DE811163C

DE811163C - Device for electrical measurement of the thickness of foils, especially in a continuous operation

Info

Publication number: DE811163C
Application number: DEP22193D
Authority: DE
Inventors: Heinz Dr-Ing Koch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1948-11-20
Filing date: 1948-11-20
Publication date: 1951-08-16

Description

Einrichtung zum elektrischen Messen der Dicke von Folien, insbesondere im fortlaufenden Arbeitsgang Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum elektrischen Messen der Dicke von Metall- als auch von Kunststoffolien insbesondere im fortlaufenden Arbeitsgang. Es ist bereits vorgeschlagen worden, das zu messende Metallblech oder die zu messende Metallfolie kontinuierlich zwischen zwei Spulen hindurch zu ziehen, um auf Grund der durch die Blech- oder Foliendicke verursachten Änderungen des Kopplungsfaktors zwischen den Spulen eine elektrische Dickenmessung vorzunehmen. Diese Anordnung gestattet jedoch nicht das Messen von Kunststoffoliendicken. Um nun eine sehr empfindliche und dabei betriebssichere Einrichtung zum Messen auch der dünnsten Folien zu schaffen, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, die Folie durch zwei Meßelektroden hindurchzuführen, die mit einem veränderbaren in Dicken geeichten Kondensator in einem Meßkreis liegen, der von einem kleinen Hochfrequenzgenerator mit gewobbelter Frequenz angestoßen wird, dabei werden Anderungen der Resonanzfrequenz des Meßkreises hervorgerufen durch Dickenabweichungen der zu messenden Metall- oder Kunststoffolien von der eingestellten Dicke, von zwei Kontrollkreisen, die über eine Duodiode auf ein Galvanometer arbeiten, angezeigt. Vorteilhaft hält man für den Meßkreis eine bestimmte Frequenz, die an und für sich beliebig ist, fest, von der die Resonanzfrequenzen der beiden Kontrollkreise um bestimmte Beträge nach oben und nach unten abweichen. Bei festgehaltener Frequenz des Meßkreises (Sollfrequenz) läßt sich entsprechend der Kapazitätsänderungen zwischen den Meßelektroden durch die eingeführte zu messende Folie die im Meßkreis liegende veränderbare Kapazität direkt in Foliendicken eichen. Um die Folien gegenüber den Elek- .ronden unabhängig von Berührungen außerhalb der Meßapparatur auf ein eindeutiges Potential zu bringen, sind die zu messenden Folien über zwei Walzenpaare geerdet.Device for electrically measuring the thickness of foils, in particular in continuous operation The invention relates to a device for electrical measurement of the thickness of metal and plastic foils in particular in continuous operation. It has already been suggested that the one to be measured Sheet metal or the metal foil to be measured continuously between two coils to pull through to due to the caused by the sheet or foil thickness Changes in the coupling factor between the coils result in an electrical thickness measurement to undertake. However, this arrangement does not allow the measurement of plastic film thicknesses. A very sensitive and at the same time reliable device for measuring To create the thinnest films is proposed according to the invention, the film to pass through two measuring electrodes, each with a variable in thickness calibrated capacitor lie in a measuring circuit, which is from a small high-frequency generator is triggered with a swept frequency, changes in the resonance frequency of the measuring circle caused by thickness deviations of the metal or Plastic sheets of the set thickness, of two control circles that over a duodiode working on a galvanometer, displayed. It is considered advantageous to be the measuring circuit a certain frequency, which in and of itself is arbitrary, fixed, of which increases the resonance frequencies of the two control circles by certain amounts and deviate downwards. With the frequency of the measuring circuit fixed (setpoint frequency) can be passed between the measuring electrodes according to the changes in capacitance the inserted film to be measured the variable capacitance in the measuring circuit Calibrate directly in the film thickness. To protect the foils from the elec- .rond regardless of contact outside of the measuring apparatus to a clear potential the foils to be measured are grounded via two pairs of rollers.

Zur Erhöhung der Resonanzschärfe des Meßkreises und der Empfindlichkeit der Anordnung kann man in den Meßkreis einen Quarz einbauen, dessen Resonanzfrequenz sich durch die parallel geschalteten Kapazitäten des veränderbaren geeichten Kondensators und der Meßelektroden in einem gewissen Bereich ändern läßt. Die Ankopplung des Meßkreises an den Generator und die Kontrollkreise erfolgt über kleine Kondensatoren (sehr lose Kopplung) und Koppelinduktivitäten. To increase the resonance sharpness of the measuring circuit and the sensitivity According to the arrangement, a quartz can be built into the measuring circuit, its resonance frequency through the capacitances of the changeable calibrated capacitor connected in parallel and the measuring electrodes can be changed in a certain range. The coupling of the The measuring circuit to the generator and the control circuits are carried out via small capacitors (very loose coupling) and coupling inductances.

An Stelle des Quarzes kann auch ein erdsymmetrisch aufgebauter Topfkreis wegen seiner hohen Resonanzschärfe Verwendung finden, wobei die entsprechenden Kopplungen über in den Topfkreis eingebrachte Sonden erfolgt.Instead of the quartz, a pot circle constructed symmetrically to the earth can also be used find use because of its high resonance sharpness, with the corresponding couplings takes place via probes placed in the cup circle.

Diese Einrichtung gestattet eine kontinuierliche Kontrolle der Dicke von gewalzten Bändern und Folien und auch Drähten während des Walzprozesses ohne Abstoppen der Stiche. Man kann daher die Einrichtung auch für eine vollautomatische Steuerung des Walzendruckes verwenden. This device allows continuous control of the thickness of rolled strips and foils and also wires during the rolling process without Stop the stitches. One can therefore set up the facility for a fully automatic Use roller pressure control.

Das erfindungsgemäße Verfahren wurde besonders mit Ziel einer kontinuierlichen Messung von Metall- und Kunststoffolien mit Dicken in der Größenordnung von '/logo bis 1/ioo mm entwickelt, wobei aber das Messen größerer Dicken in gleicher Weise durchführbar ist. Dazu ist zu bemerken, daß die Genauigkeit der Anzeige mit zunehmender Dicke des Walzgutes zunimmt.The inventive method was particularly aimed at continuous Measurement of metal and plastic foils with thicknesses in the order of magnitude of '/ logo up to 1/100 mm, but measuring greater thicknesses in the same way is feasible. It should be noted that the accuracy of the display with increasing Thickness of the rolled stock increases.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Einrichtung durch die Schaltbilder dargestellt, und zwar zeigt Fig. I den einfachen Aufbau der Einrichtung, Fig. 2 die Einrichtung bei zusätzlichem Einbau eines Quarzes, Fig. 3 die Einrichtung bei Verwendung eines Topfkreises und Fig. 4 die Resonanzkurven. In the drawing are several exemplary embodiments of the device represented by the circuit diagrams, namely Fig. I shows the simple structure of Device, Fig. 2 the device with an additional installation of a quartz, Fig. 3 the device when using a cup circle and FIG. 4 the resonance curves.

Die zu messende Folie 5 wird erfindungsgemäß durch zwei Einlaufwalzen 6 und 7 und zwei Auslaufwalzen 8 und 9 geführt. Diese Walzen sind alle vier geerdet und damit auch die Folie 5. Zwischen diesen Walzenpaaren befinden sich zwei planparallele Meßelektroden 10 und II. Diese Elektroden liegen in einem Meßkreis 12 und beeinflussen durch ihre Kapazität die Resonanzfrequenz des Meßkreises. Die eingebrachte Folie ändert somit entsprechend ihrer Dicke die Resonanzfrequenz des Meßkreises I2. In dem Meßkreis sind ein veränderbarer, in Dicken geeichter Kondensator 13 sowie die beiden hintereinandergeschalteten Kopplungsinduktivitäten 14 und 15 angeordnet. According to the invention, the film 5 to be measured is fed by two infeed rollers 6 and 7 and two discharge rollers 8 and 9 out. All four of these rollers are grounded and thus also the film 5. Between these pairs of rollers there are two plane-parallel ones Measuring electrodes 10 and II. These electrodes are located in a measuring circuit 12 and influence the resonance frequency of the measuring circuit due to its capacity. The inserted film thus changes the resonance frequency of the measuring circuit I2 according to its thickness. In the measuring circuit are a variable, calibrated capacitor 13 and the thickness two coupling inductances 14 and 15 connected in series.

Der Meßkreis 12 wird von einem kleinen selbsterregten Hochfrequenzgenerator I6 mit ungedämpften Schwingungen angestoßen. The measuring circuit 12 is from a small self-excited high frequency generator I6 triggered with undamped oscillations.

Zur Frequenzwobbelung liegt parallel zur Schwingkreisinduktivität des Generators ein Differentialkondensator I7 mit rotierendem Rotor. Der Rotor sitzt auf der Achse eines kleinen Synchronmotors, so daß bei 50 Perioden des antreibenden Wechselstroms die Frequenzhübe mit einer Periodenzahl von 100 Hz erfolgen. The frequency sweep is parallel to the resonant circuit inductance of the generator a differential capacitor I7 with a rotating rotor. The rotor sits on the axis of a small synchronous motor, so that at 50 periods of the driving Alternating current, the frequency swings are carried out with a number of periods of 100 Hz.

Die Kopplungsinduktivität 15 überträgt die Energie des Meßkreises I2 auf die beiden Kontrollkreise I8 und I9, deren Resonanzfrequenz um den Betrag dv nach unten und nach oben von der Sollfrequenz des Meßkreises VI abweichen. The coupling inductance 15 transmits the energy of the measuring circuit I2 to the two control circuits I8 and I9, their resonance frequency by the amount dv deviate downwards and upwards from the setpoint frequency of the measuring circuit VI.

Diese Sollfrequenz des Meßkreises kann durch den veränderbaren Kondensator I3 eingestellt werden. Beide Kontrollkreise I8 und 19 wirken über eine Duodiode 20 in Differentialschaltung auf ein empfindliches Galvanometer 2I, das die Frequenzabweichungen des Meßkreises und damit die Dickenabweichungen der zu messenden Folie nach unten oder oben durch entsprechende Ausschläge nach links oder rechts anzeigt. Parallel zu dem Galvanometer 21 ist noch zur Nullpunkteinstellung ein Potentiometer 22 geschaltet. Dieses ist ebenso wie die übrigen Teile der Anlage geerdet. This setpoint frequency of the measuring circuit can be adjusted by the variable capacitor I3 can be set. Both control circuits I8 and 19 work via a dual diode 20 in differential connection on a sensitive galvanometer 2I, which the frequency deviations of the measuring circle and thus the thickness deviations of the film to be measured downwards or at the top by corresponding deflections to the left or right. Parallel A potentiometer 22 is connected to the galvanometer 21 for setting the zero point. Like the rest of the system, this is earthed.

Soll beispielsweise während des Walzvorganges die Stärke der gewalzten Folie überwacht werden, so wird der veränderbare Kondensator I3 im Meßkreis 12 auf den dieser Sollstärke entsprechenden Eichwert eingestellt. Bei Abweichungen von der Sollstärke nach kleineren bzw. größeren Werten zu schlägt entsprechend der Verstimmung des Meßkreises das Galvanometer 21 nach links oder rechts aus. Um wieder zur Sollstärke der Folie zu gelangen, ist der Walzendruck so lange zu ändern, bis das Galvanometer den Ausschlag Null zeigt. Should, for example, the strength of the rolled during the rolling process Foil are monitored, so the variable capacitor I3 in the measuring circuit 12 is on the calibration value corresponding to this nominal strength is set. If there are deviations from the target strength to smaller or larger values beats according to the detuning of the measuring circuit, the galvanometer 21 to the left or right. To get back to the target strength To get to the foil, the roller pressure has to be changed until the galvanometer shows zero deflection.

Ferner ist es möglich, die Stärke von Folien zu messen, indem man den veränderbaren Kondensator 13 im Meßkreis so lange verändert, bis das Galvanometer 21 den Ausschlag Null zeigt. Die Foliendicke ist dann der Skala des veränderbaren Kondensators zu entnehmen. It is also possible to measure the thickness of foils by the variable capacitor 13 changed in the measuring circuit until the galvanometer 21 shows the deflection zero. The film thickness is then the scale of the changeable To remove the capacitor.

Nach Fig. 2 ist zur Erhöhung der Resonanzschärfe des Meßkreises 12 und der Empfindlichkeit der Anordnung in diesem Meßkreis ein Quarz 23 eingebaut, dessen Resonanzfrequenz sich durch den veränderbaren Kondensator I3 und die der Meßelektroden 10 und II in einem gewissen Bereich ändern läßt. Die Ankopplung des Meßkreises an den Generator 16 erfolgt durch kleine Koppelkondensatoren 24 und 25 und die Ankopplung der Kontrollkreise I8 und 19 über die kleinen Kondensatoren 26 und 27. Wie in Fig. I dient die Induktivität 14 zur Kopplung mit Generator I6, die induktivität 15 zur Kopplung mit den Kontrollkreisen I8 und 19. According to FIG. 2, to increase the resonance sharpness of the measuring circuit 12 and the sensitivity of the arrangement, a quartz 23 is built into this measuring circuit, whose resonance frequency is determined by the variable capacitor I3 and that of the Can change measuring electrodes 10 and II in a certain range. The coupling of the The measuring circuit to the generator 16 takes place through small coupling capacitors 24 and 25 and the coupling of the control circuits I8 and 19 via the small capacitors 26 and 27. As in Fig. I, the inductance 14 is used for coupling to generator I6, the inductance 15 for coupling with control circuits I8 and 19.

An Stelle des Quarzes kann auch nach Fig. 3 ein Topfkreis 28 wegen seiner hohen Resonanzschärfe treten. Die Kopplungen erfolgen über in den Topfkreis eingebrachte Sonden 29, 30 und 3I. Instead of the quartz, a pot circle 28 can also be used according to FIG its high resonance sharpness. The couplings are made via in the pot circle inserted probes 29, 30 and 3I.

Die Empfindlichkeit und die Anzeigegenauigkeit der beschriebenen Meßanordnung sind eine Funktion I. des Verhältnisses der Foliendicke zum Abstand der Meßelektroden, 2. der Resonanzschärfe des Meßkreises, 3. der Flankensteilheit der Kontrollkreise und 4. der Empfindlichkeit des Galvanometers. The sensitivity and display accuracy of the described Measuring arrangements are a function I. of the ratio of the film thickness to the distance the measuring electrodes, 2. the resonance sharpness of the measuring circuit, 3. the edge steepness the control circles and 4. the sensitivity of the galvanometer.

Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung des Meßvorganges. Auf der Ordinate sind Frequenzen aufgetragen, auf der Abszisse die Amplituden. Fig. 4 shows a schematic representation of the Measuring process. Frequencies are plotted on the ordinate and the amplitudes on the abscissa.

Die Kurven I8' und I9', deren Maximum um die Beträge von dv von der Sollfrequenz des Meßkreises alweicl1en, stellen den Frequenzgang der l)eidell Kontrollkreise dar. Die nadelförmige Frequenzkurve 12' ist die Charakteristik des Meßkreises. Bei Einhalten der Foliensollstärke liegt die Mitte der Nadel 12' auf der Mitte zwischen I8' untl 19'. Bei Abweichungen vom Sollwert der Folie nach kleineren ATerten zu wandert die Nadel 12' beispielsweise nach rechts, bei Abweichungen nach gr(ißeren \NTerten nach links. Das Galvanometer stellt sich entsprechend der Differenz beider Amplituden ein. The curves I8 'and I9', the maximum of which by the amounts of dv from the Divide the setpoint frequency of the measuring circuit, set the frequency response of the l) eidell control circuits The needle-shaped frequency curve 12 'is the characteristic of the measuring circuit. at Adhering to the desired film thickness, the center of the needle 12 'lies on the center between I8 'untl 19'. In the event of deviations from the nominal value of the film, apply for smaller ATerten If the needle 12 'moves to the right, for example, in the case of deviations to larger \ NTten to the left. The galvanometer adjusts itself according to the difference between the two Amplitudes.

Vorteilhaft wird man die Breite der Meßelektroden 10 und 1 1 kleiner ausführen als die Breite der schmalsten zu messenden Folie, um eine Einwirkung der Folienlreite auf das Meßergebnis zu vermeiden. The width of the measuring electrodes 10 and 11 is advantageously smaller run as the width of the narrowest film to be measured to avoid exposure to the Avoid film width on the measurement result.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E: 1. Device for electrical measurement the thickness of foils. in particular in a continuous operation, characterized in that that the film (5) is passed through two measuring electrodes (10, 11) with a variable, calibrated capacitor (I3) in a measuring circuit (I2) from a small high-frequency generator (I6) with a higher frequency than the previous one is triggered, and that changes in the resonance frequency of the measuring circuit (12) caused due to deviations in thickness of the metal or plastic foils (5) to be measured from the set thickness, of two control circles (I8, I9), which via a duo diode (20) working on a galvanometer (2I) are displayed.

2. Device according to claim I, characterized by two pairs of rollers (6, 7 and 8, 9), through which the film (5) is plane-parallel through the measuring electrodes (10, 11) is guided and earthed at the same time.

3. Device according to claim I and 2, characterized in that a detunable crystal to increase the measuring accuracy in the measuring circuit (I2) (23) or a symmetrically constructed cup circle (28) is installed.