DE1923800A1 - Vorrichtung zur Messung des Querprofils einer bandfoermigen Metallbahn,insbesondere einer auf einer Unterlage,z.B. einem Kunststoffband,aufgebrachten Metallisierung - Google Patents

Description

• Vorrichtung zur Messung des Querprofils einer bandförmigen Metallbahn, insbesondere einer auf einer Unterlage, z. 3.
• einem Kunststoffband, aufgebrachten Metallisierung Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Messung des Querprofils einer bandförmigen Metallbahn, insbesondere einer auf einer Unterlage, z. B. einem Kunststoffband, aufgebrachten Metallisierung.
• Metallisierte Kunststoffbänder werden bekanntlich bei der Herstellung von selbstheilenden bzw. regenerierfähigen elektrischen Kondensatoren verwendet. Die Metallisierungen wirken dabei als Belegungen und die Kunststoffbänder als Dielektrikum.
• In der Praxis werden dabei Kunststoffolien mit mehrfacher Kondensatorwickelbreite mit Metall bedampft und die Folien dann auf Wickelbreite zugeschnitten. Dabei ist es wichtig, daß die Leitfähigkeit der Metallisierungen bzw. der Metallbelegungen sowohl während der Herstellung, z. B. beim Aufdampfen in einer Vakuumapparatur, als auch nach der Herstellung genau gemessen werden kann. In der Regel besitzen metallisierte Kunst stoffbänder in Längsrichtung eine konstante Leitfähigkeit, jedoch ändert sich diese quer zur Bandrichtung; man spricht dann kurz von einem Belegungsprofil. Um das Belegungsprofil messen zu können, kann man die metallisierte Kunststoffolie in Sängsrichtung in schmale Streifen aufteilen und die Leitfähigkeit jedes Streifens einzeln, z. B. nach der Stlorn-Spannungsmethode, bestimmen. Dieser Weg ist umständlich und in vielen Fällen, z.
• B. während der Metallisierung im Vakuum, nicht anlrendbar. In vielen Fällen besitzen die schmalen Streifen auch eine andere Breite als die fUr einen Wickelkondensator gewünschte.
• Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Belagsprofile auf metallisierten Unterlagen wie z. B. Kunststoffbändern, ohne daß diese vorher in schmale Streifen geschnitten werden müssen, messen zu können.
• Erfindungsgemäß wird dies bei der eingangs geschilderten Vorrichtung dadurch erreicht, daß quer zur Metallbahn ein Sammelkontakt mit etwa der Metallbahnbreite und in der abzumessenden Bahnlänge entsprechendem Abstand ebenfalls quer zur Metallbahn mit Abstand nebeneinander angeordnete Einzelkontakte vorgesehen sind und daß mittels des Sammelkontakts und der Einzelkontakte das dazwischen befindliche Metallbahnstück an eine lliderstandsifleßvorrichtung angeschlossen ist. An deti Sammelkontakt und den Einzelkontakten liegt eine Spannung, welche im Metallbelag streifenförmige Zonen mit annähernd laminarem Stromlinienverlauf erzeugt.
• Die einzelnen Längsstreifen der Metallbahn mit annähernd-laminarem Stromlinienverlauf können, jeder für sich, an eine Strom-Spannungsmeßvorrichtung angelegt werden. Es wird dabei an jeden Einzelkontakt ein Meßwiderstand angeschlossen, wobei die Meßwiderstände mit den nischen den Einzelelektroden und der Sammelelektrode befindlichen Meßbahnstreifen in Reihe an der selben Spannungsquelle liegen und wobei die Metallbahnstreifen mit annähernd laminarem Stromlinienverlauf und die dazugehörigen Meßwiderstände zueinander parallelgeschaltet sind. Der Spannungsabfall an jedem Meßwiderstand ist ein Maß für die Leiftähigkeit jedes einzelnen Meßbahnstreifens. Durch Zusammensetzung der Leiftähigkeiten der nebeneinanderliegenden Metallbahnstreifen ergibt sich das Belegungsprofil.
• Weiterhinkönnen- die einzelnen Metallbahnstreifen mit laminarein Stromlini enverlauf an Wi derstandsmeßbrücken angeschlossen werden. Jeweils ein Metallbahnlängsstreifen und ein mit ihm in Reihe geschalteter Meßwiderstand bilden den ersten Brückenzweig.
• -Die Metallbabnlängsstreifen und die MeßvLderstände sind zueinander parallelgeschaltet und es können mittels eines in den Brücken diagonal liegenden Spannungsmeßgerätes und eines gemeinsammen zweiten Brückenlängszweiges die Belagswiderstände der einzelnen Metallbahnlängsstreifen in jedem dieser ersten Brückenlängszweige gemessen werden. Der zweite Brückenlängszweig besteht dabei aus einem konstanten Widerstand und einem Verstimmuingswiderstand. Die Verstimmung ist ein Maß für die Leitfähigkeit eines Metallbahnlängsstreifens.
• Der Sammelkontakt und die Einzelkontakte können als Druckkontakte, welche auf die Metallbahn aufgesetzt werden können, ausgebildet sein. Man kann dann das Belagsprofil z. B. einer bereits hergestellten Metallisierung auf einer Unterlage vermessen.
• Soll das Profil einer Metallisierung während ihrer Herstellung auf einer Unterlage laufendgemessen werden, dann können sowohl die Sammelelektrode als auch die Eirizelkontakte als Kontaktwalzen ausgebildet sein. Diese Anordnung eignet sich insbesondere für den Einbau in eine Vakuumapparatur, in welcher die Netallisierungen auf Kunststoffolien aufgebracht werden0 Anhand der Figuren sollen die Erfindung und Vorteile derselben näher erläutert werden.
• Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem das Belegungsprofil mit Hilfe einer Strom-Spannungsmessung gemessen wird; Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem das Belegungsprofil mit Hilfe einer Brückenschaltung gemessen wird und wobei für den Sammelkontakt und für die Einzelkontakte Kontaktwalzen verwendet werden; Fig. 3 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem das Belegungsprofil mit Hilfe einer BrUckenschaltung gemessen wird und wobei die spezielle Anordnung der Meßwiderstünde in Bezug aul die als Kontaktwalzen ausgebildeten -linzelkontakte dargestellt ist Fig. 4 zeigt ein Schaltbild der in Fig. 3 abgebildeten Anordnung.
• In Fig. 1 wird ein metallisiertes Kunststoffband MB zwischen den Einzelelektroden K1 , K2, K Kn und der Sammelelelctrode KO geführt. Die Kontakte sind bei diesem Ausführungsbeispiel als Druckkontakte ausgebildet und liegen auf-der Metallbahn auf. Durch die Anordnung der Kontakte und die entsprechende Dimensionierung der Meßwiderstünde R1...Rn werden in Längsrichtung paraller nebeneinanderliegende Längsstreifen S1, S2...Sn mit annähernd laminarem Stromlinienverlauf erzeugt.
• Die Leitwerte der punktiert angedeuteten und mit S1...Sn bezeichneten Längsstreifen der tletallisierungsbahn werden mit einer Strom-Spannungsmessung bestimmt. Meßwiderstände R1...Rn sind an die Einzelkontakte angeschlossen und es fließen durch sie die Teilströme der entsprechenden Metallbahnlängsstreifen.
• Gie Spannung UO ruft durch die auf der Metallschicht liegenden Kontakte KO, K1...Kn in den einzelnen Streifen S1...Sn die Ströme i1...in hervor, die an den bekannten, zu den Längsstreifen in Reihe liegenden Widerständen R1...Rn die Spannungsabfälle U1...Un verursachen. Die Spannungsabfälle an den Widerständen sind ein MaB für Leitwerte der einzelnen Metallbahnstreifen. Durch Verwendung eines Vielfachschalters, dessen Anschlüsse jeweils mit den Verbindungsstellen der Einzelkontakte und der Meßwiderstünde verbunden sind, können die Spannungsabfülle mit einem einzigen Spannungsmeßgerüt schnell gemessen werden.
• Die Leitwerte der einzelnen Metallbahnlängsstreifen, welche sich von KO bis K1...Kn erstrecken, sind streng nur dann durch die Spannungen U1...Un vom Spannungsgerät meßbar, wenn ein ideales laminares Strömungsfeld in den Metallbahnlängsstreifen S1... Sn vorliegt, d. h. die Auflagekonte müssen die ganze Breite der Metallbahn überdecken. Durch die Aufteilung der tetallbahn in einzelne Streifen ergibt sich eine Abweichung vem homogenen Stromlinienfeld in den einzelnen Latngsstreifen.
• Die @iderstände R1...Rn und die Abstände der Auflagekontakte K1...Kn werden im Zusammenhang mit der Erfindung so dimensoniert, daß die Abweichungen vom laminaren Stromverlauf gering sind. Grunds@tzlich gewinnt die Meßanordnung an Genauigkeit und allgemeiner Anwendung, je kleiner die Meßwiderstünde R1...Rn sind und je mehr entsprechend kleine Kontakte @ber das zu messende Profil verteilt sind. Je stärker die Ändorung der Leitfí1-iigkeit des Profils ist, umso enger müssen bei einer vorbestimmten Meßgenauigkeit die Kontakte liegen. Die liderstände weisen dann im wesentlichen alle den gleichen geringen Wert auf.
• Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, für die Meßwiderstände Werte zu wählen, welche die gleiche Abstufung der Widerstandswerte besitzen, wie sie die @iderstönde der einzelnen Längsstreifen der Metallbahn besitzen. Dadurch liegen die Einzelkontakte annähernd auf gleichem Potential. Es können dann größere Widerstinde verwendet werden, da der durch die Potentialunterschiede hervorgerufene Verzerrungseffekt nicht vorhanden ist.
• jas erfindungsgemäße Meßprinz@p kann auch zur kontinuierlichen Messung der Leiftühigkeit von Längsstreifen auf Metallbahnen angewendet werden, z. B. zur Kontrolle von Metallisierungsprofilen wöhrend der Herstellung in einer Bedampfungsanlage. Eine derartige Anordnung ist in der Fig. 2 dargestellt. @@ werden dann anstelle der in der Fig. 1 gezeigten Druckkontakte Kontaktwalzen entsprechend den Figuren 2 und 3 fiir den bammelkontakt KO und für die Binzelkontakte K1...Kn verwendet. Es werden dann anstelle der Einzelkontakte mehrore Kont ktrollen KR1...KR4, die sich alle auf einer Achse befinden und voneinander elektrische isoliert sind, verwendet. Wenn aufgrund der Meßgenauigkeit mer Kontaktrollen erwünscht sind, so ist die Anzahl derselben entsprechend zu ündern. Anstelle des breiten, als Sammelkontakt wirkenden Druckkontakts K0 in Sig.
• 1 wird eine etwa der metallbahnbreite entsprechende Sammelkon taktrolle KRO verwendet. Die Metallbahnlüngsstreifen S1...S4 und die dazu in Reihe geschalteten Meßwiderstände R1oR4 bilden die ersten Brückenlüngszweige. Für jeden dieser Brückenlängszweige ist ein Spannungsmeßgerät vorgesehen, welches in der Brückendiagonale liegt. Den für die ersten Brückenzweige gemeinsamen zweiten Brückenlängszweig bilden der konstante Widerstand FO und die Verstimmungswiderstände P3 und P4, wobei zur Grobeinstellung und P2 zur Feineinstellung dient. Die Stromzuführung erfolgt, wie die Fig. 7 zeigt, über bewegte Teile, insbesondere iiber Schleifkontakte, welche z. B. als Schleifringe A1...A6 ausgebildet sind. Da die MeB...widerstünde R1...Rn sehr niedrige erte, z. B. etwa 50 mOhm, besitzen, muß bei der Schaltung darauf geachtet erden, daß die ; @bergangswiderstände an den Schleifkontakten keine unzulüssigen Meßfehler hervorrufen.
• Im Zusammenhang mit der Erfindung wird deshalb ein Schaltprinzip vorgeschlagen,, bei dem die @bergangswiderstände an den Schleifkontakten in die Messung nicht störend eingehen. Es wird dazu eine Brückenschaltung entsprechend den Figuren 3 und 4 verwendet. Die Knotenpunkte der Brückenschaltung sind mit 1, 2, 3 und 4 gekennzeichnet. In der Fig. 4 ist zurLosseren @bersicht anstelle der vielen parallelgeschalteten Meßwiderstiinde und anstelle der vielen parallelgeschalteten streifenbereiche auf der Metallbahn jeweils nur ein Meßwiderstand und ein Streifenbereich im ersten Brückenlängszweig dargestellt.
• Die Kunststoffbahn mit der darauf befindlichen Metallisierung rollt über die Kontaktrollen KRO und gR1...KR, ab. Der Mantel der Kontaktrolle mit den Rinzelkontakten besteht aus den Meßringen KR1...KR4 uiid den Isolierrollen IR1...IR4. Diese Kontaktrolle ist in der Fig. 3 im Schnitt dargestellt. Die Meßwiderstände R1 . . R4 sind mit den einzelnen Kontakten der Kontaktrolle, d. h. mit den Metallringen, mech@nisch fest verbunden und rotieren zusammen mit der Kontaktrolle. Um Raum zu sparen, werden die Meßwiderstände innerhalb der als Hohlwalzen ausgebildeten Kontaktwalzen angeordnet. Die Meßwiderstände sind jeweils mit den die Einzelkontakte bildenden Metallringen KR1... KR4 und gemeinsam mit dem rotierenden Schleifring A1 galvanisch verbunden. @ber einen Schleifkontakt ist der Schleifring A welcher den Brückenotenpunkt 3 bildet, mit der Spannungsquelle verbunden. Die Spannungsmeßgerate belitzen ebenfalls einen gemeinsamen Anschluß an die Spannungsquelle, welcher durch den rotierenden Schleifring A2 gebildet wird. Die Binzelabgriffe an den Verbindungsstellen zwischen den Meßwiderständen und den Einzelelektroden, welche durch die Brückenknotenpunkte 4 gekennzeichnet sind, liegen gemeinsam an den feststehenden Schleifringen A3, A4, A5, A6, an.
• Alle Sclileiflcontakte haben zwar kleine, aber unbestimmte @bergangswiderstände, die in der Figur 4 als RK eingezeichnet sind. Man erkennt aus den Figuren 3 und 4, daß durch die spezielle Anordnung, von rotierenden und nichtrotierenden Schleifringen und Schleifkontakten die zwangsläufig durch die Schleifkontakte auftretenden bergangswiderstände RK in die Brückenzweige mit relativ hohen Widerständen gelegt sind. Auch im Diagonal zweig und in der Stromversorgung befinden sich derartige @ bergangswiderstände, wo sie wegen der darin befindlichen vergleichbar hohen Widerstände nicht stören. Der Briickenzweig, in welchem sich die Meßwiderstände R1...R4 befinden, ist frei von derartigen @bergangswiderständen RK.
• nei einem Ausfithrungsbeispiel der in der Fig. 3 dargestellten Anordnung besitzen die MeBwiderstände etwa 50 @ # @, der Innenwiderstand der Spannungsmeßgeräte beträgt etwa 10 K # und für die veränderlichen Verstimmungswiderstände werden etwa 100# zur Grobeinstellung und 10 # für die Feineinstellung ge wJjlt. Die ver@nderlichen Vorwiderstände PV1 und PV2 zur Spannungsregulierung an der Brückenschaltung besitzen etwa 100# zur Grobeinstellung und etwa 10# für die Feineinstellung. An die Brücke wird etwa eine Spannung von 45 V angelegt.
• Durch die in der; Figuren 3 und 4- gezeigte Schaltung ist es daher möglich, die störenden Übergangswiderstände bei der empfindlichen Widerstandsbestimmung der Meßwiderstünde auszuschalten. Meßwiderstände in der Größenordnung von mn können daher mit dieser Methode noch einwandfrei gemessen werden, woraus für das meRprinzip eine ausreichende Empfindlichkeit und Genauigkeit resultiert.
• 14 Partentansprüche 4 Figuren

Claims (1)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Vorrichtung zur Messung des Ouerprofils einer bandförmigen " Metallbahn, insbesondere einer auf einor Unterlage, z. B.

   einem Kunststoffband, aufgebrachten Metallisiorung, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß quer zur Metallbahn (MB) ein Sammelkontakt (KO) mit etwa der Metall bahnbreite und in der abzumessenden Bahnlänge entspreche.

   der; Abstand ebenfalls quer zur Metallbahn mit Abstand nebeneinander angeordnete Einzelkontakte (K1...Kn) vorgesehen sind und daß mittels des Sammelkontakts und der Einzelkontakte das dazwischen befindliche Metallbahnstück an eine Widerstandsmeßvorrichtung angeschlossen ist.

   Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das zu messende Metallbahnstück (MB) an eine Strom-SpannungsmeBvorrichtung angeschlossen ist.

   t. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e -k @ n n z e i c h n e t , daß an jedem Einzelkontakt (K...Kn) ein @eßwiderstand (R1...Rn) angeschlossen ist, @otei die zueinander parallelgeschalteten Meßwiderstände mit den zwischen den Einzelelektroden und der Sammelelektrode (KO) befindlichen Metallbahnstücken (S1...Sn) in Reihe an einer Spannungsquelle (UO) liegen und daß der Spannungsabfall (U1...Un) an jedem Meßwiderstand einzeln abgreufbarust.

   4. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das zu messende Metallbahnstück (MB) an Widerstandsmeßbrücken angeschlossen ist.

   5. Vorrichtung nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e h n t c; i C} h n e e t 9 daß die er.' ton Brückenlängszweige von den zwischen den Einzelkontakten (K1...Kn) und der Sammelelektrode (KO) liegenden Belagswiderständen der Metallbähnstreifen (S1...Sn) und den Meßwiderständen (R1...Rn) und der zweite dieser gemeinsamen Brückenlängszweige von einem kon; tanten Widerstand (PC) und einem Verstimmungswiderstand (PV) gebildet sind.

   6. Vorrichtung nach Anspruch 5, d a d u r e h g e -k e n n Z P i c i1 n e t , daß in der Brückendiagonale zwischen dem zweiten Brückenlängszweig und jedem der ersten Brückenlängszweige ein gesondertes Spannungsmeßgerät vorgesehen ist.

   7. Torrichtung nach einem der Ansprücke 1 bis 6, d a -@ u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß- der Sammelkontakt (KO) und die Einzelkontakte (K1...Kn) als auf die Metallbahn (MB) aufsetzbare Druckkontaktke ausgebildet sind.

   8. Vorrichtung nach einem der Anspräche 1 bis 6, d ad u r c h zur e k e n n z e 1 c h n e t , da, die Sammelelektrode und die Einzelelektroden als Kontaktwalzen (KRO und KR1...KR4) ausgebildet sind.

   4 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n -e e l c h n e -t , daß die Meßwiderstände mit den zlnzelontakten (KR1...KR4) auf der Kontaktwalze fest verbunden sind.

   10. Vorrichtung nach Anspruch 8 und 9, d a d u r c h g o -k e n n z e i. c h n e t , daß der gemeinsame Anschluß der Meßwiderstände an die Spannungsquelle über einen mitrotierendend S@hleifring (A1), welcher an einem feststehenden Schleifkontakt abläuft, und welcher den Brückenpunkt (3) bildet, geschieht.

   11. Vorrichtung nach einem der Anspr@che 8 bis 10, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der meinsame Anschluß der Spannungsmeßgeräte zur @essung des @pannungsabfalls an den Meßwidertänden (R1...R4) an den Erückenpunkt (2) iiber einen rotierenden Schleifring (A2-) welcher an einem feststehenden Schleifkontakt abläuft, erfolgt.

   12.Vorrichtung nach einem der insprüche 8 bis 10, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Einzelabgriffe an den Verbindungsstellen zwischen den Meßwiderständen (R1...R4) und den Einzelelektroden (XR1...KR4) als Schleifkontakte an feststehendenSchleifringen (A3...A6) anliegen.

   13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, d a -d u r c h g e k e n n z e i e h n e t , daß die Meßwiderstände (R1...Rn) möglichst klein gehalten sind und den selben Widerstand aufweisen.

   14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Meßwiderst@nde (R1...Rn) die selbe Widerstandswerteabstufung aufweisen wie die L@ngsstreifen (S1...Sn) auf der Metallbahn.