CH664217A5

CH664217A5 - Procedure for determining the diameter of wire.

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: FR2566894A1; FR2566894B1; DE3427351C2; DE3427351A1

Description

664217 664217

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. PATENT CLAIM A method for determining the diameter of a wire, consisting in that between two identical electrically connected electrodes (1 and 2) of a transducer, the wire (8) to be measured is arranged symmetrically to them, which wire forms a capacitor with the latter Secondary winding of a transformer (5) forms a bridge branch, characterized in that prior to the arrangement of the wire (8) to be measured between the electrodes (1 and 2) of the transducer between these electrodes (1 and 2) a comparison wire (7) symmetrical to them a predetermined diameter is arranged, which forms a capacitor with these, and that the bridge is adjusted, whereupon after the arrangement of the wire (8) to be measured between the electrodes (1 and 2) of the transducer, the bridge by displacing the electrodes (1 and 2 ) of the transducer or by shifting one (1) of the electrodes of the transducer and the wire (8) to be measured again and after the diameter of the wire to be measured (8) is evaluated.

BESCHREIBUNG DESCRIPTION

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Bestimmung des Durchmessers eines Drahtes gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches. The present invention relates to methods for determining the diameter of a wire according to the preamble of the claim.

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. The invention can be used under laboratory conditions to control the wire diameter and in industries such as metallurgical, radio, electronic industry to determine the diameter of a wire in its manufacture.

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. At present, a wire diameter is measured starting from a few [jm] in a weighting method which consists in taking a certain piece of wire and weighing it with a torsion balance, after which, provided that the specific mass of the material is known, the diameter of the mentioned piece of wire is determined.

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. Starting at 300 Jim and more, the wire diameter is determined using a contact method with the aid of optics, microcators and micrometers. When determining the wire diameter in the weighting process, knowledge of the specific mass of the material is assumed, which is currently only determined for blocks or bars, which does not correspond to the density of the material of the wire.

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. When measuring in the contact method, the measurement can be carried out with an error of approx. 0.05 p, m, whereby the wire to be measured suffers a deformation that is practically not detectable.

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. A capacitive method for moisture measurement in a sheet metal material according to its dielectric constant is known, which consists in measuring the capacitance of a converter in the form of a plate capacitor with a test piece made of sheet metal material arranged between its electrodes, after which the test piece is removed and one electrode of the Converter is approximated to the other until a value of the initial capacitance has been reached which is equal to the capacitance value of the converter with the test specimen, while according to the distance between the electrodes the moisture of the material to be measured (see, for example, MA Berliner “Moisture Measurement”, Moscow, Verlag «Energija», 1973, p. 86) is assessed.

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. This method can also be used to determine the wire diameter. If the aforementioned method is used to determine the diameter of a wire, a considerable error in the measurements arises because of a large initial capacitance value of the transducer; there is also a non-linearity in the characteristic curve of the transducer to be recorded, which causes a low measuring accuracy when determining the wire diameter.

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. A method for determining the diameter of rolling material is also known, which consists in comparing partial capacities of the rolling material lying between the electrodes of the converter with a primary capacity of the converter mentioned (see for example DL-PS 32 032, class 42 b 12/03) .

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. The method mentioned can also be used to determine the diameter of a wire. In this case, however, there is a significant error in the measurements, which is due to the need to measure the capacitance of the converter; there is also a non-linearity in the characteristic curve of the transducer to be recorded, which causes a low measuring accuracy when determining the wire diameter.

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. A method for determining the diameter of a wire has been proposed, which consists in that a wire to be measured is arranged symmetrically to them between two identical electrically connected electrodes of a converter, which wire forms a capacitor with them, which in turn unites with the secondary winding of a transformer Bridge branch forms, and according to one of the bridge parameters the wire diameter (see, for example, the collection "Measurements, Monitoring, Automation", Moscow, 1978, H. 3, pp. 19 to 24, AL Groholskii, MM Gorbov, MG Strunskii, VK Fedotov « Modern means for determining transverse masses of electrically conductive threads ») is evaluated.

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. When using the above-mentioned method, there is a considerable error in the determination of the wire diameter, which is due to the need to measure the capacitance of the transducer; there is also a non-linearity in the characteristic curve of the transducer to be recorded, which causes a low measuring accuracy when determining the wire diameter.

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. The invention has for its object to develop a method for determining the diameter of a wire, in which the bridge is adjusted in such a way that it is possible to increase the measurement accuracy in determining the wire diameter and a linear characteristic for conversion the capacitance of a capacitor to be measured in the value of the wire diameter.

Dies wird dadurch erreicht, dass in dem vorgeschlagenen Verfahren die im Kennzeichen des Patentanspruches definierten Schritte durchgeführt werden. This is achieved in that the steps defined in the characterizing part of the patent claim are carried out in the proposed method.

Das erfindungsgemässe Verfahren gestattet es, die Messgenauigkeit bei der Bestimmung des Drahtdurchmessers zu erhöhen und die Qualität des hergestellten Drahtes zu verbessern. The method according to the invention makes it possible to increase the measurement accuracy when determining the wire diameter and to improve the quality of the wire produced.

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. The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawing, in which an electrical basic circuit of the device for determining the diameter of a wire is shown, which realizes the method according to the invention for determining the diameter of a wire.

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. This device contains two identical electrically connected electrodes 1 and 2 of a converter, of which one electrode 2 is connected to a zero indicator 3 and to a tuning capacitor 4, which in turn are coupled to the secondary winding of the transformer 5, the primary winding of which is connected to a generator 6 in Connection is established.

2 2nd

s s

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 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. Between the electrodes 1 and 2, a calibrated measuring wire 7 of a predetermined diameter, which is electrically connected to the secondary winding of the transformer 5, or a wire 8 to be measured is arranged, which is indicated schematically in dashed lines in the drawing and is also electrically connected to the secondary winding of the transformer 5.

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. A bridge is thus formed, one of which has a bridge branch, the electrodes 1 and 2 of the converter which form a capacitor together with the comparison wire 7 or the wire 8 to be measured, and the secondary winding of the transformer 5, and whose other bridge branch is the tuning capacitor 4 and Serve secondary winding of the transformer 5, while the zero indicator 3 serves as a diagonal branch.

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. The method consists in taking a comparison wire 7 of a given diameter and arranging it symmetrically between the electrodes 1 and 2 of the transducer, so that it forms a capacitor with the latter. Then the bridge is trimmed by the tuning capacitor 4. Subsequently, a wire 8 to be measured is arranged symmetrically between the same electrodes 1 and 2, which forms a capacitor with these. The bridge is adjusted again by shifting the electrodes 1 and 2 of the transducer, and the diameter of the wire 8 to be measured is evaluated according to the distance between the electrodes 1 and 2.

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. According to the other embodiment of the proposed method, the bridge is adjusted by shifting one of the electrodes of the transducer, for example electrode 1, and the wire 8 to be measured, and the diameter of the wire 8 to be measured is evaluated after the same electrode spacing.

Es wird nun näher auf das vorgeschlagene Verfahren eingegangen. The proposed method will now be discussed in more detail.

Bei der Anordnung des Vergleichsdrahtes 7 ergibt sich die Kapazität des Kondensators zu: When the comparison wire 7 is arranged, the capacitance of the capacitor is:

2m 2m

Ci — Ci -

In — 21i/2n In - 21i / 2n

71 71

wobei e - eine Dielektrizitätskonstante, where e - a dielectric constant,

21i - den Abstand zwischen den Elektroden 1 und 2 des Wandlers, 21i - the distance between electrodes 1 and 2 of the transducer,

2ri - den Durchmesser des Vergleichsdrahtes 7 bezeichnet. 2ri - denoted the diameter of the comparison wire 7.

664217 664217

Nachdem die Brücke abgeglichen und der zu messende Draht 8 im Wandler angeordnet worden ist, wird die Kapazität des Kondensators durch die Beziehung ausgedrückt: After the bridge has been trimmed and the wire 8 to be measured has been placed in the transducer, the capacitance of the capacitor is expressed by the relationship:

2 TIE 2 TIE

In — 2k/2n 7t wobei e - eine Dielektrizitätskonstante, In - 2k / 2n 7t where e - is a dielectric constant,

2h - den Abstand zwischen den Elektroden 1 und 2 des Wandlers, 2h - the distance between electrodes 1 and 2 of the transducer,

2n - den Durchmesser des zu messenden Drahtes 8, bezeichnet. 2n - the diameter of the wire 8 to be measured.

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. The bridge is adjusted again by shifting the electrodes 1 and 2 of the transducer or by shifting the electrodes 1 of the transducer and the wire 8 to be measured until Ci = C2, whereupon the diameter of the wire 8 according to the distance between the electrodes 1 and 2 is determined according to the expression.

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. The proposed method for determining the diameter of a wire makes it possible to increase the measurement accuracy in determining the wire diameter in such a way that the relative measurement error in determining the wire diameter in a measurement range for the wire diameter of, for example, 1 to 300 μm × 0.2% and a wire diameter from 300 pm and more is 0.07%. The absolute measurement error when determining the wire diameter is 10 (in 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. The high measuring speed and accuracy make it possible to replace the currently widely used weighting method for determining the wire diameter, to considerably increase the quality of the wire produced, to shorten the measuring time, to increase the productivity of the equipment, and to replace the drawing nozzles during wire drawing in good time, because the wear of the drawing nozzle can be assessed according to the wire diameter.

3 3rd

5 5