DD209023A1 - Vorrichtung zur querschnittsbestimmung von langgestreckten koerpern - Google Patents

Abstract

Mit der erfindungsgemaessen Vorrichtung zur Querschnittsbestimmung von langgestreckten Koerpern koennen die Querschnitte bzw. auftretende kleinste Querschnittsaenderungen an Koerpern wie z.B. Draehten, Kabeln und Faeden erfasst werden. Die Vorrichtung ist insbesondere fuer kontinuierlich durchzufuehrende Querschnittsbestimmungen in der Draht- und Kabelindustrie geeignet. Ziel war es, eine kontinuierliche Querschnittsbestimmung von langgestreckten Koerpern aus beliebigen Werkstoffen mit beliebigen Querschnittsformen zu ermomoeglichen. Als Aufgabe stand deshalb, Einen Parameter zu finden und zu messen, der genauere Rueschluesse auf den Querschnitt zulaesst und gleichzeitig unabhaengig vom verwendeeglichen. Als Aufgabe stand deshalb, einenParameter zu finden und zu messen, der genauere Rueckschluesse auf den Querschnitt zulaesst und gleichzeitig unabhaengig vom verwendeteten Material ist. Geloest wird dies dadurch, dass die mit Hilfe eines Magneten in einen bestimmten Raum fesgehaltene und durch den zu messenden Koerper verdraengte magnetischeessigkeitsmenge erfasst und angezeigt bzw. registriert. Bei staendiger Weiterbewegung des zu messenden Koepers ist eine kontinuierliche Messung moeglich. essigkeitsmenge erfasst und angezeigt bzw. registriert. Bei staendiger Weiterbewegung des zu messenden Koerpers ist eine kontinuierliche Messung moeglich.

Description

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Titel der Erfindung

Vorrichtung zur Querschnittsbestimmung von langgestreckten Körpern

Anvvendunqsaebiet der Erfinduna

Mit der erfindungsgemäSen Vorrichtung können der Querschnitt bzw. auftretende kleinste Q-ue rschnit tsänderungen an langgestreckten Körpern wie z. 3. Drähten, Kabeln und Fäden erfaßt werden. Dabei können die zu messenden Gegenstände aus metallischen wie auch aus nichtmetallischen Werkstoffen bestehen und sind nicht an kreisförmige Querschnitts gebunden.

Die.': Vorrichtung ist besonders für kontinuierlich durchzuführende Que rschnitt sbest iuimungen in der Draht- und Kabelindustrie geeignet.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

In der Hersteller- wie auch in der Anwenderindustrie kommt der Einhaltung von Durchmessertoleranzen, insbesondere bsi Drähten eine qroße Bedeutuna zu_s

Die gebräuchlichste Kontrollmethode besteht darin, daß stichprobenweise mit mechanischen Meßmitteln wie Mikrometerschraube oder Meßschieber der Durchmesser bestimmt wird Die Querschnittsform bleibt dabei unberücksichtigt» Desweitsren kommt es bei solchen Prüfmetnodsn leicht zu Cuetschunqsn des Drahtes bzw. der Ummantelung.

- a JiJL. 1

Bekannt ist weiterhin ein Prospekt der Firma Bruno Richter, BRD, in dem das optische Gerät D 010 zur Dickemessung von Drähten beschrieben wird. Dieses Gerät arbeitet nach dem Prinzip der photoelektrischen Auswertung eines auf einem Schirm sich bildenden Schattenrisses. Um eine möglichst

scharfe Abbildung zu bekommen, wird der zu messende Draht bzw. das Kabel mit Laserlicht bestrahlt. Da auch hier nur der Durchmesser bestimmt wird, sind diese Messungen und eventuelle Rückschlüsse auf den Querschnitt nur bei Kör-.

pern mit idealen kreisförmigen Querschnitt exakt.

Für Metallgegenstände aus ferro- und nichtferromagnetischen Werkstoffen kann die Bestimmung der Querschnitts*lache durch Messung des magnetischen Widerstandes bzw. der Feldverzerrung eines magnetischen Dipols erfolgen.

Prinzipiell ist diese Meßmethode für kontinuierlich zuerfolgende Messungen geeignet. Sie versagt aber bei nichtmetallischen Werkstoffen und bei Meßobjekten mit kleinen Querschnitten, bei denen die zu erwartenden Veränderungen zu gering sind. Für kontinuierlich durchzuführende Mes-

sungen muß das Meßobjekt unter mechanischen Andruck in einem definierten Abstand an den zur Registrierung der Feldverzerrung bzw. des magnetischen Widerstandes dienenden Meßspulen vorbeigeführt werden, was bei weichen Materialien unweigerlich zu Querschnittsveränderungen führt

(Blumenauer, Werkstoffprüfung, Leipzig 1978).

Der Nachteil aller bekannten Verfahren besteht darin, daß sie von der Durchmesserbestimmung ausgehen und aus diesen Ergebnissen auf den Querschnitt schließen bzvj. sie sind grundsätzlich nicht für nichtmetallische Werkstoffe

geeignet.

Ziel der Erfindung .

Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Heßmöglichkeit, die eine kontinuierliche Ouerschnit tsbestiminunq von

langgestreckten Körpern aus beliebigen Werkstoffen mit beliebigen kleinen wie großen Querschnittsformen ermöglicht .

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Meßmöglicnkeit zu entwickeln, die genauere Rückschlüsse vom gemessenen Parameter auf den Querschnitt zuläßt und gleichzeitig unabhängig vom verwendeten Material ist. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe in einer Vorrichtung zur Querschnittsbestimmung von langgestreckten Körpern dadurch gelöst, daß ein Führungsrohr, gefüllt mit einer fest vorgegebenen Menge magnetischer Flüssigkeit vorhanden ist, mindestens auf einer Seite der öffnung des Führungsrohres sine Haltevorrichtung zur Führung und Gewährleistung des allseitigen Umschließens der querschnittsbestimmenden Oberfläche des langgestreckten Körpers durch die magnetische Flüssigkeit vorhanden ist und daß ein Magnet rotationssymmetrisch um das Führungsrohr angeordnet ist, daß auf dem Führungsrohr zur Registrierung der Länge der mägnetischen Flüssigkeitssäule zwei Meßspulen im Bereich des Anfangs- und Endtsils der durch den Magneten im Mittelteil des Führungsrohres festgehaltenen magnetischen Flüssigkeitssäule angeordnet sind, daß sie jeweils mindestens teilweise von dieser magnetischen Flüssigkeit durchsetzt sind und daß diese zwei Meßspulen über jeweils eine Signalverbindung elektrisch mit einer Ve rgleich.selnheit und diese über eine weitere Signalverbindung mit einer Anzeigeeinrichtung elektrisch verbunden ist

Das Führungsrohr wird dabei zweckmäßigerweise so bemessen, daß es auf beiden Seiten aus der Anordnung herausragt, Zum Festhalten der- magnetischen Flüssigkeit im Führunasrohr

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im Bereich zwischen den Meßspulen wird ein Magnet verwendet, der ein ro tationssymmetrisches Magnetfeld mit maximaler Feldstärke im Mittelteil des Magneten besitzt, verwendet»

Die Meßspulen werden dabei so auf dem Führungsrohr angeordnet, daß sie sich außerhalb des Magneten befinden bzw. zumindestens teilweise im Inneren. Die von den Meßspulen gelieferten Lageangaben der magnetischen Flüssigkeitssäule werden durch den Differenzbildner der Vergleichseinheit als verdrängte Flüssigkeit pro Längeneinheit ausgewertet und durch die Anzeigeeinrichtung mit einem Zeigermeßinstrument oder Zweikoordinatenschreiber als Querschnitt des zu messenden langgestreckten Körpers angezeigt,

Ausführunqsbeispiel

An Hand des Ausführungsbeispieles wird die Erfindung näher erläutert, 'In der Darstellung zeigt:

Fig, 1 eine schematische Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen mechanischen Aufbaus der Vorrichtung;

Fig, 2 ein Blockschaltbild dar erfindungsgemäSen elektrischen Auswertesch'oltung

Die Schnittdarstellung nach Fig. l besteht aus einen Führungsrohr 1, das mit einer fest vorgegebenen Menge an magnetischer Flüssigkeit 2 gefüllt ist und in dem der zu messende langgestreckte Körper 3 mit Hilfe der vor den öffnungen des Führungsrohres angeordneten Haltevorrichtung 4 so geLagert und geführt wird, daß die querschnittsbestimmends Oberfläche allseitig von Flüssigkeit umgeben ist, Der Magnet 5 ist dabei rotationssymmetrisch um das Führungsrohr angeordnet und weist zwei Aussparungen für die Meßspulen 6,7 auf. Diese Spulen sind so auf dem Führungsrohr angeordnet, das sie sich teilweise im Inneren des Magneten befinden und von dem Anfangs- und Endteil dar magnetischen Flüssigkeitssäule jeweils mindestens teilweise durchsetzt werden«

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* * 1

An Hand von Fig. 2 wird der Aufbau der elektrischen Auswerteschaltung bestehend aus Vergleichsschaltung 3 und Anzeigeeinrichtung 9 näher erläutert, über jeweils eine Signalverbindung sind die MeSspulen 6, 7 mit der Vergleichseinheit, die einen Differenzbildner zur Auswertung der von den Spulen gelieferten Lageangaben der magnetischen Flüssigkeitssäule im Führungsrohr enthält, elektrisch verbunden. Diese Vergleichseinheit ist wiederum über eine Signalverbindung elektrisch mit einer Anzeigeeinrichtung 9, die ein Zeigerinstrument oder z, 3. einen Zvveikoordinatenschreiber darstellen kann, verbunden. Die Abmessung des Führungsrohres für die Aufnahme der magnetischen Flüssigkeit und des zu messenden langgestreckten Körpers werden entsprechend der Form und dem Querschnitt dieses Körpers ausgewählt. Sie können beliebig sein. Der zu messende Körper wird mit Hilfe zweier Haltevorrichtungen z. 3. in Form von Rollen so im Führungsrohr gehalten und bei ständiger Weiterbewegung geführt, daß sich zwischen der den Querschnitt bestimmenden Oberfläche des Körpers und der Wandung des Führungsrohres ein möglichst dünner Film magnetischer Flüssigkeit in Form eines Ringes bildet, der auch bei ständiger Wsiterbewegung des zu messenden Körpers durch die magnetische Flüssigkeit erhalten bleibt. Die Länge des Führungsrohres ist dabei so ausgewählt, daii die beiden öffnungen aus' der mechanischen Anordnung herausragsn, was bei Bewegung der magnetischen Flüssigkeit im Rohr deren Heraustreten aus der Anordnung verhindert. Zum Festhalten der magnetischen Flüssigkeit im Mittelteil des Führungsrohres dient der dazu vo rteilhaf te rweise rotationssymmetrisch aufgebaute und ein Maximum an Feldstärke in diesem mittleren Teil aufweisende Magnet.

Durch das Ein- und Durchführen eines Körpers durch das mit magnetischer Flüssigkeit gefüllte Führungsrohr wird die magnetische Flüssigkeit durch diesen Körper verdrängt und es bildet sich ein n'ohlzvlinder von Flüssiakeit um den

Körper aus, der in seiner Lage durch das elektrische Feld des Magneten im Mittelteil des Führungsrohres, also im Bereich wo die maximale Feldstärke auftritt, fixiert wird. Die Länge dieser Flüssigkeitssäule hängt also bei Oekannten konstanten Querschnitt des Führungsrohres, bekannter Menge an magnetischer Flüssigkeit und bekannter Länge des zu messenden Körpers nur von dessen Querschnitt ab« Hierbei ist die Länge der Flüssigkeitssäule gleich der Länge des zu messenden Körpers.

Die Lageangaben des Anfangs- und Endteils des Hohlzylinders aus magnetischer Flüssigkeit im Führungsrohr werden mit Hilfe der zwei MeSspulen bestimmt, Durch eine sich anschließende entsprechende Verarbeitung der durch das Eintauchen und Bewegen der magnetischen Flüssigkeit in den MeSspulen erhaltenen elektrischen Signale' kann eine Meßwertverfälschung durch Vibrieren der Flüssigkeitssäule ausqeschlossen werden,

Durch die entsprechende Ausgestaltung der Haltevorrichtung und das Führen des Körpers im Führungsrohr wird gewährleistet, daß die' Flüssigkeit sich als ein Hohlzylinder um den zu messenden Körper anordnet und ihn' so allseitig umschließt,

Claims (6)

1. Erfindunqsanspruch

   1. Vorrichtung zur Querschnittsbestitr.mung von langgestreckten Körpern, gekennzeichnet dadurch, daß ein Führungsrohr (1), gefüllt mit einer fest vorgegebenen Menge magnetischer Flüssigkeit (2) vorhanden ist, mindestens auf einer Seite der öffnung des Führungsrohres (1) eine Haltevorrichtung (4) zur Führung und Gewährleistung des allseitigen Umschließens der querschnittsbestimmenden Oberfläche des langgestreckten Körpers (3)

   IC durch die magnetische Flüssigkeit (2) vorhanden ist und daß ein Magnet (5) rotationssymmetrisch um das Führungsrohr (1) angeordnet ist, das auf dem Führungsrohr (1) zur Registrierung der Länge der magnetischen Flüssigkeitssäule zwei Meßspulen (6, 7) in Bereich des Anfangs- und Endteils der durch den Magneten (5) i-m,. Mittelteil ..des Führungsrohres (1) festgehaltenen magnetischen Flüssigkeitssäule angeordnet sind, das sie jeweils mindestens teilweise von dieser magnetischen Flüssigkeit durchsetzt sind und daß diese zwei Meßspulen (S, 7) über jeweils eine Signalve rbinduncL elekt risen mit einer Verglaichseinheit (3) und diese über eine weitere Signalverbindung mit einer Anzeigeeinrichtung (9) elektrisch verbunden ist
2. 2. Vorrichtung nach Pktο 1 gekennzeichnet dadurch, daß das Führungsrohr eine solche Länge aufweist, daß die beiden freistehenden Rohrenden aus der Magnet- und Spulenanordnung herausragen.
3. 3. Vorrichtung nach Pkt. 1 gekennzeichnet dadurch, daß der rotationssymmetrisch um das Führungsrohr angeordnete Magnet ein Magnet mit maximaler Feldstärke im Mittelteil des Magneten ist.

   4« Vorrichtung nach Pkt, 1 gekennzeichnet dadurch, daß die zwei Meßspulan jeweils außerhalb des Magneten auf dem Führungsrohr angeordnet sind«
4. 5. Vorrichtung nach Pkt, 1 gekennzeichnet dadurch, daß der Magnet Aussparungen für die zwei auf dem Führungsrohr angeordneten Meßspulen aufweist, damit diese zumindest teilweise im Inneren des Magneten enthalten .sind ,

   S. Vorrichtung nach Pkt. 1 gekennzeichnet dadurch, daß die Vergleichseinheit einen Differenzbildner zur Auswirkung der von den Meßspulen gelieferten Lageangaben der magnetischen Flüssigkeitssäule im Führungsrohr enthält,
5. 7. Vorrichtung nach Pkt. 1 gekennzeichnet dadurch, daß die Anzeigeeinrichtung ein Zeigermeßinstrument zur Angabe des Querschnitts als verdrängte Flüssigkeitsfiiengs darstellt ,
6. 8. Vorrichtung nach Pkt. 1 gekennzeichnet dadurch, daß die Anzeigeeinrichtung einen Zweikoordinatenschreiber zur Angabe des Querschnitts als verdrängte Flüssigkeitsnrenge darstellt.