DE3505671A1

DE3505671A1 - Verfahren und messanordnung zur mittelbaren bestimmung von blechdicken

Info

Publication number: DE3505671A1
Application number: DE19853505671
Authority: DE
Inventors: Ralf Dipl.-Ing. 7537 Remchingen Röhrer; Frank 7531 Ölbronn-Dürrn Stark
Original assignee: ROLAND ELECTRONIC HORST NAUDIT
Current assignee: ROLAND ELECTRONIC HORST NAUDIT
Priority date: 1985-02-19
Filing date: 1985-02-19
Publication date: 1986-08-21

Description

Verfahren und Meßanordnung zur mittelbaren Bestimmung
von Blechdicken Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum mittelbaren Bestimmen der Blechdicke, insbesondere der Doppelblechlage von Eisenblechen über die Auswertung eines das Eisenblech durchdringenden magnetischen Flusses, sowie eine Meßanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Ein bewährtes Prinzip Blechdicken und hier insbesondere Doppelblechlagen zu bestimmen besteht darin den Streufluß eines Magneten zu bestimmen, der dann ein Minimum erreicht, wenn die Magnetpole durch die zu prüfenden ferromagnetischen Teile überbrückt sind. Die Streuflussbestimmung erfolgt hierbei induktiv oder mittels Hall-Sonden, die zwischen den Polen des Magneten angeordnet sind. Prinzipiell könnten für diese Meßanordnung sowohl Elektromagnete wie auch Dauermagnete Verwendung finden, doch hat sich der Einsatz von Dauermagneten durchgesetzt, da die Konstanthaltung der Durchflutung des Elektromagneten einen verhältnismäßig großen zusätzlichen apparativen Aufwand erfordert.
Der Nachteil des Dauermagneten, daß er eine nicht unerhebliche Kraft auf den Prüfling ausübt, wird hierbei in Kauf genommen.
Diese, dem Stand der Technik zuzuzählende Meßmethode weist eine für die Praxis, insbesondere zur Bestimmung von Doppelblechlagen ausreichende Genauigkeit auf und ist auch mit preiswerten Bausteinen zu verwirklichen. Ihr Nachteil besteht, neben der dauernden Krafteinwirkung auf den Prüfling, die unter Umständen, insbesondere bei Feinblechen, sogar zu einer Beschädigung des Prüflings führen kann, auch darin, daß die Meßgenauigkeit, insbesondere bei der Dickenbestimmung von dicken Blechen nicht ausreichend ist.
Es stellt sich damit die Aufgabe eine Meßmethode und eine Meßanordnung anzugeben, die diese Nachteile vermeidet, bei der also nur über eine sehr kurze Zeit, um Beschädigungen des Prüflings auf jeden Fall zu vermeiden, eine Durchflutung aufrecht erhalten wird, diese Durchflutung aber das Bestimmen der Dicke sowohl von Feinblechen, wie auch von extrem dicken Blechen gestattet.
Erreicht wird dies nach der Erfindung durch die Bestimmung der Induktivität eines Elektromagneten, in dessen magnetischem Kreis sich das zu prüfende Blech befindet.
Nicht mehr also wie bisher wird bei konstantgehaltener Durchflutung über die Bestimmung des verbleibenden Streuflusses auf den magnetischen Widerstand im magnetischen Kreis geschlossen und daraus indirekt auf die Dicke des Bleches das diesen Kreis schließt, sondern es wird ein Elektromagnet eingesetzt der mit unterschiedlichen Strömen eine entsprechend unterschiedliche, dem jeweiligen Verwendungszweck angepasste Durchflutung erzeugen kann und über den, und zwar durch die Messung seiner jeweiligen Induktivität, auf die Dicke des diesen magnetischen Kreis schließenden Bleches geschlossen werden kann. Man ist also nicht mehr, wie bisher bei der Blechdickenbestimmung, auf einen konstanten magnetischen Fluss angewiesen und auf die Messung des, bei dünnen Blechen sehr schnell kleiner werdenden Streuflusses, sondern man kann nunmehr den magnetischen Fluss der Prüfaufgabe anpassen und die verhältnismäßig starke Induktivitätsänderung zur Bestimmung der Blechdicke heranziehen.
Zur Theorie dieser Meßmethode darf angeführt werden, daß zum Aufbau des magnetischen Feldes des Elektromagneten eine Arbeit geleistet werden muß dW = U x I x dt.
Ersetzt man U in dieser Formel nach dem Induktionsgesetz durch (L + i x dL/dt)di/dt, so wird der unmittelbare Einfluß der sich aus dem jeweiligen Strom ergebenden Induktivität, wobei der Strom im Quadrat eingeht, ersichtlich. Diese verhältnismäßig große Veränderung des Stromes beim Aufbau des magnetischen Feldes wird in erfindungsgemäßer Weise dadurch ausgenutzt, daß die Induktivität des Elektromagneten bestimmt wird über die Geschwindigkeit des Stromanstiegs bei Anlegen einer Spannung an die Spule des Elektromagneten.
Zur Bestimmung dieses Stromanstieges wird eine Meßanordnung vorgeschlagen die gekennzeichnet ist durch die Hintereinanderschaltung der Spule des Elektromagneten und eines Meßwiderstandes sowie eines, die ansteigende Spannung am Meßwiderstand mit der Impulslänge eines die Schaltung versorgenden Impuls-Spannungsgebers vergleichenden Komparators mit Signalgabeeinrichtung. Statt direkt die Impulslänge des Impuls-Spannungsgebers als Vergleichsnormal heranzuziehen, kann auch so vorgegangen werden, daß die Vergleichs-Impulslänge für den Komparator von einem, dem Komparator vorgeschalteten, vom Impulsgeber angesteuerten einstellbaren Referenz-Impulsgeber vorgegeben wird. Durch diese Maßnahme kann der Spannungsimpuls beim Impulsgeber nicht nur immer gleich lang , sondern auch in der Amplitude stets gleichgehalten werden, da für unterschiedliche Meßaufgaben bzw.
unterschiedliche Blechdicken dann die Impulslänge und damit der optimale Schnittpunkt der Stromanstiegskurve mit der Impulsflanke des Referenzimpulses festgelegt werden kann.
Es ist empfehlenswert in den Schaltkreis einenImpulszähler einzufügen der nicht nur über die Zählung der Impulse die Meßdauer begrenzen, sondern der auch bei Erreichen der vorbestimmten Impulszahl eine Remanenz-Abschaltung des Elektromagneten dadurch bewirken kann, daß der Elektromagnet kurzzeitig an Spannung umgekehrter Polarität angelegt wird.
Durch diese einfache Maßnahme ist der Nachteil der bisherigen Meßmethode mit Dauermagnet behoben, da nur über eine verhältnismäßig kurze Zeit Kraft auf den Prüfling ausgeübt und daß nach Durchführung der Prüfung diese Kraft vollständig aufgehoben wird.
Weiter läßt sich über einen derartigen Impulszähler auch erreichen, daß der erste eintreffende Impuls, oder einige der ersten eintreffenden Impulse, lediglich dazu ausgenutzt wird, den Prüfling an die Pole des Elektromagneten heranzuziehen, die Messung jedoch unterdrückt wird. Erst der nachfolgend eingehende Impuls wird dann zur Messung ausgenutzt und eventuell, zur Sicherheit, auch noch ein weiterer Impuls. Nach diesem letzten, vorzugsweise dritten Impuls, wird jedoch stets die Messung abgebrochen, um die erwünschte kurze Prüfzeit zu erreichen. Dieser kurzen Prüfzeit wegen wird auch, nach der Erfindung, eine verhältnismäßig hohe Impulsfrequenz für den Impuls-Spannungsgeber vorgeschlagen, die jedoch im allgemeinen unter 100 Hz liegt.
Als Trigger zum Start des Impulsgebers hat sich in erfindungsgemäßer Weise ein Näherungsschalter, vorzugsweise ein induktiver Näherungsschalter bewährt, der dann den Impulsgeber bzw. die gesamte Meßanordnung startet, wenn sich der Prüfling vor den Polen des Elektromagneten befindet.
Auf der Zeichnung ist schematisch die erfindungsgemäße Meßanordnung dargestellt. Die Bezugszeichen weisen hierbei auf folgende Bauteile hin: 1 = Näherungsschalter 2 = Spannungs-Impulsgeber 3 = Elektromagnet 4 = Meßwiderstand (Meßspulenstrom) 5 = Komparator 6 = Anzeige- und Schaltelement 7 = Referenz-Impulsgeber 8 = Impulszähler Wird der magnetische Kreis durch Anlegen eines Bleches (bzw. Doppelbleches) an den Elektromagneten 3 geschlossen, so spricht der Näherungsschalter 1 an und startet den Spannungs-Impulsgeber 2. Dadurch wird die Spule des Elektromagneten 3 an Spannung gelegt und es fließt ein Strom der in einer gewissen Zeitspanne, abhängig von der Induktivität der Spule des Elektromagneten 3, zu einem Endwert ansteigt. Dieser ansteigende Strom (di/dt) wird dem Komparator 5 zugeleitet, der die Zeit vom Start des Impulses bis zum Erreichen einer bestimmten Spannung (Strom) oder die Zeit zwischen einem Referenzsignal, das vom Referenz-Impulsgeber 7 zugeleitet wird, bestimmt. Liegt die Induktivität der Spule des Elektromagneten 3 innerhalb einer vorzubestimmenden Toleranz, kann dieser Toleranzbereich als die vorgewählte Blechdicke interpretiert werden. Liegt er ausserhalb dieses Toleranzbereiches, spricht das Anzeigegerät 6 an und schaltet gegebenenfalls die Anlage ab. Der Impulszähler 8 kann hierbei dazu dienen, daß beispielsweise der erste eintreffende Impuls lediglich dazu ausgenutzt wird, durch die Kraft des Elektromagneten 3 den Prüfling an die Pole des Elektromagneten 3 heranzuziehen und erst den zweiten eingehenden Impuls zur Messung zu benutzen. Ein dritter Impuls kann die vorherige Messung bestätigen, falls zuvor nicht schon eine gravierende Abweichung vom Sollmaß festgestellt und die Anlage abgeschaltet wurde. Ausserdem kann der letzte Impuls über den Zähler dazu ausgewertet werden, den Elektromagneten 3 mit umgekehrter Polarität an Spannung zu legen, sodaß die Remanenz dieses Magneten aufgehoben wird. Gleichzeitig kann der Zähler auch den gesamten Meßvorgang unterbrechen und die Anordnung für die nächste Messung bereitstellen.
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Claims

PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zum mittelbaren Bestimmen der Blechdicke, insbEsondere der Doppelblechlage von Eisenblechen über die Au'swertung eines das Eisenblech durchdringenden magnetischen Flusses, gekennzeichnet durch die Bestimmung der Induktivität eines Elektromagneten (3), in dessen magnetischem Kreis sich das zu prüfende Blech befindet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivität des Elektromagneten (3) bestimmt wird über die Geschwindigkeit des Stromanstiegs bei Anlegen einer Spannung an die Spule des Elektromagneten (3).
3. Meßanordnung zum Bestimmen der Induktivität des Elektromagneten über die Geschwindigkeit des Stromanstiegs nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch die Hintereinanderschaltung der Spule des Elektromagneten 3 und eines Meßwiderstandes 4 mit der Impulslänge eines die Schaltung versorgenden Impuls-Spannungsgebers (2) vergleichenden Komparators (5) mit Signalgabeeinrichtung (6).
4. Meßanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichs-Impulslänge für den Komparator (5) über einen dem Komparator (5) vorgeschalteten, vom Impulsgeber (2) gesteuerten Referenz-Impulsgeber (7) einstellbar ist.
5. Meßanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Schaltkreis ein Impulszähler (8) eingefügt ist.
6. Meßanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine über den Impulszähler (8) einschaltbare Remanenzabschaltung vorgesehen ist, die nach einer vorgebbaren Anzahl von Impulsen die Spule des Elektromagneten (3) an Spannung umgekehrter Polarität anlegt.
7. Meßanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Trigger zum Start des Impulsgebers (2) ein Näherungsschalter (1), vorzugsweise ein induktiver Näherungsschalter vorgesehen ist.
8. Meßanordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsfrequenz unter 100 Hz liegt.