CH664217A5

CH664217A5 - Verfahren zur bestimmung des durchmessers eines drahtes.

Info

Publication number: CH664217A5
Application number: CH298384A
Authority: CH
Inventors: Mikhail Mikhailovich Gorbov; Mikhail Grigorievich Strunsky; Valentin Ivanovich Gorshenev
Original assignee: Barnaulskij Ok B Avtomatiki
Priority date: 1984-06-29
Filing date: 1984-06-20
Publication date: 1988-02-15
Also published as: DE3427351A1; FR2566894B1; DE3427351C2; FR2566894A1

Description

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PATENTANSPRUCH Verfahren zur Bestimmung des Durchmessers eines Drahtes, bestehend darin, dass zwischen zwei gleichen elektrisch verbundenen Elektroden (1 und 2) eines Wandlers symmetrisch zu ihnen der zu messende Draht (8) angeordnet wird, der mit diesen einen Kondensator bildet, der seinerseits mit der Sekundärwicklung eines Transformators (5) einen Brückenzweig bildet, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Anordnung des zu messenden Drahtes (8) zwischen den Elektroden ( 1 und 2) des Wandlers zwischen diesen Elektroden ( 1 und 2) symmetrisch zu ihnen ein Vergleichsdraht (7) vorgegebenen Durchmessers angeordnet wird, der mit diesen einen Kondensator bildet, und dass die Brücke abgeglichen wird, worauf nach der Anordnung des zu messenden Drahtes (8) zwischen den Elektroden (1 und 2) des Wandlers die Brücke durch Verschiebung der Elektroden (1 und 2) des Wandlers oder durch Verschiebung der einen (1) der Elektroden des Wandlers und des zu messenden Drahtes (8) erneut abgeglichen und nach dem Elektrodenabstand der Durchmesser des zu messenden Drahtes (8) bewertet wird.

BESCHREIBUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Bestimmung des Durchmessers eines Drahtes gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches.

Die Erfindung kann unter Laborbedingungen zur Kontrolle des Drahtdurchmessers und in den Industriezweigen, wie sie beispielsweise Hütten-, Funk-, elektronische Industrie sind, zur Bestimmung des Durchmessers eines Drahtes bei dessen Herstellung verwendet werden.

Zur Zeit wird ein Drahtdurchmesser, beginnend bei einigen wenigen [j.m, in einem Gewichtsverfahren gemessen, das darin besteht, dass ein bestimmtes Drahtstück genommen und mittels einer Torsionswaage gewogen wird, worauf, vorausgesetzt, dass die spezifische Masse des Materials bekannt ist, der Durchmesser des genannten Drahtstücks ermittelt wird.

Beginnend bei 300 Jim und mehr wird der Drahtdurchmesser mit einem Kontaktverfahren mit Hilfe von Optika-toren, Mikrokatoren und Mikrometern bestimmt. Bei der Ermittlung des Drahtdurchmessers im Gewichtsverfahren wird die Kenntnis der spezifischen Masse des Materials vorausgesetzt, die gegenwärtig nur bei Blöcken bzw. Barren bestimmt wird, was der Dichte des Materials des Drahtes nicht entspricht.

Bei der Messung im Kontaktverfahren kann die Messung mit einem Fehler von ca. 0,05 p,m vorgenommen werden, wobei der zu messende Draht eine Verformung erleidet, die praktisch nicht zu erfassen ist.

Es ist ein kapazitives Verfahren zur Feuchtigkeitsmessung bei einem Blechmaterial nach dessen Dielektrizitätskonstante bekannt, das darin besteht, dass die Kapazität eines in Form eines Plattenkondensators ausgeführten Wandlers mit einem zwischen dessen Elektroden angeordneten Prüfling aus Blechmaterial gemessen wird, worauf der Prüfling entfernt und die eine Elektrode des Wandlers an die andere angenähert wird, bis ein Wert der Anfangskapazität erreicht worden ist, der dem Kapazitätswert des Wandlers mit dem Prüfling gleich ist, während nach dem Abstand zwischen den Elektroden die Feuchtigkeit des zu messenden Materials (s.z.B. M.A. Berliner «Feuchtigkeitsmessung», Moskau, Verlag «Energija», 1973, S. 86) beurteilt wird.

Dieses Verfahren kann auch zur Bestimmung des Drahtdurchmessers verwendet werden. Falls das genannte Verfahren zur Bestimmung des Durchmessers eines Drahtes angewendet wird, entsteht ein erheblicher Fehler in den Messungen wegen eines grossen Anfangskapazitätswertes des Wandlers; es tritt auch eine Nichtlinearität in der aufzunehmenden Kennlinie des Wandlers auf, die eine niedrige Messgenauigkeit bei der Bestimmung des Drahtdurchmessers verursacht.

Es ist auch ein Verfahren zur Bestimmung des Durchmessers von Walzmaterial bekannt, das in einem Vergleich von Teilkapazitäten des zwischen den Elektroden des Wandlers liegenden Walzmaterials mit einer Primärkapazität des genannten Wandlers (s. z.B. die DL-PS 32 032, Klasse 42 b 12/03) besteht.

Das genannte Verfahren kann auch zur Bestimmung des Durchmessers eines Drahtes herangezogen werden. In diesem Fall entsteht aber ein erheblicher Fehler in den Messungen, der durch die Notwendigkeit, die Kapazität des Wandlers zu messen, bedingt ist; es tritt auch eine Nichtlinearität in der aufzunehmenden Kennlinie des Wandlers auf, die eine niedrige Messgenauigkeit bei der Bestimmung des Drahtdurchmessers verursacht.

Es wurde ein Verfahren zur Bestimmung des Durchmessers eines Drahtes vorgeschlagen, das darin besteht, dass zwischen zwei gleichen elektrisch verbundenen Elektroden eines Wandlers symmetrisch zu ihnen ein zu messender Draht angeordnet wird, der mit diesen einen Kondensator bildet, der seinerseits mit der Sekundärwicklung eines Transformators einen Brückenzweig bildet, und nach einem der Brückenparameter der Drahtdurchmesser (s. beispielsweise das Sammelwerk «Messungen, Überwachung, Automatisierung», Moskau, 1978, H. 3, S. 19 bis 24, A.L. Groholskii, M.M. Gorbov, M.G. Strunskii, V.K. Fedotov «Moderne Mittel zur Bestimmung von Quermassen elektrisch leitender Fäden») bewertet wird.

Bei Verwendung des genannten Verfahrens entsteht ein erheblicher Fehler bei der Bestimmung des Drahtdurchmessers, der durch die Notwendigkeit, die Kapazität des Wandlers zu messen, bedingt ist; es tritt auch eine Nichtlinearität in der aufzunehmenden Kennlinie des Wandlers auf, die eine niedrige Messgenauigkeit bei der Bestimmung des Drahtdurchmessers verursacht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bestimmung des Durchmessers eines Drahtes zu entwik-keln, bei dem die Brücke in der Weise abgeglichen wird, dass es möglich wird, die Messgenauigkeit bei der Bestimmung des Drahtdurchmessers zu erhöhen und eine lineare Kennlinie zur Umwandlung der zu messenden Kapazität eines Kondensators in den Wert des Drahtdurchmessers zu zielen.

Dies wird dadurch erreicht, dass in dem vorgeschlagenen Verfahren die im Kennzeichen des Patentanspruches definierten Schritte durchgeführt werden.

Das erfindungsgemässe Verfahren gestattet es, die Messgenauigkeit bei der Bestimmung des Drahtdurchmessers zu erhöhen und die Qualität des hergestellten Drahtes zu verbessern.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigelegte Zeichnung näher erläutert, in der eine elektrische Prinzipschaltung der Einrichtung zur Bestimmung des Durchmessers eines Drahtes dargestellt ist, die das erfindungsgemässe Verfahren zur Bestimmung des Durchmessers eines Drahtes realisiert.

Diese Einrichtung enthält zwei gleiche elektrisch verbundene Elektroden 1 und 2 eines Wandlers, von denen die eine Elektrode 2 mit einem Nullindikator 3 und mit einem Abstimmkondensator 4 verbunden ist, die ihrerseits mit der Sekundärwicklung des Transformators 5 gekoppelt sind, dessen Primärwicklung mit einem Generator 6 in Verbindung steht.

2

s

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

Zwischen den Elektroden 1 und 2 werden ein mit der Sekundärwicklung des Transformators 5 elektrisch verbundener kalibrierter Messdraht 7 vorgegebenen Durchmessers oder ein zu messender Draht 8 angeordnet, der schematisch in der Zeichnung gestrichelt angedeutet und mit der Sekundärwicklung des Transformators 5 auch elektrisch verbunden ist.

Es wird also eine Brücke gebildet, als deren einer Brük-kenzweig die zusammen mit dem Vergleichsdraht 7 oder dem zu messenden Draht 8 einen Kondensator bildenden Elektroden 1 und 2 des Wandlers und die Sekundärwicklung des Transformators 5 und als deren anderer Brückenzweig der Abstimmkondensator 4 und die Sekundärwicklung des Transformators 5 dienen, während als Diagonalzweig der Nullindikator 3 dient.

Das Verfahren besteht darin, dass ein Vergleichsdraht 7 vorgegebenen Durchmessers genommen und zwischen den Elektroden 1 und 2 des Wandlers symmetrisch angeordnet wird, so dass er mit den letzteren einen Kondensator bildet. Dann wird die Brücke durch den Abstimmkondensator 4 abgeglichen. Nachher wird zwischen den gleichen Elektroden 1 und 2 ein zu messender Draht 8 symmetrisch angeordnet, der mit diesen einen Kondensator bildet. Die Brücke wird durch Verschiebung der Elektroden 1 und 2 des Wandlers erneut abgeglichen, und nach dem Abstand zwischen den Elektroden 1 und 2 wird der Durchmesser des zu messenden Drahtes 8 bewertet.

Nach der anderen Ausführungsform des vorgeschlagenen Verfahrens wird die Brücke durch Verschiebung der einen der Elektroden des Wandlers, beispielsweise der Elektrode 1, und des zu messenden Drahtes 8 abgeglichen, und nach demselben Elektrodenabstand wird der Durchmesser des zu messenden Drahtes 8 bewertet.

Es wird nun näher auf das vorgeschlagene Verfahren eingegangen.

Bei der Anordnung des Vergleichsdrahtes 7 ergibt sich die Kapazität des Kondensators zu:

2m

Ci —

In — 21i/2n

71

wobei e - eine Dielektrizitätskonstante,

21i - den Abstand zwischen den Elektroden 1 und 2 des Wandlers,

2ri - den Durchmesser des Vergleichsdrahtes 7 bezeichnet.

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Nachdem die Brücke abgeglichen und der zu messende Draht 8 im Wandler angeordnet worden ist, wird die Kapazität des Kondensators durch die Beziehung ausgedrückt:

2 TIE

In — 2k/2n 7t wobei e - eine Dielektrizitätskonstante,

2h - den Abstand zwischen den Elektroden 1 und 2 des Wandlers,

2n - den Durchmesser des zu messenden Drahtes 8, bezeichnet.

Die Brücke wird durch Verschiebung der Elektroden 1 und 2 des Wandlers oder durch Verschiebung der Elektroden 1 des Wandlers und des zu messenden Drahtes 8 erneut abgeglichen, bis Ci = C2 geworden ist, worauf der Durchmesser des Drahtes 8 nach dem Abstand zwischen den Elektroden 1 und 2 gemäss dem Ausdruck ermittelt wird.

Das vorgeschlagene Verfahren zur Bestimmung des Durchmessers eines Drahtes gestattet es, die Messgenauigkeit bei der Bestimmung des Drahtdurchmessers derart zu erhöhen, dass der relative Messfehler bei der Bestimmung des Drahtdurchmessers in einem Messbereich für den Drahtdurchmesser von beispielsweise 1 bis 300 jxm 0,2% und für einen Drahtdurchmesser ab 300 p.m und mehr 0,07% beträgt. So beläuft sich der absolute Messfehler bei der Bestimmung des Drahtdurchmessers von 10 (im auf 0,02 Jim.

Die hohe Messgeschwindigkeit und -genauigkeit gestatten es, das zur Zeit weit verwendete Gewichtsverfahren zur Bestimmung des Drahtdurchmessers zu ersetzen, die Qualität des hergestellten Drahtes beträchtlich zu erhöhen, die Messzeit zu verkürzen, die Produktivität der Ausrüstung zu steigern, Ziehdüsen beim Drahtziehen rechtzeitig auszutauschen, denn nach dem Drahtdurchmesser kann der Ver-schleiss der Ziehdüse bewertet werden.

3

5

10

15

20

25

30

35

40

45

B

1 Blatt Zeichnungen