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Vorrichtung zur kontinuierlichen Prüfung der Isolierung eines längs
abgezogenen isolierten elektrischen Leiters Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zur kontinuierlichen Prüfung der Isolierung eines längs abgezogenen isolierten elektrischen
Leiters, wobei zwischen dem Leiter und einer die Isolierung berührenden Elektrode
eine Gleichhochspannung liegt, der Prüfstrom auf eine die Isolierung nicht zerstörende
maximale Höhe begrenzt ist und die in Form von Stromimpulsen ermittelten Fehlerstellen
gezählt und/oder angezeigt werden.
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Sie findet Anwendung insbesondere für die Prüfung von mit einer Kunstharz-
oder Lackisolierung versehenen Drähten.
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Es ist eine Schaltungsanordnung zum Prüfen von Lackdrähten auf Spannungsfestigkeit
während des Herstellungsverfahrens bekanntgeworden. Hierbei findet eine teilbare
ringförmige Prüfelektrode Verwendung, zwischen welcher der Prüfling läuft. Die Prüfung
erfolgt durch eine hohe Gleichspannung, wobei die Spannungsquelle einen hohen Innenwiderstand
aufweist. Bei Isolationsfehlern erfolgt ein Spannungsdurchschlag zum Prüfling und
der an einem Widerstand entstehende Spannungsimpuls zündet ein Thyratron. Hierdurch
kann über ein Relais eine Fehlerzählung vorgenommen werden (OE-PS 281 191).
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Prüfvorrichtung anzugeben,
welche eine vollautomatische Messung, Auswertung Registrierung und Anzeige der bei
der Fertigung von isolierten elektrischen Leitern entstehenden Fehlern ermöglicht.
Die Prüfvorrichtung soll so ausgelegt sein, daß auch die Überwachung mehrerer parallel
laufender Fertigungslinien möglich ist Gemäß der Erfindung besteht die Prüfvorrichtung
aus einem Prüfspannungsgenerator mit einstellbarer Spannung und einer die Stromimpulse
aufnehmenden Eingangsstufe mit bei variabler Prüfspannung konstant bleibender Empfindlichkeit,
einer an die Eingangsstufe angeschlossenen Zählstufe zur Einzelfehlerzählung mit
einer daran angeschlossenen optischen Anzeige, einer an die Eingangsstufe angeschlossenen,
von einem von der Abzugsgeschwindigkeit abhängigen Schaltsystem gesteuerten Auswerteeinheit
zur Ermittlung der Fehlerlängsverteilung, einer an die Zählstufe, die Auswerteeinheit
und eine Kennzeichnungseinheit angeschlossenen Zentraleinheit zur Zuordnung der
Fehlerimpulse an einen Schreiber, an eine optische Anzeige zur Signalisierung bei
Uberschreitung einer oberen Grenze für die Fehlerlängsverteilung, an einen Drucker
und an eine Relaiseinheit für die Stillsetzung des Leiterabzuges bei Überschreitung
vorgegebener Grenzen der Fehlerlängsverteilung.
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Eine Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß das Schaltsystem
als Impulsgeber aufgebaut ist, der in gleichen Längenabständen des ablaufenden Leiters
Rückstellimpulse erzeugt, daß der Impulsausgang des Schaltsystems mit dem Rückstelleingang
eines Zählers der Auswerteeinheit verbunden ist, so daß mit jedem Rückstellimpuls
der Zähler auf Null zurückgestellt wird, daß der Zähler als Impulsgeber geschaltet
ist, welcher nach Überschreitung einer vorgegebenen Fehlerimpulszahl N bzw. jedes
ganzzahligen Vielfache derselben jeweils einen Zählimpuls abgibt und daß der Zähler
mit einem diese Impulse registrierenden Zähler der Auswerteeinheit verbunden St.
Es ist von Vorteil, die Zahl der vom Schaltsystem erzeugten Rückstellimpulse einstellbar
zu machen.
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Bei einer Fertigungslinie wird der zu prüfende isolierte elektrische
Leiter von einer Spule abgezogen und läuft hierbei durch eine Prüfeleketrode. Zwischen
Leiter und Elektrode liegt eine hohe Gleichspannung. Der im Fall eines Isolationsfehlers
auftretende Prüfstrom wird auf eine höhe begrenzt, bei welcher die Isolierung nicht
zerstört wird. Die Begrenzung kann beispielsweise über einen Widerstand oder andere
bekannte elektronische Schaltungen erfolgen. Bedingt durch den Ablauf des Leiters,
es kommen Abzugsgeschwindigkeiten je nach Art und Stärke des Leiters und der Isolierung
bis etwa 400m/min infrage, tritt der Prüfstrom als Impuls auf.
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Im Falle eines Isolationsfehlers werden die zwischen dem geerdeten
Leiter und der Prüfelektrode auftretenden Impulse einer Eingangsstufe zugeführt.
Die Spannung des Prüfgenerators ist variabel und kann den Erfordernissen wechselnder
Prüfbedingungen rasch angepaßt werden. Prüfspannung und Eingangsstufe sind so ausgelegt,
daß die Empfindlichkeit der Eingangsstufe bei variabler Prüfspannung konstant bleibt.
Mit dieser Maßnahme können Prüfungen an isolierten Leitern mit z.B. einmal dünner,
zum
anderen Mal dicker Isolierschicht ohne weitere Änderungen an der Prüfvorrichtung
durchgeführt werden.
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An die Eingangs stufe ist eine Zählstufe angeschlossen, in welcher
alle auftretenden Fehlerimpulse gezählt werden. Hiermit werden alle Einzefehler
erfaßt und gezählt, welche in einer Gebindegröße, das ist die auf einer Spule aufgewickelte
Drahtmenge, auftreten. Von der Zählstufe aus kann eine optische Anzeige, beispielsweise
durch eine Leuchtdiode, der Einzelfehler erfolgen.
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An die Eingangsstufe, welche zweckmäßigerweise aus elektronischen
Bauelementen wie Transistoren oder integrierten Schaltkreisen aufgebaut ist und
welche bei variabler Prüfspannung ein Ausgangssignal konstanter Größe liefert, ist
eine Auswerteeinheit angeschlossen. In dieser erfolgt die Ermittlung der Fehlerlängsverteilung,
das ist die auf einer vorgegebenen Länge des ablaufenden isolierten Leiters jeweils
auftretende Anzahl von Fehlerstellen. Zur Festlegung der Länge wird die Auswerteeinheit
von einem von der Abzugsgeschwindigkeit abhängigen Schaltsystem gesteuert. An die
Zählstufe, die Auswerteeinheit und eine Kennzeichnungseinheit ist eine Zentraleinheit
angeschlossen. In dieser erfolgt die Zuordnung der Fehlerimpulse an einen Schreiber,
eine optische Anzeige, welche die Überschreitung einer oberen für die Fehlerlängsverteilung
gesetzten Grenze signalisiert. In der Zentralein/heit, welche vornehmlich aus elektronischen
Bauelementen besteht, erfolgt auch die Zuordnung an einen Drucker und eine Relaiseinheit,
durch welche der Leiterabzug bei Überschreitung einer vorgegebenen Grenze der Fehlerlängsverteilung
stillgesetzt werden kann.
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Das Schaltsystem erzeugt jeweils nach Ablauf einer einstellbaren Länge
des ablaufenden Leiters einen Impuls. Dieser Impuls dient als Rückstellimpuls für
einen Zähler der Auswerteeinheit, in welchem die auftretenden, den Einzelfehlern
zugeordneten
Impulse gezählt werden. Dieser Zähler ist wiederum
als Impulsgeber ausgebildet, welcher nach Überschreitung einer vorgegebenen Fehlerimpulszahl
N bzw. eines ganzzahligen Vielfachen derselben jeweils einen Zählimpuls an einen
weiteren Zähler abgibt. Dieser letztere Zähler liefert dann eine Aussage über die
Fehlerverteilung längs des Leiters einer Gebindeeinheit, soweit eine vorgegebene,
im Rahmen der Qualitätserfordernisse noch zulässige längenbezogene Fehlerzahl zu
beurteilen ist.
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Die Elektrode, über welche der isolierte Leiter läuft, ist vornehmlich,
als Rollenelektrode ausgebildet. Es hat sich gezeigt, daß mit einer solchen Elektrode
Fehler, welche beispielsweise als blanke Stellen, zu dünne Lackschicht , Kratzer
Blasen, Fremdkörpereinschlüsse oder Risse im wesentlichen vollständig erfaßt werden
können. Die Sicherstellung der Qualitätsaussage, durch die Erfassung der Fehler
und Fehlerlängsverteilung bereits während des Fertigungsprozesses, ist durch den
Durchmesser der Rolle und den Umschlingungswinkel des Lackdrahtes gewährleistet.
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In den Figuren 1 bis 5 wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.
Kunstharz- bzw. lackisolierte Leiter werden in allen Bereichen der Elektrotechnik
eingesetzt. Solche isolierte Leiter werden einerseits nach Verfahren der Massenproduktion
hergestellt, sollen aber andererseits in ihrem Qualitätsniveau An-Sprüchen der Einzelfertigung
genügen. Hieraus leitet sich das Erfordernis nach einer Prüfvorrichtung her, welche
schon frühzeitig in den Herstellprozess eingegliedert werden kann, um während der
gesamten Fertigung die Qualität des Erzeugnisses kontinuierlich überwachen zu können.
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Nach Fig 1 wird der elektrische Leiter 2 in eine Beschichtungseinrichtung
3 eingeführt, in welcher der Leiter 2 eine Beschichtung mit Isoliermaterial und
gegebenenfalls eine Wärmebehandlung des Isoliermaterials erhält. Der isolierte Leiter
4 wird über eine Elektrode 5 geführt, dort geprüft und auf eine Spule 6 aufgewickelt
Über die Elektrode 5, welche vornehmlich als Rolle ausgebildet ist, wird dem zu
überwachenden isolierten Leiter 4 vom Prüfspannungsgenerator 9 die Prüfhochspannung
zugeleitet.
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Für eine gleichmäßig schnelle Bewegung des zu isolierenden Leiters
durch die Beschichtungseinrichtung 5 sorgt ein Antrieb 7.
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Von diesem wird eine geschwindigkeitsproporitonale Meßgröße dem Schaltsystem
8 zugeführt. Diese geschwindigkeitsproportionale Meßgröße kann die Impulszahl einer
Zähleinheit sein, die bei jeder Umdrehung des Antriebs oder einem Vielfachen derselben
eine vorgegebenen Impulszahl abgibt. Diese ist dann proportional der Länge des isolierten
Leiters, welche sich in einer Zeiteinheit an der Elektrode 5 entlang bewegt hat.
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Die Fig. 2 zeigt den wesentlichen Aufbau der Prüfvorrichtung zur Fehlererkennung
durch Spannungsprüfung, Fehlerregistratur, Ermittlung der länge abhängigen Fehlerverteilung,
Fehlersignalisierung, Fehleraufzeichnung, Ausgabe der Fehlerkennwerte und Abschaltung
des Leiterabzugs. Die vom Prüfspannungsgenerator 9 gelieferte Prüfgleichspannung
wird der Elektrode 5 zugeführt und ein Fehler so erkannt, daß ein kurzer Impuls
von dort abgegeben und einer Eingangsstufe 10 zugeführt wird. Dabei sind Prüfgleichspannungs
generatoren 9 und Eingangsstufe 10 so ausgelegt, daß die Empfindlichkeit der Eingangsstufe
10 bei variabler Spannungseinstellung stets konstant bleibt, eine Maßnahme, die
bei schnell wechselnden Prüfbedingungen an isolierten Leitern mit z.B. einmal dünner,
zum anderen Mal dicker Isolierschicht von großem Vorteil ist.
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Der zwischen Elektrode 5 und dem geerdeten isolierten Leiter 4 auftretende
Fehlerimpuls wird der Eingangsstufe 10 zugeführt, in einer nachgeschalteten Zählstufe
11 zur Einzelfehlerzählung erfaßt und über den darin ebenfalls enthaltenen Verstärker
mit optischer
Anzeige 15 zur Anzeige gebracht. In der Auswerteeinheit
12 erfolgt eine Ermittlung der Fehlerlängsverteilung. Diese wird von der Eingangsstufe
10 und dem Schaltsystem 8 aus gesteuert Die Kennzeichnungseinheit 13 sorgt für die
Kennzeichnung von Fertigungslinien, Gebindenummer, Datum usw. und weist diese den
Fehlerkennwerten jeder Fertigungslinie zu. Über eine Zentraleinheit 14 werden die
Fehler jeder Fertigungslinie einem Schreiber 16, der optischen Anzeige 17 zur Signalisierung
der längenbezogenen Fehlerüberschreitung, dem Drucker 18 und dem nelais 19 für die
automatische Stillsetzung von Fertigungslinien bei Überschreitung vorgegebener Fehlerzahlen
zugeordnet.
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Die Zähler der Zählstufe 11 und der Auswerteeinheit 12 sind so bemessen,
daß ihre Zählkapazitäten bei betriebsüblier Qualitätserwartung für die Fehlererfassung
an Drahtlängen ausreichen, welche, abhängig von der Leiterabmessung, zu den üblichen
Gebinde größen zusammengefaßt werden.
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Die Auswerteeinheit 12 zur Ermittlung der Fehlerlängsverteilung mit
einem Zählumfangnnach einer beliebig zu wählenden Zeit t, entsprechend der hierzu
proportionalen Fertigungslänge 1 des Leiters 4 wird über das Schaltsystem 8 repetierend
in die Ausgangslage geschaltet und somit gelangt nur jeweils die Fehlerzahl N zur
Auswertung, die in der Zeit t also auf der Länge l, größer als der vorgegebene Zählumfang
n, mithin N$gt;n, ist.
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In diesem Fall, also für N$gt;n, wird eine optische Anzeige 17 auf
elektronischem Wege eingeschaltet, welche vorzugsweise nur durch die Betätigung
eines Quittierschalters wieder gelöscht werden kann. Gleichzeitig werden die Fehlerimpulse
verstärkt und als Einzelfehler in einem Schreiber 16 registriert. Der Papiervorschub
dieses Schreibers 16 kann so gewählt werden, daß eine vorzugebende Fertigungslänge
des Leiters auf ihr Qualitätsverhalten hin sofort überblickt werden kann. Wenn die
Fertigung einer Gebindeeinheit 6 (Fig. 1) beendet ist, so wird durch einen
Schalter
T (Fig. 2) ein Steuervorgang eingeleitet, der den Druckvorgang des Druckers 18 auslöst.
Hier werden die Einzelifehlerzahl, die längenverteilte Fehlerzahl des jeweiligen
Gebindes und weitere Daten, wie z.B. Datum, Uhrzeit, Nummer der Maschine auf welcher
die Fertigung erfolgte, bei Maschinen mit mehreren Fertigungslinien die Nummer der
Fertigungslinie, Angaben über Leiterabmessung, Isolationstyp und Isolationsklasse
des verwendeten Isolationsmaterials, Auftragsnummer usw., die der Kennzeichnungseinheit
13 entnommen erden, mit ausgedruckt.
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Statt des Druckers 18 können auch Lochstreifendrucker oder andere
Aufzeichnungsgeräte angeschlossen werden. Die Daten können auch in einer zentralen
kontrollstation zusammengefaßt werden.
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Bei Einsetzen einer neuen Spule 6 (Fig. 1) wird über den Schalter
S (Fig. 1) die ganze Registriereinrichtung automatisch in die Ausgangslage gebracht.
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Für mehrere getrennte oder auf einer Anlage zusammengefaßte Fertigungslinien
werden Zählstufe 11 und Auswerteeinheit 12, die Eingangsstufe 10 sowie die optischen
Anzeigen 15 und 17, die Relaiseinheit 19 und die Schalter T entsprechend vielzählig
ausgeführt, wie dies in der Figur 2 durch die entsprechenden Bezeichnungen (151,
152 .. 171, 172 .. und 191, 192 ..) gekennzeichnet ist. Die Ergebnisse lassen sich
dagegen in einem mehrkanaligen Schreiber 16 aufzeichnen, und es ist durch Koppelnetzwerke
für diese mehrkanalige Ausführung möglich, alle Ergebnisse nur von einem Drucker
18 ausgeben zu lassen.
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In der Figur 3 ist gezeigt, wie für eine einzige Fertigungslinie die
Speicherung der Einzelfehler (Impulse I) durch die Zähler 11 und der längenbezogenen
Fehler über die Zähler 12a und 12b der Auswerteeinheit 12 erfolgt. Abhängig vom
Umfang der zu speichernden Fehlerzahlen wird die Anzahl der Zählerstufen gewählt.
Über
die Abfrageleitung A werden die Zählerstände in der Zentraleinheit
14 nach Betätigung des Schalters T abgefragt und zum Ausgang Z gegeben, von wo aus
sie angezeigt, registriert oder abgedruckt werden können.
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Die Fig. 4 zeigt eine Zähleranordnung für eine mehrkanalige Ausführung.
Jeder der zusammengefaßten Stufen 1 bis n ist eine hbfrageleitung A1 bis An zugeordnet.
In beliebiger Reihenfolge lassen sich nun die Zählerstände der verschiedenen Fertigungslinien
durch Betätigung der jeweiligen Taste T1 bis Tn abfragen und können am Ausgang Z
der Zentraleinheit 14 erhalten werden.
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Für weitere Angaben, wie Uhrzeit, Fertigungsdatum, Auftragsnummer,
Maschinennummer usw. werden die Daten von der Kennzeichnungseinheit 15 über die
Verbindungen U> F, N, M usw. zur Verfügung gestellt, wie in Fig. 5 angegeben.
In dieser sind die in der Fig. 4 gezeichneten Zählstufen zusammengefaßt; dargestellt,
und es erscheinen jetzt ebenfalls für jeden Abfragezyklus getrennt am Ausgang Z
der Zentraleinheit 14 die zugeordneten Zählerstände zusammen mit Uhrzeit, Fertigungsdatum
usw.