DE2263444A1 - Verfahren zum kontinuierlichen ueberwachen der exzentrizitaet und der koaxialen kapazitaetsvariablen waehrend der extrudierung einer elektrischen isolation - Google Patents
Verfahren zum kontinuierlichen ueberwachen der exzentrizitaet und der koaxialen kapazitaetsvariablen waehrend der extrudierung einer elektrischen isolationInfo
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Description
.- Patentanwalt .
7 Stuttgart N, MenzclttfiÜi 4Θ
27, Dez. 1372
Western Electric Company Ine»
195 Broadway
New York, N.T.- 1OOO7 / USA A 33 387
Verfahren zum kontinuierliche^Üherwache^der
Exzentrizität_und_der koaxialen^Kagazitätsvaria^gn
Die Erfindung betrifft eine Steuerung der Geometrien und der zugeordneten elektrischen Kennwerte einer extrudierten primären
Isolation und einer extrudierten Ummantelung« Insbesondere betrifft
die Erfindung die Üb erwachung der Exzentrizität und der koaxialen Kapazität des extrudierten Stranges.
Bei der Herstellung von mit Plastikmaterial isoliertem Draht, mit Plastikmaterial isolierten Einheiten, die als extrudierte
Paare "and extrudierte Vierergruppen bekannt sind, sowie bei der
Aufbringung einer Plastikummantelung auf eine Kabeleinheit ist
es wichtig, eine gewünschte gleichförmige Isolations- oder Ummantelungsdicke
sowie eine Konzentrizität der Isolation gegenüber einer Mittelachse aufrecht zu erhalten«
Beispielsweise können während der Extrudierung einer aus Plastikmaterial bestehenden Isolation auf einem Einzeldraht sowohl
die Dicke dar Isolation als auch deren Konzentrizität um die umgebene Leitung schwanken» Die entstehende Änderung der
koaxialen Kapazität kann zur Anwendung dieses isolierten Drahtes
— 2 —
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in digitalen Übertragungssystemon und für Anwendungsfälle in
der Hochfrequenztechnik, beispielsweise Fernsehtelephonie, unannehmbar
sein. Ferner zeigt ein Draht, welcher in seiner Isolation nicht zentriert ist, eine höhere koaxiale Kapazität, als
dies der Fall wäre, wenn die gleiche Isolationsdicke um den
Draht konzentrisch gehalten wäre. Auch schafft der nichtkonzent-ri
5€fy isolierte Leiter in Verbindung mit einem konzentrisch
isolierten Leiter einen hohen Kapazitäts-Fehlausgleich gegenüber Masse, was wiederum für die erwähnten Anwendungsfälle unannehmbar
sein kann.
Demgemäß ist es günstig, so viele Kabelherstellungsvariable wie
möglich zu steuern. Zu diesem Zweck wurden Kapazitätsüberwacher gemäß dem Stand der Technik verwendet, um die koaxiale Kapazität
beispielsweise eines isolierten Drahtes während der Extrudierung zu steuern. Jedoch ergeben diese Kapazitätsüberwacher
keine Messung der Quorschnittsexzentriztität der Isolation
um den Draht. Die Exzentrizität wird stattdessen geprüft, indem gelegentlich Proben des Drahtes während der Produktion abgeschnitten und die Isolationswanddickenänderungen unter
Anwendung eines optischen Komparators gemessen werden. Wenn
diese Prüfung zeigt, daß eine Justierung erforderlich ist, so wird die Extruderform justiert, um den Draht zu zentrieren»·Dieses
Verfahren ist jedoch bestenfalls zeitaufwendig und schafft in keinem Fall eine kontinuierliche Überwachung.
Demgemäß liegt eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung in
der kontinuierlichen Überwachung der Vanddicke einer Plastikisolation
um einen Leiter während des Extrudierungsvorganges,
ferner in der Überwachung der Konzentrizität, Exzentrizität oder
ovalen Deformation der Plastikieolation gegenüber der Achse des darunter liegenden Drahtes, weite;. %n einer Einstellung
des Kapazitäts-Fehlausgleiches gegenüber Masse während der Herstellung eines extrudierten Paares odor einer extrudierton
Vierergruppe ohne die Notwendigkeit der Isolation und Schaltung der einzelnen Leiter innerhalb der Isolation, darüber hinaus
in der Anzeige der Konzentrizität, Exzentrizität oder ovalen
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Deformation der extrudierten Isolation während iJir-er Herstellung
ohne physikalische 'Berührung de# Drahtes und schließlich in der
Überwachung der Dicke und Exzentrizität der Plastikuiwaantelung
um eine Kabelseele.- . :
Die vorangehend gestellte Aufgabe Mrd erfindungsgemäß durch ·
einen Kapazitätsüborwacher gelöst? welcher eine ■Vielsegment-Kapazitätssonde
mit Elementen zur elektrischen Isolierung eines verhältnismäßig kurzen Kabelabschnittes verwendet, welcher der
Messung unterworfen wird. Die Schaltung, welche die Auswahl bestimmter
Kombinationen der Segmente oder aller Segmente für die Kapazitätsmessungen ermöglicht, liegt zwischen den Sonden
'und den Überwaehungsanzeigern, '
Allgemein wird das zu überwachende Gebilde längs eines Lager·..
ortes von Punkten verlaufen gelassen, welche von jedem der einzelnen Sondensegmente gleichen Abstand aufweisen und beispielsweise
zu vier oder acht Einheiten vorgesehen sind, SowqIiI anf der Ein- .
gangs- als auch an der Ausgangsseite der Sonde wird die au überwachende
Einheit durch ein Überwaehungsrphr geführt, welches .
die Einheit elektrisch "abschneidet", so daß lediglich die Kapazität gegenüber Masse des Drahtlängenabsetinittes innerhalb
der Sonde gemessen wird«
Bei einem besonderen Ausführungsheispiel besteht die Sonde QXLß
vier Segmenten, die in Intervallen von 90° im Abstand angeordnet
sind, wobei ein dielektrischer Spalt benachbarte Segmente
trennt ο Die Sonde ist durch tiberwachungsrphre flankiert, welchelängs
jedes Segmentes mit einem Schalter-verbunden sind, der
irgendeines oder alle der Segmente auf ein tjberwaehungspotential
zu legen vermag» In verschiedenen durch den Sehalter geforderten
Anordnungen werden Kapazitätsmessungen.durchgeführt, um Anzeigen
über die koaxiale Kapazität,· die Exzentrizität und die pTalität
zu erhalten, .■■--.- -y- ..--. .- ;. .·, . . \r.
4-i., Erfindung ist ixachstohend anhand .der. Z1Oichnungen näher erläutert^ Es zyigen: , - . -■ .. " ■....-.. ... .,...;. ,..._. ; , : _.
Fig. 1 die Form der Sonde rund um eine zu messende isolierte
Leitung in schematischcr Schnittdarstellung,
Fig. 2 verschiedene elektrisch? Handhabungen von Käpa^iitatsfieissungen,
welche mit einer aus vier Segmenten bestehenden dargestellten Sonde möglich sind, in Blockschaltbilddarstellung*
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel einer vier Segmente umfassenden
Sonde nebst zugeordneten Bauelementen in scheiaätischer Seitenansicht,
Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel einer Sondeneingänge und eine
Kapazitätsbrücku umfassenden Schaltungsanordnung*
Gemäß Fig. 1 und J besteht eine Kapazitätssonde 10 aus vier
Segmenten 11, 12, IJ, Ή, Von denen jedeswehiger als 90° eines
Bogens umfaßt. Die vier Segmente 11 - 14- sind so angeordnet, daß
die vier inneren Flächen 11a t 14a Segmente eines Zylinders iröti
Radius r_ gegenüber einer Achse 15 darstellen^
Me benachbarten Segmente 11 - 14 sind beispielsweise durch
dielektrische Spalte elektrisch voneinander getrennt, bcispielc ·
weise durch einen Spalt 16 zwischen Sugraentun 13, 14. Die Segmente
11 - 14 sind in getrennter zylindrischer Beziehung durch
mehrere Phcnolharz-Bingo 1? und durch Phenolharz-Endbüchsen 21,
22 angebrachte Jedes Segment weist beispielsweise eine Länge von
5 - 15 cm auf, was lang genug ist, um die gewünschte Empfindlichkeit ztt erhalten, jedoch kurz genug, um unbequeÄe Abmessungen
zö
Bio beiden nicht als Svjgmento aufgeteilten hohl zylindrischen
rfetaliüberwachungscinrichtungen 23, 24 sind koaxial gegenüber
deö Söndenscgiiicnten durch die Büchsen 21, 22 in Verbindung mit
isolierenden Endbiiehscn 25, 26 gehalten.
Anwen#un"g eier S^ntfe 10 eigitvt!· sich1· dte?^ eiÄwS Ä*Ä*M 27' iüii
ifo'TV 28,^ wolcho si<?i)· t:w¥I.o:p" Siii-i feÄ i
$§§§t§/§§ii SAD ORIGINAL
Wirkung von Vorschubrollen 20a, 20b längs der gemeinsamen Achse 15 der Überwachungseinrichtungen 23, 24 sowie der Sonde 10 bewegt.
Die Innenflächen 11a - 14a des Sondensegmentes und die Innenseite der Überwachungseinrichtungen 23 liegen um einen
Abstand in der Größenordnung von 0,6 - 2,5 cm gegenüber der Außenfläche der Plastikisolatiön 28 auseinander» Bei Bewegung in
Richtung eines Pfeiles 29 geht der Draht 27 von einem Vorrat aus und verläuft durch einen Extruderkopf 195 welcher eine
Plastikisolation auspreßt. Hierbei sind typische Verfahrensschritte, beispielsweise Kühlbäder und dergleichen, nicht veranschaulicht
ο Der isolierte Draht 27 - 28 könnte auch in irgendeiner anderen Anordnung mit einer zentralen Achse und einer
Isolierüberdeckung vorliegen, die. an irgendeiner Nominalstello gegenüber einer zentralen Achse gelegen ist.,
Elektrische Leitungen A, B, C, D sind von den entsprechenden
Sondensegmenten 11 - 14 zu einem Schalter 30 gemäß Fig<r 4 geführt.
Elektrische Leitungen E verlaufen in gleicher Weise von den Überwachungseinrichtungen zu dem Schaltor 30, welcher gemäß
Fig. 4 aus Einpol-Zweistufen-Schaltorn 39a, 39b, 39c, 39d mit offenem Zentrum besteht, wobei jeder der Einzelschalter seine
entsprechende Leitung A-D mit einem Oszillator 40 von 20 KHz oder wahlweise mit einer Kapazitätsbrücke über eine gemeinsame
Leitung 42 verbindet»
Der Brückenüberwacher 41 stellt eine übliche Direktimpedanzbrücke
vom Hybridspulentyp dar und besteht aus einem Transformator
52, dessen einen Mittelabgriff aufweisende Primärwicklung 53 als Verhältnisarme der Brücke verwendet wird» Die Sekundärwicklung
54 ergibt die Brückenausgangsgröße, welche einem Verstärker
55 zugeführt wird,, Die beiden Widerstände 49, 51 sowie
der einstellbare Widerstand 50 dienen zum Ausgleich des Leitzustandes
des zu messenden isolierten Drahtes. Ein variabler Kondensator 44, Schalter 47, 48 und Kondensatoren 45, 46 werden zur
Eichung und Nullstellung der, Brücke verwendete Ein variabler Kondensator 43 schafft Mittel zur Einstellung der Brücke auf
die gewünschte Kapazität«,
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Das Blockschaltbild von Fig» 2 zeigt ein Vorfahren zur Bestimmung
der koaxialen Kapazität und Exzentrizität eines isolierten Drahtes unter Verwendung der in Segmente unterteilten Sonde.
Zwei der Einheiten 31 gemäß Fig. 4, beispielsweise die Einheiten 31a, 31b , wie sie vorangehend beschrieben wurden, liegen an
den elektrischen Leitungen A, B, C, D der entsprechenden Sondensegmente 11 - 14. Die koaxiale Kapazität ist die Summe der Kapazitäten
CL, Co» C,, CL gemäß Fig. 1. Wenn irgendeine Brückenübe
r wacher gruppe auf die gewünschte koaxiale Kapazität unter
Anwendung des variablen Kondensators 43 von Fig. 4 eingestellt
ist, ist die Ausgangsgröße dos Uberwachers 31a proportional
irgendeinem Fehler zwischen der gewünschten und der tatsächlichen koaxialen Kapazität. Durch öffnung des Schalters 34- und
Öffnung des Schalters 37 wird die Fehlerspannung lediglich den
Integrator 38 zugeführt, welcher wiederum einen Leitungsgeschwindigkeits-Stellmotor
38a antreibt.
Die Exzentrizität in der X-Richtung ist proportional zu der
Differenz zwischen den Kapazitäten C1 und C3 in Fig. 1. Für diese Messung werden die Sondenleitungen B, D so geschaltot, daß
die gemeinsame Leitung E überwacht wird, wobei die Sondcnleitung A an dem Überwacher 31a und die Sondenleitung B an dem Überwacher
31b liegen. Der Schalter 37 ist während der Exzentrizitätsmessungen
offen, um nicht db Leitungsgeschwindigkeit zu beeinflussen. Wenn beide Überwacher 31a» 31t>
auf den gleichen Sollwert eingestellt sind, ist die Differenz in den beiden Überwachersignalen, wie sie durch den Differenzverstärker 33 angczei;
werden, proportional CL - CL. Für diese Messung liefert der Schalter 34 das. Korrektursignal zu dem X-Stellglied 35· Die
Exzentrizität in der Y-Richtung wird in der gleichen Weise unter Anwendung des Y-Stellgliedes 36 unter entsprechenden Sondonleitungs-Verbindungen
ermittelt.
Das X-Stcllglied 35 und das Y-Stellglied 36 geben Signale ab,
Vielehe in üblicher Weise zur Steuerung dos Extruderkopf-Betriebes
über die Zentrierungssteuerung 19a geführt werden, um auf diese Weise die Exzentrizität des isolierten Drahtes 27 - 28 zu
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steuern. Das Iieittingsgoscliwinäiglceits-Stoliglicd 38a entwicltelt
Signale, welche zu den Vörschubröllen 2Öa, 2öb geführt werden,
um auf diese Weise die Kapazität des isolierten Drahtes 27 -* 28
zu steuernc Die folgende Tabelle zeigt irerschiodene Stellungen
dor Schalter 30, 34-, 37 sowie die hieraus folgenden Messungen.,
tiberwacher 31a 311) |
nich,t | Schaltei4 37 |
Schalter | Messung | |
Üb orwa chung | ,3, C, D | C | Integra tor 3& |
Υ— Τ·* Stell- Stelle glied glied |
|
Keine A, | .A | B- | ein | aus aus | Koaxial · Kapazi tät |
B, D | B | aus | ein ■aus | X-Exzen- trizitä'" |
|
A5G | acts | aus ein | |||
Dcas insöwsit "beschriofeeiie TerfahEon söwi© die zugehöx?ig;e ¥örrichtung:
können in vielfacher' Ifeis'e iait; eiüejffi
verwendet werden^ welches: in.
nossungen die Extruder-liedtung^pa3?a?£ie-t€5vf öinsteilii, ■beispielsweise: die
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ait^ die X-SXÄ<DÄiiri2.£tÄ1i sTowie die-
ir: die ßxi
Claims (1)
- An s p r ü c heVorfahren zur Überwachung der Kapazität über eine Isolieradiicht, welche mit vorausgesetzt gleichförmiger Dicke über ein axial extrudiertes vorgeschobenes Metallglied von kreisförmigem Querschnitt extrudiert wird, gekennzeichnet durch Vorschub des isolierten Gliedes (27, 28) durch eine im wesentlichen zylindrische kapazitive Sonde mit mehreren gegenseitig isolierten Segmenten (11 - 14) in einer Anordnung längs eines Lageortes von Punkten, die im wesentlichen gleiche Abstände gegenüber dem axialen Zentrum (15) des Gliedes die Schicht nicht berührend angeordnet sind, Aufbau eines elektrischen Bczugspotentials durch zwei nicht aufeinanderfolgende metallische Übcrwachungselcmente (23 > 24), welche isoliert und in konzentrischer Anbringung um das axiale Zentrum (15) sowie neben den Sondenenden angeordnet sind, turnusmäßige Verbindung jedes Segmentes mit beiden Übcrwachungsclementen und Messung der Kapazität zwischen dein Metallglied sowie jedem Segment für jeden solchen Turnus.Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekonnzeichnet, daß das isolierte metallische Glied (27, 28) bei Massepotential vorgeschoben wird.Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß während des Vorschubes dea isolierten metallischen Gliedes dessen Exzentrizität gemessen wird, indem eine erste Gruppe gegenüberliegend angeordneter Segmente mit einer elektrischen Sinusbezugsspannung und eine zweite Gruppe gegenüberliegend angeordneter Segmente mit einer Kapazitätsbrücke verbunden werden»Vorfahren nach Anspruch 3, dadurch gekonnzeichnet, daß wahrend des Vorschubes dos isolierten metallischen Gliedes (27, 28) dessen koaxiale Kapazität gemessen wird, indem alle isolierten Segmente (11 - 14) mit der Kapazitätsbrücke verbunden werden, während keines der Segmente an der elektrischen309828/0821Sinusbezugsspannung liegt»309828/082 1
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