagonale angeordnete Indikator 6 spricht in diesem Fall nicht an. Bei einer Exzentrizität des   Kernes    werden die Impedanzen der Prüfspulen jedoch verschieden beeinflusst, womit die Brückenschaltung aus dem Gleichgewicht gerät und der Indikator 6 anspricht.

   Es ist offensichtlich, dass dies nur dann eintritt,   wen    der   Rern    7 aus einem ferromagnetischen Material oder mindestens elektrisch gut leitendem Stoff besteht und die magnetischen bezw.   elektrizitätsleitenden    Material    eigenschaften des Mantels s gegenüber denen    des   Kernes    stark zurücktreten, so dass die    magnetischen : Kraftfelder der Prüfspulen    durch den Mantel 8 ungeschwächt oder nur wenig geschwächt bis zum   Kern    vordringen können.

   So wird zum Beispiel im Falle eines ferromagnetischen Kernes durch eine Exzen  tnzität    des   Kernes    nach rechts die Induktivität der Spule 4 erhöht, diejenige der Spule 2 verkleinert, während die Spulen 1 und 3 keine wesentliche Beeinflussung erfahren. Aus dem Schaltungsbild der Fig. 1 ist ohne weiteres ersichtlich, dass die Brückenschaltung in diesem Fall aus dem Gleich: gewicht gerät. Fällt jedoch die Exzentrizität in die Winkelhalbierende der Spulenachsen 1 und 2 bezw. 3 und 4, so werden die Impedanzen der Spulen 1 und 2 bezw. 3 und 4 im gleichen Sinn und in der gleichen Stärke ver ändert, und die Brückenschaltung bleibt im Gleichgewicht. Eine Exzentrizität in Rich tung dieser Winkelhalbierenden ist somit nicht wahrnehmbar,   wenn    nicht besondere
Vorkehrungen getroffen werden.

   Eine solche   Verkehr    besteht darin, entweder den Prüfling oder den Prüfkopf während der Messung um die Längsachse des Prüflings zu dre   hen, wodurch eine allfällige e Exzentrizität,    trotz Vorhandensein der neutralen Achse, in    jedem Fall entdeckt wird. : Eine andere Mass-    nahme zur Unschädlichmachung der neutra len Achse eines Prüfkopfes kann darin bestehen, dass zwei Prüfköpfe mit der zugehörigen Schaltung, also zwei vollständig getrennte, gleichartige   Messsysterbe    hintereinander gesetzt werden, wobei die neutralen Achsen der beiden Prüfköpfe senkrecht zuein ander stehen.



   In der Fig. 3 ist eine dreiphasige Brükkenschaltung und in   Fig. 4    der zugehörige Prüfkopf dargestellt. Diese Anordnung weist den Nachteil des Vorhandenseins einer neutralen Achse nicht auf. Bei dieser Einrichtung speist ein Dreiphasengenerator 11 einen mit drei in Stern geschalteten Prüfspulen 12, 13, 14 versehenen Prüfkopf nach Fig. 4, in welchem der Kern des Prüflings, sein Mantel, der Führungskörper und der in diesem   beispiels    gemeinsame   Prüfspulenkern mit    den gleichen Ziffern wie die entsprechenden Teile in Fig. 2 versehen sind.



   Bei vollkommener Zentrizität des Prüflings ist das durch die drei Prüfspulen gebildete dreiphasige Belastungssystem symmetrisch, so dass sein Sternpunkt in jedem Zeitpunkt das gleiche Potential wie das äussere, die   Priifspulen    speisende Dreiphasensystem   besitzt.    Ein zwischen diese beiden   Sternpunkte    geschaltetes Instrument 15 zeigt In diesem Falle keinen Ausschlag. In der Fig. 3 ist der Sternpunkt des speisenden Dreiphasensystems künstlich durch die drei gleichen Widerstände 16, 17 und 18, die auch als beliebige, aber unter sich gleiche Impedanzen ausgebildet sein können, hergestellt worden. An die Stelle dieses künstlich hergestellten   Sternpunktes    kann auch der   Stern-    punkt des Generators 11 treten.

   Um kleine Ungleichmässigkeiten der   Dreiphasensysteme    ausgleichen zu können, werden die Widerstände 16, 17 und 18 in vorteilhafter Weise in geringen Grenzen veränderbar ausgebildet, womit durch Einstellen dieser Widerstände die dreiphasige Brückenschaltung in jedem Fall vollkommen ins Gleichgewicht gebracht werden kann. Tritt bei der   besekriebenen    Einrichtung eine Exzentrizität nach einer beliebigen Richtung des   E;ernes    7 des Prüflings auf, so wird der   Sternpuukt    des   Prilf-    spulensystems der Grösse und Richtung der Exzentrizität entsprechend verlagert, die Dreiphasenbrücke wird dadurch aus   dem    Gleichgewicht gebracht und das in der Brücken diagonale angeordnete Instrument 15 schlägt aus.

   Das Instrument 15 kann auf die Exzentrizität des   Kernes    geeicht sein, so dass die Einrichtung eine direkte Erfassung der Exzentrizität erlaubt.



   Es ist selbstverständlich, dass die Querschnittsform des Prüflings nicht, wie dargestellt, nur rund sein darf. Beim Prüfkopf nach Fig. 2 lässt sich bei entsprechender Ausbildung des   Führungskotrpers    auch eine quadratisehe oder achteckige und beim   Prüf-    kopf nach   Fig.    4 eine drei- oder sechskantige Querschnittsform des Prüflings   verwenden,     ohne dass damit die Symmetrie der Anordnung gestört wird.



   Um die Pole der Spulenkerne 10 möglichst nahe an den Prüfling heranzubringen und damit die Empfindlichkeit der Einrichtung zu erhöhen, kann die Wand des   Fith-    rungskörpers 9 Öffnungen aufweisen, in welche die Pole der Spulenkerne hineinragen und dadurch in unmittelbare Nähe des Prüflings gelangen. Das gleiche Ergebnis erreicht man mit einem Führungskörper, der lediglich aus zwischen den Polen der Prüfspulen lie   genden : Führungsschienen besteht. Bei dieser    ausführungsform des   Fünrungskörpers      ist    es möglich, als Baumaterial für den Führungskörper einen beliebigen Stoff zu wählen, z. B. gehärteten Stahl.



      PBTENTBNSPRUCH :   
Einrichtung zur Erfassung der Exzentrizität ummantelter Metallstäbe und Drähte in bezug auf die Ummantelung, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem den Prüfling umschliessenden Prüfkopf mit Wechselstrom zu beschickende Spulen angeordnet sind, deren elektrische Impedanz durch den   Kern    des ummantelten Prüflings beeinflusst wird und die in eine Brückenschaltung eingeschaltet sind, welche bei zentraler Lage des   Kernes    im Prüfkopf im Gleichgewicht ist.   

Claims (1)

1. UNTERANSPRtCHE: 1. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Brückenschaltung einphasig ausgebildet ist.

   2. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Brückenschaltung mehrphasig ausgebildet ist.

   3. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass alle vier Brückenzweige der Brückenschaltung im Prüfkopf untergebracht sind.

   4. Einrichtung nach. Patentanspruch und Unteranspruch¯ 2, dadurch gekennzeichnet, dass die eine einen Sternpunkt besitzende Hälfte der Brückenzweige im Prüfkopf untergebracht ist und die andere, zur Herstel- lung eines zweiten Sternpunktes und zum Anschluss des Brückeninstrumentes benötigte, aus Impedanzen aufgebaute Hälfte der Brük kenzweige ausserhalb des Prüfkopfes angeordnet ist.

   5. Einrichtung nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfkopf drehbar angeordnet ist.

   6. Einrichtung nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum Drehen des Prüflings während der Prüfung vorhanden sind 7. Einrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Prüfköpfe mit um 90 Winkelgrade gegeneinander versetzten neutralen Achsen vorhanden sind, wobei in jedem der Prüfköpfe die vier Zweige einer Brücke untergebracht sind.

   8. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungskör- per aus einem unmagnetischen Isoliermaterial besteht.

   9. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungskör- per Öffnungen aufweist, in welche die Pole der Prüfspulen hineinragen.

   10. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne Brückenzweige zwecks Abgleich der Brückenschaltung veränderbar ausgebildet sind.

   11. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass an die Brücken- diagonale Röhrenverstärker angeschlossen sind.

   12. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass an die Brückendiagonale optische Signaleinrichtungen angeschlossen sind..

   13. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass an die Brückendiagonale akustische Signaleinrichtungen angeschlossen sind.

   14. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass an die Brücken diagonale Relaissehaltungen angeschlossen sind.

   15. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass an die Brückendiagonale registrierende Instrumente angeschlossen sind.

   16. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass in der Brückendiagonale ein Instrument liegt, das auf die Exzentrizität des Kernes des Prüflings geeicht ist.

   17. Einrichtung nach Patentanspruch und tjnteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Instrumente und Apparate der Brükkendiagonale zwischen Sternpunkt des Prüfkopfes und Sternpunkt des Mehrphasengenerators geschaltet sind.

   18. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfspulen als Luftspulen ausgebildet sind.

   19. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenkerne der Prüfspulen aus Eisenblech bestehen.

   20. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Spulenkerne der Prüfspulen aus magnetischem Hochfre quenzmaterial bestehen.