DE1548329A1

DE1548329A1 - Vorrichtung zur Messung der Staerke von Materialbahnen aus ferromagnetischem Material

Info

Publication number: DE1548329A1
Application number: DE19661548329
Authority: DE
Inventors: Lack Keith Malcolm; Smith Terence Princep
Original assignee: Teledictor Ltd
Current assignee: Teledictor Ltd
Priority date: 1965-07-21
Filing date: 1966-03-24
Publication date: 1969-08-21
Also published as: US3405353A; NL6607104A; GB1097179A; LU51134A1; ES325642A1; BE679673A

Description

Teledictor Limited, Tipton (Staffordshire), Großbritannien

Vorrichtung zur Messung der Stärke von Materialbahnen aus ferromagnetischem Material

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Messung der Stärke von Materialbahnen aus ferromagnetischem Material. Sie betrifft insbesondere eine Vorrichtung zur Messung und visuellen Anzeige der Stärke von Weißblechen in einem Bereich zwischen 0,15 und 6 mm.

Der Erfindung liegt vor allem die Aufgabe zugrunde, eine Meßvorrichtung dieser Art so auszubilden, daß ein augenblickliches Ansprechverhalten (geringstmögliche Meßverzögerung) gewährleistet ist und eine visuelle.Anzeige der Stärke auf einer Skala möglich-ist, die eine starke Auflösung im ganzen Meßbereich besitzt.

Wenn ein. genügend großer Magnetfluß durch eine in Prüfung befindliche Materialbahn geführt und das Material magnetisch vollständig gesättigt wird und wenn die sättigungsflußdichte

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in der Materialbahn etwa konstant gehalten wird, so ist, der gesamte durch die Materialbahn laufende Fluß nur eine Funktion von der Querschnittsfläche des für den FIuß' zur Verfügung stehenden Weges. Dieser ist - wenn am Magnetkreis im übrigen nichts geändert wird - proportional zur Stärke der Materialbahn. Auf dieser Erkenntnis beruht die Erfindung.

Die Erfindung besteht im einzelnen darin, daß ein Meßkopf vorgesehen ist, dei^einen Permanentmagnet oder einen Elektromagneten enthält, der stark genug ist, um direkt oder indirekt über ein dazwischen angeordnetes magnetisch leitendes Element die stärkste zu prüfende Materialbahn magnetisch zu sättigen, wobei sich die zu prüfende Materialbahn auf dem Magnet oder dem magnetisch leitenden Teil abstützt, daß ferner der Magnet auf einer Flußplatte angeordnet ist, die den gesamten vom Magnet erzeugten Fluß aufnehmen kann, daß ferner ein aus einzelnen Blechen aufgebautes Joch sich einerseits auf der Flußplatte abstützt und anderseits an der Unterseite der zu prüfenden Materialbahn anliegt, wobei dieses Joch zusammen mit dem Magnet und der Flußplatte einen gemeinsamen Magnetkreis bildet und die Flächen der Flußplatte und des Joches groß genug sind, um ungesättigt zu bleiben, wenn der Magnetkreis durch die stärkste zu prüfende Materialbahn geschlossen wird, daß weiterhin wenigstens eine Meßspule auf dem Joch angeordnet ist, der eine Wechsel-EMK zugeführt wird, daß ferner der gesamte Magnetfluß an einer Anzeigevorrichtung

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sichtbar gemacht wird, die eine in Einheiten der Materialbahnstärke geeichte Skala aufwöist und eine Kathodenstrahlröhre enthält, die von den von der.Meßspule abgenommenen -•Impulsen gespeist wird, wobei diese Impulse in jeder Halbwelle einer bestimmten Polarität des in der Meßspule bei Anlegen der Wechsel-EMK erzeugten Stromes sich wiederholen, wobei die Impulse an die Ablenkspulen der Kathodenstrahlröhre gelegt werden und ihre Amplitude der Stärke der gerade geprüften Materialbahn proportional ist, so daß an der Skala die Materialbahnstärke unmittelbar ablesbar ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Die dargestellte Vorrichtungtlient zur Messung von Weißblechen im eingangs angegebenen Stärkenbereich. Sie besitzt eine kontinuierliche, weit auseinandergezogene Skala hoher Auflösung. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Schemadarstellung der drei Hauptelemente der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der gesamten Meßvorrichtung;

-Fig. 5 einen Längsschnitt im vergrößerten Maßstab durch das Gehäuse mit dem Meßkopf; .

Fig. 4 eine Aufsicht auf den Meßkopf gemäß Fig. 3;

Fig. 5 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des den Verstärker und die Anzeigeeinrichtung enthaltenden hinteren Teiles der Meßvorrichtung gemäß Fig. 2.

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In der Zeichnung sind einander entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht im wesentlichen aus drei Hauptelementen, nämlich ■

1. einem Meßkopf A,

2. einem Verstärker B und

3. einer mit einer Kathodenstrahlröhre versehenen Anzeigeeinrichtung C.

Der Meßkopf A enthält einen Permanentringmagnet 10, der hinreichend stark ist, um die stärkste zu prüfende Folie zu magnetisieren. Weiterhin enthält der Prüfkopf A eine untere Flußplatte 11, auf der sich der Ringmagnet 10 abstützt und die groß genug ist, um den ganzen vom Ringmagnet 10 erzeugten Magnetfluß ohne magnetische Sättigung eines aus einzelnen Blechen aufgebauten Joches 12 zu führen. Das Joch 12 stützt sich auf dem mittleren Teil der Flußplatte 11 ab und ragt durch ein Loch 101 im Ringmagnet 10 hindurch, wobei jedoch zwischen den Seiten und den Enden des Joches 12 und der Innenseite des Ringmagnet 10 ein freier Zwischenraum ist (vgl. Fig. 4). . ■ ■

Auf den Ringmagnet 10 ist eine ringförmige Flußhülse 13 aufgesetzt, die in magnetischem Kontakt mit dem Ringmagnet 10 steht und deren Oberseite in derselben Ebene wie die Oberseite des Joches 12 liegt, wenn sich letztere auf der Flußplatte 11 abstützt. An diesen genannten Oberseiten der Fluß-

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hülse 15 und des Joches 12 liegt die Unterseite der Folie D auf, deren Dicke festgestellt werden soll.

Auf dem Joch 12 ist eine Meßspule 121 angeordnet. Die Flußhülse Ij5 und das Joch 12 sind so angeordnet, daß sich die gerade geprüfte Folie D in engem Kontakt mit der ganzen Fläche befindet, die von der Flußhülse 13 und vom Joch 12 dargeboten wird. Im Joch 12 ergibt sich infolgedessen ein Fluß, der der Stärke der gerade geprüften Folie D proportional ist.

Der Meßspule 121 wird über eine Leitung 122 eine Wechsel-EMK zugeführt* so daß der Scheitelwert des durch die Spule 121 fließenden elektrischen Stromes eine Funktion des magnetischen Flusses im Joch 12 ist, der als Kern dient; der Strom ist demgemäß ein Maß für die Stärke der gerade geprüften Folie D.

Der Verstärker B enthält einen Widerstand l4l von niedrigem Wert, der als Kern dient; der Strom ist demgemäß ein Maß für die Stärke der gerade geprüften Folie D,. - -

Der Verstärker B enthält einen Widerstand l4l von niedri gem Wert, der in Reine mit der Spule 121 liegfc \mä parallel zu einem Verstärker 3Λ bekannterAusführung geschaltet ist. Dieser Verstärker verstärkt lediglich, die Halbwellen einer

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bestimmten Polarität, nicht dagegen die Halbwellen der anderen Polarität eines Wechselstromes.

Die Anzeigeeinrichtung C enthält eine verhältnismäßig große Kathodenstrahlröhre 15» zu der eine einstellbare magnetische Einrichtung 151 gehört, die den Elektronenstrahl in bekannter Weise in eine Endstellung ablenkt, die den Ausgangspunkt 0 für eine Skala 16 auf einem Schirm 161 der Kathodenstrahlröhre 15 bildet* Diese Skala 16 läuft diagonal von einem Punkt vor dem Ausgangspunkt 0 nach oben zum anderen Ende L der Skala. Die Skala 16 ist in Einheiten der Polienstärke geeicht (innerhalb der Grenzen der Meßvorrichtung) und grenzt an eine Seite eines Schlitzes 162 im Schirm l6l an.

Wie aus Pig. 2 hervorgeht, ist der Leuchtfleck der Kathodenstrahlröhre 15 durch einen geneigten Schlitz 162 des Schirmes l6l sichtbar, dessen untere Begrenzungskante mit Skalenstrichen I6j5 (Einheiten der Polienstärke) versehen ist.

Der Prüfkopf A ist in einem gesonderten lösbaren Metallblechgehäuse Al untergebracht (vgl. Pig. 2 und 3). Das obere Ende des Meßkopfes A befindet sich in einem Aussshnitt der geneigten Oberseite All des Gehäuses Al, wobei sich die Oberfläche des Meßkopfes A in derselben Ebene wie öle geneigte Oberseite All befindet· Die geneigte Oberssite All dient zur

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Abstützung eier gerade geprüften Folie D.

Die Kathodenstrahlröhre, der Verstärker und ändere Elemente der Anzeigeeinrichtung sind in oder auf einem gesonderten, lösbaren Metallblechgehäuse Bl angeordnet, das seinerseits mit einem darunter angeordneten, gesonderten Metallbleehbasisgehäuse B2 verschraubt ist.

Das Basisgehäuse B2 mit dem darüber angeordneten Gehäuse Bl ist stirnseitig mit dem Gehäuse Al verschraubtj die bei» den Stirnseiten der Gehäuse Al und B2 tragen komplementäre Steckverbindungselemente für die Anschlußleitung 122.

Die Weißblechfolie D, deren. Stärke bestimmt werden soll, wird in unmittelbaren Kontakt mit der Oberseite der Flußhülse 15 und des Joches 12 gebracht ₃ so daß sie mit den genannten Elementen und dem Ringmagnet 10 sowie der Flußplatte 11 einen magnetischen Kreis bildet. Dann wird eine Wechsel-EMK an die Spule 121 gelegt. Da der Fluß im Joch 12 durch den Permanentringmagnet 10 erzeugt wird, besitzt der Fluß gleichbleibende Richtung; die Amplitude des Wechselstromes schwankt daher zwischen positiven und negativen Halbwellen, je nachdem, ob die von der Spule 121 erzeugten Wechselstrom-Ampdrewindungen den Magnetfluß gleichbleibender Richtung unterstützen oder ihm entgegenwirken.

Für den erfindungsgemäßen Zweck muß lediglich der Fluß im

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Joch 12 gemessen werden, der den Kern darstellt.

Der durch die Spule 121 fließende Strom durchsetzt auch den niederohmigen Widerstand l4l und erzeugt einen Spannungsimpuls, der dem Strom proportional ist. Dieser Spannungsimpuls wird dem Verstärker 14 zugeführt. Am Ausgang dieses Verstärkers 14 tritt infolgedessen eine Reihe von Impulsen auf, die sich jede Halbwelle der Wechsel-EMK wiederholen und deren ^ Amplitude proportional der Stärke der geprüften Folie D ist. Das Leistungsniveau dieser Impulse entspricht den Erfordernissen der Ablenkspulen der verhältnismäßig großen Kathodenstrahlröhre 15.

Die Ausgangsimpulse des Verstärkers 14 werden somit den Ablenkspulen der Kathodenstrahlröhre 15 zugeführt, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß das von diesen Impulsen erzeugte Feld dem Magnetfeld entgegenwirkt, das den Elektronen- £ strahl zum Ausgangspunkt 0 der Kathodenstrahlröhre I5 abzulenken sucht. Durch die zugeführten Impulse wird somit der Leuchtfleck der Kathodenstehlrohre 15 vom Ausgangspunkt 0 abgelenkt und kehrt nach jedem Impuls wieder zum Ausgangspunkt 0 zurück. Die Größe der Auswanderung des Leuchtfleckes ist der Impulsamplitude proportional. Bei einer hinreichend großen Impulsfrequenz stellt sich die Bewegung des Leuchtfleckes als kontinuierliche Linie auf der Skala dar; die gemessene Stärke kann daher unmittelbar an der Skala 16 an der Stelle, die dem Ende

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der leuchtenden Linie entspricht, abgelesen werden.

Die Verwendung einer verhältnismäßig großen Kathodenstrahlröhre 15 in Verbindung mit einer diagonalen Skala 16 ergibt eine stärke Auflösung (hohe Genauigkeit) an den Teilstrichen der Skala 16. Die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt ferner ein praktisch augenblickliches Ansprechverhalten.

Um eine Verschiebung des Joches 12 nach Anordnung auf der Flüßplatte 11 und Hindurchführung durch das Loch im Ringmagnet 10 zu verhindern, wird der ganze Raum um das Joch 12 mit einem nicht-leitenden Kunststoff 17*vorzugsweise einem Polyesterharz, gefüllt, wobei dieser Kunststoff an Ort und Stelle zum Aushärten gebracht wird.

Das Joch 12 kann ferner auch mit mehreren Spulen 121 ausgerüstet werden. Es ist ferner möglich, anstelle eines Permanentmagneten 10 einen Elektromagneten zu verwenden.

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Claims

Patentansprüche

1. Vorrichtung" zur Messung der Stärke von Materialbahnen aus ferromagne tischen) Material,, dadurch gekennzeichnet, daß ein Meßkopf (A) vorgesehen ist, der einen Permanentmagnet (10) oder einen Elektromagneten enthält, der stark genug ist, um direkt oder indirekt über ein dazwischen angeord- £ netes magnetisch leitendes Element die stärkste zu prüfende Materialbahn magnetisch zu sättigen, wobei sich die zu prüfende Materialbahn auf dem Magnet oder dem magnetisch leitenden Teil abstützt, daß ferner der Magnet auf einer Flußplatte (11) angeordnet ist, die ü®n gesamten vom Magnet erzeugten FIuS aufnehmen kann, daS ferner ein aus einzelnen Blechen aufgebautes Joch (12) sich einerseits auf der Flußplatte abstützt und anderseits an der Unterseite der zu prüfenden Materialbahn anliegt, wobei dieses Joch zusammen mit dem Magnet und der Flußplatte einen gemeinsamen Magnetkreis

bildet und die Flächen der Plußplatte und des Joches groß genug sind, um ungesättigt zu bleiben, wenn der Magnetkreis durch die stärkste zu prüfende Materialbahn geschlossen wird, daß weiterhin wenigstens eine Meßspule (121) auf dem Joch angeordnet ist, der eine Weehsel-KMK zugeführt wird* d&B ferner der gesamte Magnetflug an einer Anzeigevorrichtung (G) sichtbar gemacht wird, die eine iu Einheiten der Materialb&hnstürke geeichte Skala {16) aufweist rniü eine Kathodenstrahl· rShre '15) enthMlt* die roa cicn von uqv KeSspiüe s&cger^-rr^

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Impulsen gespeist wird, wobei diese Impulse in jeder HaIb-. welle einer bestimmten Polarität des in der Meßspule bei Anlegen der Wechsel-EMK erzeugten Stromes sich wiederholen, wobei die Impulse an die Ablenkspulen der Kathodenstrahlröhre gelegt werden und ihre Amplitude der Stärke der gerade geprüften Materialbahn proportional ist, so daß an der Skala die Materialbahnstärke unmittelbar ablesbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (10) ein Ringmagnet ist.

J. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Ringmagnet (10) eine Flußhülse (IJ) aufgesetzt ist, deren Oberseite sich in derselben Ebene wie die Oberseite des Joches (12) befindet.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3* dadurch gekennzeichnet, daß das Joch (12) durch ein Loch (101) im Ringmagnet (10) hindurchgreift, von der Wand des Loches und dem inneren Umfang der Flußhülse (IJ) jedoch einen Abstand aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Zwischenraum zwischen dem Joch (12) und dem Ringmagnet (10) und der Flußhülse (15) mit einem festen Isoliermaterial ausgefüllt ist.

β ο Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß

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- 12 als Füllung ein Kunststoff Verwendung findet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6,dadurch gekennzeichnet, daß der zur Füllung benutzte Kunststoff durch Polyesterharz gebildet wird.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkopf (A) in einem gesonderten Gehäuse (Al) angebracht ist, wobei sich die Oberseite des Meßkopfes in derselben Ebene wie die Oberseite des Gehäuses befindet, die als Auflage für die zu prüfende Materialbahn (D) dient.

9· Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (C) und der Verstärker (B) in einem gesonderten Gehäuse (Bl) untergebracht sind, das auf einem gesonderten Basisgehäuse (B2) sitzt und mit dem zur Aufnahme des Meßkopfes (A) dienenden Gehäuse (Al) fest verbunden ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Skala (16) auf einem vor der Kathodenstrahlröhre (15) angeordneten Schirm vorgesehen ist, der einen schräg verlaufenden Schlitz (162) aufweist, an dem der Fußpunkt des Elektronenstrahles der Kathodenstrahlröhre beim Meßvorgang entlang wandert und der an seinem Rand mit einer Skaleneinteilung (l6j) versehen ist.

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11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßspule (121) mit dem Verstärker (14) über einen niederohmigen Widerstand (l4l) verbunden ist.

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