DE3321375A1 - Method and device for measuring surface defects on metals - Google Patents
Method and device for measuring surface defects on metalsInfo
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Abstract
Description
VON KREISLER SCHONWALD EISHOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTING WERNERVON KREISLER SCHONWALD EISHOLD FUES FROM KREISLER KELLER SELTING WERNER
PATENTANWÄLTE
wl.t, T^, Dr.-Ing. von Kreisler 11973PATENT LAWYERS
wl . t , T ^, Dr.-Ing. by Kreisler 11973
Sumitomo Metal Industries Ltd.Sumitomo Metal Industries Ltd.
Dr.-Ing. K. Schönwald, Köln
15 , Kitahama 5 -Chome , Dr.-Ing. K. W. Eishold, Bad SodenDr.-Ing. K. Schönwald, Cologne
15, Kitahama 5 -Chome, Dr.-Ing. KW Eishold, Bad Soden
Dr. J. F. Fues, KölnDr. J. F. Fues, Cologne
Higashl-Ku Dipl.-Chem. Alek von Kreisler, KölnHigashl-Ku Dipl.-Chem. Alek von Kreisler, Cologne
OSAKA, Japan DipL-Chem. Carola tfeller, Köln OSAKA, Japan DipL-Chem. Carola tfeller, Cologne
c Dipl.-Ing. G. Selting, Köln c Dipl.-Ing. G. Selting, Cologne
Dr. H.-K. Werner, KölnDr. H.-K. Werner, Cologne
DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOFDEICHMANNHAUS AT THE MAIN RAILWAY STATION
D-5000 KÖLN 1D-5000 COLOGNE 1
13. Juni 1983
Sg-Da/FeJune 13, 1983
Sg-Da / Fe
VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR MESSUNG VON
OBERFLÄCHENFEHLSTELLEN AN METALLEN ■_ METHOD AND DEVICE FOR MEASURING
SURFACE DEFECTS ON METALS ■ _
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung von Oberflächenfehlstellen an Metallen. The invention relates to a method and a device for measuring surface imperfections on metals.
Zur Oberflächenprüfung von Metallen auf Fehlstellen
wurden verschiedene zerstörungsfreie Untersuchungen durchgeführt, wobei ein oder mehrere Untersuchungsverfahren
dafür entsprechend den erwarteten Fehlstellen angewendet wurden. Beispielsweise wird die magnetische
Untersuchungsmethode für die Messung des Streuflusses,For testing the surface of metals for defects
Various non-destructive examinations were carried out, using one or more examination methods according to the expected defects. For example, the magnetic investigation method is used to measure the leakage flux,
der von einer Oberfläche eines Untersuchungsobjektes erzeugt wird, hauptsächlich verwendet, um die Fehlstellen, wie beispielsweise Risse, von denen erwartet wurde, daß sie sich in gerader Richtung einigermaßen weit erstrecken und die Wirbelstromuntersuchungsmethode fürwhich is generated by a surface of an examination object, mainly used to remove the imperfections, such as cracks that were expected to extend reasonably wide in a straight line extend and the eddy current investigation method for
solche Fehlstellen, wie beispielsweise Löcher, die sich überwiegend in Richtung der Dicke des Objektes erstrekken. Die magnetische Untersuchungsmethode ist grundsätzlich 1. überlegen in der Oberflächen-Fehlstellen-such defects, such as holes, which predominantly extend in the direction of the thickness of the object. The magnetic examination method is fundamentally 1. superior in terms of surface imperfections
ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED
Telefon: (0221) 13 1041 · Telex: 8882307 dopa d · Telegramm: Dompafent KölnTelephone: (0221) 13 1041 Telex: 8882307 dopa d Telegram: Dompafent Cologne
Ί :.:..: ::··.. X < 332137ΪΊ:.: ..: :: ·· .. X < 332137Ϊ
-A--A-
untersuchung für ferromagnetische Metalle, wie beispielsweise Eisen- und Stahlprodukte, 2. in der Lage
eine innere Fehlstelle, selbst wenn sie sich nicht zur Oberfläche hin öffnet, zu messen und 3. in der Lage,
die Position und die Länge einer Fehlstelle auf der Oberfläche zu untersuchen, aber es ist schwierig mit
ihr innere Fehlstellen zu erkennen. Andererseits ist die Wirbelstromuntersuchungsmethode dahingehend vorteilhaft,
daß 1. das Untersuchungsergebnis direkt überinvestigation for ferromagnetic metals such as iron and steel products, 2. able to measure an internal defect, even if it does not open to the surface, and 3. able to
to examine the position and length of a flaw on the surface, but it is difficult to detect internal flaws with it. On the other hand, the eddy current examination method is advantageous in that 1. the examination result is directly above
ein elektrisches Ausgangssignal erhalten wird, 2. daß die berührungslose Methode eine hohe Untersuchungsgeschwindigkeit erlaubt, 3. daß die Methode geeignet ist, Oberflächenfehlstellen und Lochfehlstellen zu messen, 4. daß der Anwendungsbereich breit ist, da die Unter-an electrical output signal is obtained, 2. that the non-contact method enables a high examination speed allows, 3. that the method is suitable for measuring surface imperfections and hole imperfections, 4. that the scope is broad, since the sub-
suchung den Fehlstellen, Veränderung des Objektes und Änderungen der Abmessungen folgen kann, und 5. daß das Signal und das Fehlstellenvolumen ein in etwa proportionales Verhältnis haben, andererseits ist diese Methode nachteilig, dadurch daß 1. diese Methode nursearch for defects, changes in the object and changes in dimensions, and 5. that the Signal and the void volume have an approximately proportional relationship, on the other hand this is Method disadvantageous in that 1. this method only
für einfache Materialformen anwendbar ist, 2. daß eine tief unter der Oberfläche befindliche Fehlstelle nicht meßbar ist und daß 3. der Einfluß von Fremdmaterialien außerhalb des Untersuchungsobjektes oft Störungen verursacht. can be used for simple material shapes, 2. that a defect deep below the surface is not is measurable and that 3. the influence of foreign materials outside the examination object often causes disturbances.
Die magnetische Untersuchungsmethode ist wirkungsvoll bei einer Magnetisierung senkrecht zur Fehlstelle, aber es ist unmöglich, Fehlstellen zu messen, wenn die Magnetisierung in der gleichen Richtung wie die Fehlstelle verläuft, da ein Magnetpol an der Fehlstelle erzeugtThe magnetic examination method is effective with magnetization perpendicular to the defect, but it is impossible to measure imperfections if the magnetization is in the same direction as the imperfection runs because a magnetic pole is generated at the defect
wird, und der Streufluß von der Oberfläche des Untersuchungsobjektes sehr klein ist. Zur Zeit sind jedoch folgende Methoden für die Anwendung mehrerer magnetischer Felder möglich geworden, um die Fehlstellen unabhängig von ihrer Richtung zu erkennen. Beispielsweiseand the leakage flux from the surface of the object under investigation is very small. At present, however, the following methods are for the application of several magnetic Fields have become possible to detect the imperfections regardless of their direction. For example
ORJGINAL fMSPPCTEDORJGINAL fMSPPCTED
„ W ir v VW W"W e v VW W
wird ein Stahlrundstab 1, wie in Fig. 1 gezeigt, direkt axial mit Strom versorgt, um umfangsmäßig magnetisiert zu werden. Ein Strom fließt in einer Wicklung, die um die Stahlstange 1 gewickelt ist, um die Stange 1 axial zu magnetisieren, so daß die Umfangsmagnetisierung die Oberflächen-Fehlstellen la, die sich umfangsmäßig auf der Stange 1 erstrecken, erkennt und die axiale Magnetisierung solche Fehlstellen Ib erkennt, die sich axial auf der Oberfläche erstrecken, was bekannt ist.becomes a steel rod 1, as shown in Fig. 1, directly axially energized to be circumferentially magnetized. A current flows in a winding that is around the steel rod 1 is wound to axially magnetize the rod 1, so that the circumferential magnetization the Surface imperfections la, which extend circumferentially on the rod 1, detects and the axial magnetization such defects Ib recognizes that extend axially on the surface, which is known.
Ferner ist eine bekannte Untersuchungsmethode in Fig. 2 gezeigt, die zwei Wicklungen 2,2 benötigt, die eine Röhre I1 umgeben, sowie einen Magneten 3, der entgegengesetzte magnetische Pole auf beiden Seiten in diametraler Richtung in Relation zur Röhre 1' aufweist. Die Wicklungen 2,2 und der Magnet 3 sind in Serie angeordnet, so daß die Wicklungen 2,2, die Röhre 1' axial magnetisieren, um dadurch eine umfangsmäßige Oberflächen-Fehlstelle l'b im Magnetfeld unter Anwendung eines Magnetfelddetektors 2a zu erkennen und der Magnet 3 magnetisiert die Röhre 1' umfangsmäßig, um dadurch eine axiale Oberflächen-Fehlstelle l'a im Magnetfeld durch einen Magnetfelddetektor 3a zu erkennen.Furthermore, a known investigation method is shown in Fig. 2, which requires two windings 2, 2, which surround a tube I 1 , and a magnet 3, which has opposite magnetic poles on both sides in a diametrical direction in relation to the tube 1 '. The windings 2, 2 and the magnet 3 are arranged in series so that the windings 2, 2, the tube 1 'axially magnetize to thereby detect a circumferential surface flaw 1'b in the magnetic field using a magnetic field detector 2a and the Magnet 3 magnetizes the tube 1 'circumferentially in order to thereby detect an axial surface defect 1'a in the magnetic field by means of a magnetic field detector 3a.
Die Oberflächen-Fehlstellen auf dem metallischen Objekt können sowohl Lochfehlstellen als auch Rißfehlstellen sein, wobei die Lochfehlstellen von der zuvor genannten magnetischen Untersuchungsmethode schwierig zu erkennen sind. Daher sollte die Messung der Lochfehlstellen, wenn notwendig, mit der Wirbelstromuntersuchungsmethode durchgeführt werden, wobei die Messung der rißähnlichen Fehlstellen mit der magnetischen Partikelmessung (Magnetpulver) mit hoher Meßleistung durchgeführt wird. Dadurch ergab sich insofern der Nachteil, daß eine Vielzahl von Untersuchungsmethoden entsprechend der ArtThe surface flaws on the metallic object can be both hole flaws and crack flaws The hole defects are difficult to detect by the aforementioned magnetic inspection method are. Therefore, the measurement of the hole defects should, if necessary, with the eddy current investigation method be carried out, whereby the measurement of the crack-like defects with the magnetic particle measurement (magnetic powder) is carried out with high measuring performance. This resulted in the disadvantage that a Variety of examination methods according to Art
332137332137
KSers.KSers.
Fehls te M;®ni mheiiiA^iaite;wäfeen.3ü^ lle:Wfc;i ver f ahrens
Fig. 4 eine Seitcrai'sicht e:'."i3 Ausführi'.ngsb-sispi.eMiss te M; ®ni mheiiiA ^ iaite; wäfeen.3ü ^ lle: Wfc ; i procedure
Fig. 4 a side view e: '. "I3 execution.ngsb-sispi.e
Der Erf±rrdunglrM£gfcrdi%^^^Der Erf ± rrdunglrM £ gfcrdi% ^^^
tung undb-jein iferfataöii ISejrii&iliglaii^S^i^&Rähiiten Art zutung undb-jein iferfataöii ISejrii & iliglaii ^ S ^ i ^ & Rähiiten Kind zu
laic^afferEyiMifeliiTi^iteis^tiaigo5 fei-M-, :ga^^fee%td^'^Oj3Je3Wehlstellen ua8fekäiäiigi^-3äät?öiir^öbi:iä&e.se zur Oberfläche hinlaic ^ afferEyiMifeliiTi ^ ^ iteis tiaigo 5 fei-M, ga ^^ fairy% td ^ ^ ^ Oj3Je3Wehlstellen ua8fekäiäiigi -3äät öiir ^ öbi: iÄ & e.se towards the surface
zu messffiii^eBoi/ie.iddjeTi,Fehlstellen unabhängig ihrer Erzu messffiii ^ eBoi / ie.iddjeTi, imperfections regardless of their he
Zur LosuS^.CdiieserieAuFgaBgtasteser-flndungsgemaB vorgeseffusn., d&&2sinB]j^sültii&rende^ Mäg^tie^Ld^isda-S^^n Magnetfeldern /J3ääMxui'ä.nqsb&hüg:s&Tikr^fe^1i"^ To the LosuS ^ .CdiieserieAuFgaBgtasteser-flndungsgemaB vorgeseffusn., D && 2sinB] j ^ sältii & rende ^ Mäg ^ tie ^ Ld ^ isda-S ^^ n magnetic fields /J3ääMxui'ä.nqsb&hüg:s&Tikr .fe^1i "
Untersuatoimg^bj;^;tjssl:"Kerdia3iiien';>ggebildet wird, daß einUntersuatoimg ^ bj; ^; tjssl: "Kerdia3iiien ';> g is formed that a
tß^net3:eäiMet&kt£acr:iifca3K.xesu^ mißt,tß ^ net3: eäiMet & kt £ acr: iifca3K.xesu ^ measures,
das aus füemS&ärBxMsgn^tfelä aufgrund der Oberflächengs|i 1 sibfeMbitc^ 3iasrjdu3dctolaii&pK©mpönenfeeöess resultierenden Magöfisfefeldresi^f ©ntlangs :ider:ü Dbei^fOiä^ihes id^ö-e Unter su-0 E±ünngBbbg Bteteäs iexhaiten:5 hwi £d",' - andii säe Hc ^Magöetf ö $d 2 ^ f grund eifteB£$?iJrbe!sfcrpins, das auf der Oberfläche desconsisting füemS & ärBxMsgn ^ tfelä due to the Oberflächengs | i 1 sibfeMbitc ^ 3iasrjdu3dctolaii & pK © mpönenfeeöess resulting Magöfisfefeldresi ^ f © ntlangs: ider: ü DBEI ^ fOiä ^ IHES id ^ ö-e sub-su-0 E ± ünngBbbg Bteteäs iexhaiten: 5 HWI £ d ", '- andii säe Hc ^ Magöetf ö $ d 2 ^ f Grund eifteB £ $? iJrbe! sfcrpins, on the surface of the
IJi^:erfeiioMoEigs:öb;gek:fc&s;:täarehöidie^-T'Koiftpörieirite --senkrecht
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Fig 12,IJi ^: erfeiioMoEigs : öb; gek : fc & s ; : tärehöidie ^ -T'Koiftpörieirite - vertical SiKT. ObßriiDäis4ie-> a : riiä'lten;:; - WlL3rd9: -bestefoids 7.211 - ": ZIx in
Fig 12,
Μΐφ. desk: eEr£indüHgi£ kiJBTien ilseiHpieisweiseisfOlgende Messungen
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Art zu messen undType of measure and
den,the,
ORIGINAL INSPECTED BAD ORIGINALORIGINAL INSPECTED BAD ORIGINAL
332137!332137!
Oberflächen-Fehlstellen verschiedener Art auf einem im Querschnitt runden Untersuchungsobjekt auf dem Umfang und auf der Länge zu messen,Surface imperfections of various types on an examination object with a round cross-section on the To measure circumference and length,
die Oberflächen-Fehlstellen verschiedener Art auf
einem Objekt mit flacher ebener Oberfläche mit hoher Geschwindigkeit abzutasten und zu messen, wie beispielsweise
einer.Stahlstange mit rechteckigem Querschnitt, und the surface imperfections of various types
to scan and measure at high speed an object with a flat plane surface, such as a steel bar with a rectangular cross-section, and
die Oberflächen-Fehlstellen verschiedener Art auf
einem Objekt mit flacher ebener Oberfläche, wie beispielsweise einer Stahlstange bei hoher Geschwindigkeit
abzutasten und zu messen und die Eigenschaften der nachgewiesenen Fehlstellen zu unterscheiden.the surface imperfections of various types
To scan and measure an object with a flat, even surface, such as a steel rod, at high speed and to distinguish the properties of the detected defects.
Derartige Untersuchungsmethoden unterscheiden sich von den herkömmlichen in der Anwendung mehrerer Magnetfelder gemäß Fig. 1. Die Besonderheit besteht in dem Fehlstellennachweis durch das resultierende Magnetfeld, das das Magnetfeld senkrecht zur Oberfläche des Untersuchungsobjektes einschließt, wodurch der Fehlstellennachweis unabhängig von der Richtung und der Konfiguration der Fehlstelle ermöglicht wird.Such examination methods differ from conventional ones in the application of several magnetic fields according to Fig. 1. The specialty is the detection of defects by the resulting magnetic field, the encloses the magnetic field perpendicular to the surface of the examination object, whereby the defect detection is made possible regardless of the direction and configuration of the defect.
Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.In the following, exemplary embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawings.
Es zeigen:Show it:
Fign. 1 und 2 eine schematische Darstellung desFigs. 1 and 2 a schematic representation of the
konventionellen Fehlstellen-Meßverfahrens unter Anwendung mehrerer magnetischer Felder,conventional flaw measuring method using several magnetic fields,
ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED
332137!332137!
Fig. 3 eine schematische Darstellung des Prinzips desFig. 3 is a schematic representation of the principle of
erfindungsgemäßen Fehlstellen-Meßverfahrens Fig. 4 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels mit einer Kombination eines Magnetfeldgenerators mit einem Magnetfelddetektor, Fig. 5 ein Blockschaltbild des MagnetfeldgeneratorsDefect measuring method according to the invention 4 shows a side view of an exemplary embodiment with a combination of a magnetic field generator with a magnetic field detector, Fig. 5 is a block diagram of the magnetic field generator
und der Detektorschaltung, Fig. 6 die Darstellung des rotierenden Magnetfeldes in
einem Diagramm,
Fig. 7 eine schematische Darstellung zur Erläuterungand the detector circuit, Fig. 6 the representation of the rotating magnetic field in a diagram,
7 shows a schematic illustration for explanation
der Beziehung zwischen dem rotierenden Magnetfeld und der Fehlstellenart, Fig. 8 ein Blockschaltbild eines modifizierten Ausführungsbeispiels des Magnetfeldgenerators " und der Detektorschaltung, Fig. 9 eine Seitenansicht einer Meßvorrichtungthe relationship between the rotating magnetic field and the type of defect, 8 is a block diagram of a modified embodiment of the magnetic field generator "and the detector circuit, FIG. 9 is a side view of a measuring device
für Stahlröhren,
Fig. 10 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für Vierkantstähle,
Fig. 11 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispielsfor steel tubes,
FIG. 10 shows a schematic representation of an exemplary embodiment for square steels, FIG. 11 shows a side view of an exemplary embodiment
gemäß Fig. 10,according to Fig. 10,
Fig. 12 eine Ausschnittvergrößerung aus Fig. 11, Fig. 13 einen Schnitt entlang der Linie XIII-XIII in
Fig. 12,
Fig. 14 eine schematische Darstellung einesFIG. 12 shows an enlarged detail from FIG. 11, FIG. 13 shows a section along the line XIII-XIII in FIG. 12,
14 is a schematic representation of a
Ausführungsbeispiels für Stahlröhren, Fign. 15 und 16 eine Seitenansicht und einenExemplary embodiment for steel tubes, FIGS. 15 and 16 are a side view and a
Querschnitt durch das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 14,
Fig. 17 eine Erläuterung des Magnetfeldes in demCross section through the embodiment according to FIG. 14,
Fig. 17 is an explanation of the magnetic field in the
Ausführungsbeipiel gemäß Fig. 14, Fig. 18 eine teilweise ausgeschnittene SeitenansichtExemplary embodiment according to FIG. 14, FIG. 18 shows a partially cut-out side view
eines Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 14, Fig. 19 einen Längsschnitt durch das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 14 undof an embodiment according to FIG. 14, FIG. 19 shows a longitudinal section through the Embodiment according to FIGS. 14 and
ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED
Fig. 20 ein Blockschaltbild der elektrischenFig. 20 is a block diagram of the electrical
Schaltung, des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 14.Circuit of the embodiment according to FIG. 14th
Unter Bezugnahme auf Fig. 3 ist die Erfindung im wesentlichen dadurch charakterisiert, daß entgegengesetzt zueinander und auf beiden Seiten eines Untersuchungsobjektes 11 angeordnete Magnetfeldgeneratoren 12,12 ein parallel zur Oberfläche des Objektes 11 verlaufendes Magnetfeld erzeugen, und daß an der Ober- und Unter-With reference to Fig. 3, the invention is essentially characterized in that the opposite Magnetic field generators 12, 12 arranged relative to one another and on both sides of an examination subject 11 generate a magnetic field running parallel to the surface of the object 11, and that at the upper and lower
seite entgegengesetzt angeordnete Magnetfeldgeneratoren 13,13 ein senkrecht auf dem ersten Magnetfeld stehendes zweites Magnetfeld erzeugen, so daß ein Magnetfelddetektor 14 (in Fig. 3 nicht gezeigt, aber in Fig. 4), der über der Oberfläche des Objektes 11 angeordnet ist, das von den in den zuvorgenannten Magnetfeldern, befindlichen Fehlstellen erzeugte Magnetfeld mißt.side oppositely arranged magnetic field generators 13,13 a standing perpendicular to the first magnetic field generate a second magnetic field, so that a magnetic field detector 14 (not shown in Fig. 3, but in Fig. 4), which is arranged above the surface of the object 11, which is located in the aforementioned magnetic fields Measures the magnetic field generated by imperfections.
Die Magnetfeldgeneratoren 12,12 erzeugen das Magnetfeld, wie bei der konventionellen magnetischen Fehlstellenuntersuchung und messen den Streufluß, der inThe magnetic field generators 12, 12 generate the magnetic field, as in the conventional magnetic defect examination and measure the leakage flux in
dem Teil erzeugt wird, wo eine den magnetischen Fluß 12a kreuzende Fehlstelle 11a existiert. Die Magnetfeldgeneratoren 12 können ein Gleichstromfeld erzeugen, es ist aber vorteilhaft, wie im folgenden beschrieben, den Magnetfeldgenerator mit einem Wechselstrommagnetfeld zu verwenden, so daß ein Drehmagnetfeld für die Materialstelle, die untersucht werden soll, verwendet wird, um dadurch die Fehlstellenuntersuchung durchzuführen, die nicht auch von Fehlstellen, die sich in die Tiefe des Objektes 11 erstrecken, beeinflußt wird.the part where a magnetic flux is generated 12a intersecting defect 11a exists. The magnetic field generators 12 can generate a direct current field, it but it is advantageous, as described below, to provide the magnetic field generator with an alternating current magnetic field so that a rotating magnetic field is used for the material location to be examined thereby to carry out the defect investigation, which does not include defects that are in the depth of the Object 11 extend, is influenced.
Andererseits erzeugen die Magnetfeldgeneratoren 13,13 das Wechselstrommagnetfeld, um einen Wirbelstrom 13a an der Oberfläche des Untersuchungsobjektes 11 zu indu-On the other hand, the magnetic field generators 13, 13 generate the alternating current magnetic field to generate an eddy current 13a the surface of the examination subject 11 to induce
urfillflifc,5:«pbei 5s grtfikrüöäö3 Wei%e e&aem dHBdteiaää^tBdHlstel^enurfillflifc, 5: «pbei 5 s grtfikrüöäö 3 Wei% e e & aem dHBdteiaää ^ tBdHlstel ^ en
,kanm-fl i, kanm-fl i
^gjfd und durch Fehlsteilenzähler 31 und 32 gezählt 10 wird. Die Fehlstelisnzähler 31 und 32 sind rr.it den Aus 10 #fi?^£ÄW-fy-rLci^heifeEeiaö@|BökfeibErgBnülgt moaiä^ gjfd and 10 is counted by missing parts counters 31 and 32. The error counters 31 and 32 are rr.it the Aus 10 #fi? ^ £ ÄW-fy-r Lc i ^ heifeEeiaö @ | BökfeibErgBnülgt moaiä
S£© ^Ä^Paeli Mägi^föÖg^nid2St 20 S £ © ^ Ä ^ Paeli Mägi ^ föÖg ^ nid2St 20
20 iBgfigtii^i^MJg^gi.ienlÄuröftcäie cHöhe agfefSl'gläalniveaus meßbar ist und mit der außerdem die Eigenschaften der Fehlsteilen durch die im folgende20 iBgfigtii ^ i ^ MJg ^ gi.ienlÄuröftcäie cHöhe agfefSl'gläalniveaus is measurable and with which the Properties of the missing parts by the following
Oszillatör-Äusgangsslgnale 25 untereinander eine. vorbestii?mte Phasenverschiebung ha-25 kfP ^t ^ ^^ttiönbfe^litOscillator output signals 25 one below the other. predetermined phase shift ha-25 kfP ^ t ^ ^^ ttiönbfe ^ lit
30 ^SW Oß^Jel^fie^ 1$ f-äSitel'MÄet id30 ^ SW Oß ^ Jel ^ fie ^ 1 $ f -äSitel'MÄet id
a«fo3rdesi^a «fo3rdesi ^
iigiTd^iigiTd ^
BAD ORIGINAL ORIGINAL INSPECTED ■BAD ORIGINAL ORIGINAL INSPECTED ■
IeI zur Oberfläche des Objektes 11 erzeugen. Der Magnetfeldgenerator 13 besteht aus einem Spulenkern 13b, der in seiner Länge kleiner ist als die freien Schenkel des Eisenkerns 12b und einer Wicklung 13c, die auf dem Spulenkern 13b gewickelt istr um von einem Wechselstrom durchflossen zu werden. Er ist in der Mitte zwischen den freien Schenkeln des Generators 12 angeordnet, um dadurch ein zu dem Objekt 11 senkrechtes Magnetfeld zu erzeugen. Der Magnetfelddetektor 14 ist an der dem Objekt 11 zugewandten Stirnfläche am magnetischen Pol des Spulenkerns 13b angeordnet und liegt direkt gegenüber der· Oberfläche des Objektes 11. Daher werden die magnetischen Felder an dem gegenüber dem Magnetfelddetektor 14-befindlichen Teil der Oberfläche des Objektes 11 parallel und senkrecht zur Oberfläche des Objektes 11 erzeugt, wodurch die Fehlstellenuntersuchung gemäß dem zuvorgenannten Prinzip ermöglicht wird.Generate IeI to the surface of the object 11. The magnetic field generator 13 consists of a bobbin 13b which is smaller in its length to be traversed by an alternating current as the free limbs of the iron core 12b and a coil 13c wound on the coil core 13b r. It is arranged in the middle between the free legs of the generator 12 in order to thereby generate a magnetic field perpendicular to the object 11. The magnetic field detector 14 is arranged on the end face facing the object 11 on the magnetic pole of the coil core 13b and is directly opposite the surface of the object 11. Therefore, the magnetic fields on the part of the surface of the object 11 opposite the magnetic field detector 14 are parallel and generated perpendicular to the surface of the object 11, whereby the inspection of flaws is made possible according to the aforementioned principle.
Im folgenden wird eine elektrische Schaltung erläutert, die mit den Magnetfeldgeneratoren 12 und 13 und dem Magnetfelddetektor 14 gemäß Fig. 4 verbunden ist. In Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel der elektrischen Schaltung gezeigt. Hierbei erzeugen die Magnetfeldgeneratoren 12 und 13 beide die Wechselstrommagnetfelder. Im einzelnen erzeugen die Oszillatoren 21 und 22 jeweils eine Sinusschwingung mit einer Kreisfrequenz ω, und ihre Ausgangssignale werden jeder Wicklung 12c oder 13c der jeweiligen Magnetfeldgeneratoren 12 und 13 über jeweils einen Verstärker 23 oder 24 zugeführt, um das Magnetfeld zu erzeugen, wobei ein Ausgangssignal des Magnetfelddetektors 14 den Abtast-Halteschaltungen 25 bzw. 26 zugeführt wird. Die Abtast-Halteschaltungen 25 bzw. 26 erhalten auch die Ausgangssignale der Oszillatoren 21 bzw. 22, um auf diese Weise das Ausgangssignal des Magnetfelddetektors 14 in Synchronisation mitIn the following an electrical circuit will be explained, which with the magnetic field generators 12 and 13 and the Magnetic field detector 14 is connected as shown in FIG. In Fig. 5 is an embodiment of the electrical Circuit shown. Here, the magnetic field generators 12 and 13 both generate the alternating current magnetic fields. In detail, the oscillators 21 and 22 each generate a sinusoidal oscillation with an angular frequency ω, and their output signals are passed to each winding 12c or 13c of the magnetic field generators 12 and 13, respectively in each case an amplifier 23 or 24 is supplied to generate the magnetic field, an output signal of the Magnetic field detector 14 is supplied to the sample and hold circuits 25 and 26, respectively. The sample and hold circuits 25 and 26 also receive the output signals of the oscillators 21 and 22, respectively, in order to generate the output signal of the magnetic field detector 14 in synchronization with
der Phase eines jeden Ausgangssignals abzutasten und zu halten. Die Ausgangssignale der Abtast-Halteschaltung 25 und 26 werden auf Aufzeichnungseinheiten 27 und 28 aufgezeichnet, dann den Komparatoren 29 und 30 zugeführt und mit einem voreingestellten Vergleichsreferenzwert dort jeweils verglichen, so daß, wenn das Ausgangssignal größer ist als der Referenzwert, das vorbestimmte Signal wie bei der Fehlstellenmessung erzeugt wird und durch Fehlstellenzähler 31 und 32 gezähltsample and hold the phase of each output signal. The output signals of the sample and hold circuit 25 and 26 are recorded on recording units 27 and 28, then supplied to comparators 29 and 30 and compared with a preset comparison reference value there in each case so that when the output signal is greater than the reference value, the predetermined signal generated as in the flaw measurement is and counted by flaw counters 31 and 32
wird. Die Fehlstellenzähler 31 und 32 sind mit den Ausgangsanschlüssen der Komparatoren 29 und 30 verbunden und Markxervorrichtungen 33 und 34 werden von den Komparatoren gesteuert, um Farbmarkierungen an den Stellen aufzutragen, an denen die Fehlstelle entdeckt wurde. Da die Magnetfeldgeneratoren 12 und 13, der Magnetfelddetektor 14 und das Untersuchungsobjekt 11 relativ zueinander bewegt werden, werden die Markxervorrichtungen 33 und 34, wie bei den konventionellen Geräten, im richtigen Zeitpunkt angesteuert, in dem die Stelle, die diewill. The flaw counters 31 and 32 are connected to the output terminals of the comparators 29 and 30 are connected, and Markxervorrichtungen 33 and 34 are connected by the comparators controlled to apply color markings to the places where the defect was discovered. There the magnetic field generators 12 and 13, the magnetic field detector 14 and the examination subject 11 relative to one another are moved, the marker devices 33 and 34, as in the conventional devices, in the correct Time controlled at which the body that the
Fehlstelle einschließt, sich aus der Nachweiszone des Magnetfelddetektors 14 nach der Fehlstellenmessung entfernt.Defect includes emerging from the detection zone of the magnetic field detector 14 after the defect measurement removed.
Die Oszillatoren 21 und 22 werden synchron angesteuert, um zu ermöglichen, daß ihre Oszillator-AusgangssignaleThe oscillators 21 and 22 are driven synchronously to enable their oscillator output signals
untereinander eine vorbestimmte Phasenverschiebung haben. Unter der Annahme, daß die beiden Oszillator-Ausgangssignale sich mit einer Phasenverschiebung von 90° unterscheiden, wird das Ausgangssignal des Oszillators 21 durch sin ω t repräsentiert, während das Ausgangs-have a predetermined phase shift between them. Assuming the two oscillator output signals differ by a phase shift of 90 °, the output signal of the oscillator 21 is represented by sin ω t, while the output
signal des Oszillators 22 durch cos ω t repräsentiert wird, wodurch in dem Fall, in dem die Abtast-Halteschaltungen 25 und 26 das Abtasten mit dem Takt zum Aufnehmen der Spitzenwerte der Ausgangssignale sin ω t und cos ω t der Oszillatoren 21 bzw. 22 ausführen, dersignal of the oscillator 22 represented by cos ω t is, whereby in the case where the sample and hold circuits 25 and 26 the sampling with the clock for Record the peak values of the output signals sin ω t and cos ω t of the oscillators 21 and 22, respectively
Fehlstellennachweis mit höchster Empfindlichkeit durchführbar
ist. In anderen Worten: Bei Betrachtung der Schaltungshälfte, die den Oszillator 21 enthält, wird
der Streufluß von einer Fehlstelle durch einen hohen
Signal-Rausch-Abstand in Übereinstimmung mit dem Takt für das stärkste magnetische Feld gemessen, mit dem
Ergebnis, daß das Riß-Fehlstellennachweis-Signal (eine Fehlstelle parallel zum Fluß 12a ist nicht aufspürbar)
des Magnetfeldes aufgrund des Magnetfeldgenerators 12
von dem Fehlstellenzähler 31 gezählt wird, wobei die Markiervorrichtung 33 die Markierung entsprechend dem
gezählten Wert anbringt.Evidence of defects can be carried out with the highest level of sensitivity. In other words: when considering the circuit half which contains the oscillator 21, the leakage flux from a defect through a high one
Signal-to-noise ratio measured in accordance with the clock for the strongest magnetic field, with the result that the crack defect detection signal (a defect parallel to the flux 12a is not detectable) of the magnetic field due to the magnetic field generator 12
is counted by the flaw counter 31, the marking device 33 applying the marking in accordance with the counted value.
Ähnlich wie zuvor, wird auf der Schaltungshälfte des Oszillators 22 in dem Fall, in dem der von dem magnetisehen Feld, das durch den Magnetfeldgenerator 13 gebildet wird, erzeugte Wirbelstrom durch die Fehlstelle gestört wird, wird das turbulente magnetische Feld durch einen hohen Signal-Rausch-Abstand in Übereinstimmung mit dem Zeitpunkt der höchsten Turbulenz des Magnetfeldes gemessen und das Ergebnis der Messung wird von dem Fehlstellenzähler 32 gezählt und durch die Markiervorrichtung 34 gekennzeichnet. Der Oszillator 22 weist die Turbulenz des Feldes, die durch den Wirbelstrom verursacht wird, nach, so daß Rißfehlstellen inSimilar to before, on the circuit half of the oscillator 22 in the case where the magnetis seen by the Field, which is formed by the magnetic field generator 13, generated eddy currents through the defect is disturbed, the turbulent magnetic field is matched by a high signal-to-noise ratio measured at the time of the highest turbulence of the magnetic field and the result of the measurement becomes counted by the defect counter 32 and identified by the marking device 34. The oscillator 22 detects the turbulence of the field caused by the eddy current, so that crack defects in
verschiedenen Richtungen sowie auch lochförmige Fehlstellen nachgewiesen werden, um dadurch wenigstens die Unterscheidung von Rißfehlsteilen zu ermöglichen, die den magnetischen Fluß 12a, der von anderen Fehlstellen erzeugt wird, kreuzen. Mit den Ausgangssignalen derdifferent directions as well as hole-shaped defects can be detected, thereby at least the To enable differentiation of defective cracks, the cross the magnetic flux 12a generated from other voids. With the output signals of the
Abtast- und Halteschaltungen 25 und 26 (die aufgezeichneten Inhalte in den Aufzeichnungsgeräten 27 und 28) können unter Berücksichtigung der Informationen von den in dem Objekt 11 bestehenden Fehlstellen weitere detaillierte Differenzierungen durchgeführt werden.Sample and hold circuits 25 and 26 (the recorded contents in the recorders 27 and 28) can be further detailed taking into account the information from the defects existing in the object 11 Differentiations are carried out.
22)0 3©022) 0 3 © 0
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BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED
fen, wenn die schrägverlaufende Fehlstelle gemäß Fig. 7c vermutlich aufgespürt worden ist. Die Abtastspeicherung
wird dann in Übereinstimmung mit den Zeitpunkten für ω t= ir/4 und 5 -rr /4 ausgeführt, wobei eine solche
Fehlstelle durch einen hohen Rausch-Signal-Abstand aufgespürt
werden kann.fen when the inclined defect according to FIG. 7c has presumably been traced. The sample storage is then carried out in accordance with the times for ω t = ir / 4 and 5 -rr / 4, where such
Defects can be detected through a high signal-to-noise ratio.
Das Ausgangssignal des Magnetfelddetektors 14 wird in Verbindung mit den Phasen der Magnetfelder, die von den Magnetfeldgeneratoren 12 und 13 erzeugt werden, aufgenommen, wodurch die Fehlstellen unterschiedlicher Form hinsichtlich ihres in die Tiefe gehenden Querschnitts aufgespürt werden können und wobei auch die Formen unterschieden werden können, indem der AbtastzeitpunktThe output signal of the magnetic field detector 14 is in Connection with the phases of the magnetic fields generated by the magnetic field generators 12 and 13, whereby the imperfections of different shapes in terms of their in-depth cross-section can be tracked down and the shapes can also be differentiated by the sampling time
verändert wird.is changed.
Die Phasendifferenz zwischen den Ausgangssignalen der Oszillatoren 21 und 22 ist nicht auf 90° beschränkt, sondern kann wunschgemäß eingestellt werden.The phase difference between the output signals of the oscillators 21 and 22 is not limited to 90 °, but can be set as required.
Die Intensität des Magnetfeldes ist, wenn die Phasendifferenz auf einen Winkel von 90° oder 270° festgelegt
wird, in jeder Winkelrichtung gleich, aber sie kann bei j einem anderen Winkel als oben genannt in einer bestimmten
Richtung vergrößert werden, wobei es vorzuziehen ist, zu entscheiden, daß die Phasendifferenz, die der
Querschnittsform der Fehlstelle entspricht, in Richtung der Tiefe der Fehlstelle gemessen wird.The intensity of the magnetic field is the same in any angular direction when the phase difference is set at an angle of 90 ° or 270 °, but it can be increased in a certain direction at an angle other than the above, it being preferable to decide that the phase difference that the
Corresponds to the cross-sectional shape of the flaw, measured in the direction of the depth of the flaw.
Fig. 8 zeigt ein Blockschaltbild eines anderen Ausführungsbeispiels
der Fehlstellen-Meßvorrichtung, in dem ein Oszillator 41 mit der Kreisfrequenz ω das eine
magnetische Feld erzeugt und ein Oszillator 42 mit der Kreisfrequenz mω das andere magnetische Feld. Im ein-Fig. 8 shows a block diagram of another embodiment of the flaw measuring device, in which an oscillator 41 with the angular frequency ω the one
generated magnetic field and an oscillator 42 with the angular frequency mω the other magnetic field. In one
zelnen wird das Ausgangssignal sin ω t des einen Oszillators
41 dem Verstärker 43 zugeführt und dadurch verstärkt, um der Wicklung 12c des Magnetfeldgenerators 12
zugeführt zu werden, wodurch das Magnetfeld parallel
zur Oberfläche des Untersuchnngsobjektes 11 gebildet
wird. Das Ausgangssignal sin m ω t des anderen Oszillators 42 wird dem Leistungsverstärker 44 zugeführt und
dadurch verstärkt, um der Wicklung 13c des Magnetfeldgenerators 13 zugeführt zu werden, wodurch der zurThe output signal sin ω t of the one oscillator 41 is individually supplied to the amplifier 43 and thereby amplified in order to be supplied to the winding 12c of the magnetic field generator 12, whereby the magnetic field is parallel
to the surface of the test object 11 is formed. The output signal sin m ω t of the other oscillator 42 is fed to the power amplifier 44 and thereby amplified to be fed to the winding 13c of the magnetic field generator 13, whereby the for
Oberfläche des Objektes 11 senkrechte magnetische Fluß gebildet wird. Die Ausgangssignale beider Oszillatoren brauchen nur hinsichtlich ihrer Frequenz unterschiedlich zu sein (m^l) , wobei der Wert von m kein bestimmter sein muß, allerdings vorzugsweise einen Wert vonSurface of the object 11 perpendicular magnetic flux is formed. The output signals of both oscillators only need to be different with regard to their frequency (m ^ l), whereby the value of m is not a definite one must be, but preferably a value of
zwei oder größer wegen der verschiedenen Aufgaben der Frequenzen bei der Unterscheidung der Signalkomponenten auf der Basis der beiden Magnetfelder haben soll.two or greater because of the different roles played by the frequencies in distinguishing the signal components should have on the basis of the two magnetic fields.
Das Ausgangssignal des Magnetfelddetektors 14 wird den Synchrondetektoren 47 und 48 jeweils über die Verstär-The output signal of the magnetic field detector 14 is sent to the synchronous detectors 47 and 48 via the amplification
ker 45 und 46 zugeführt, wobei die Synchrondetektoren 47 und 48, die Ausgangssignale von den Oszillatoren 41 bzw. 42 erhalten haben, um dadurch die Phasenerfassung, bezogen auf die Schwingungsausgangssignale der Oszillatoren, auszuführen. Daher wird der Streufluß, der vonker 45 and 46, the synchronous detectors 47 and 48, the output signals from the oscillators 41 or 42 have received in order to thereby the phase detection, based on the oscillation output signals of the oscillators, to execute. Therefore, the leakage flux caused by
den Fehlstellen in dem von den Magnetfeldgenerator 12 erzeugten Magnetfeld verursacht wird, abgerufen durch den Synchrondetektor 47 und die Turbolenz, die von der Fehlstelle in dem von dem Generator 13 erzeugten Magnetfeld verursacht wird, wird von dem Synchrondetektorthe defects caused in the magnetic field generated by the magnetic field generator 12, retrieved by the synchronous detector 47 and the turbulence generated by the defect in the magnetic field generated by the generator 13 is caused by the synchronous detector
30. 48 abgerufen, so daß die Ausgangssignale der Synchrondetektoren 47 und 48 in Komparatoren 49 und 50 eingegeben werden und mit dem Vergleichsreferenzwert verglichen werden, der darin jeweils festgelegt ist. Die Ausgangssignale werden, wenn sie größer sind als der Refe-30. 48 retrieved so that the output signals of the synchronous detectors 47 and 48 are entered in comparators 49 and 50 and compared with the comparison reference value which is specified therein. The output signals are, if they are greater than the reference
ORiGINAL INSPECTEDORiGINAL INSPECTED
renzwert auch wie bei der Fehlstellenmessung getrennt
durch Fehlstellenzähler 51 und 52 gezählt und von einer gemeinsamen Markiervorrichtung 53 markiert, wobei die
Markiervorrichtung selbstverständlich auch getrennt
vorgesehen sein kann.The limit value is also counted separately by defect counters 51 and 52, as in the case of the defect measurement, and marked by a common marking device 53, the marking device of course also being separate
can be provided.
Auf diese Weise wird die Frequenz zur Magnetisierung verschieden gewählt, um den Fehlstellennachweis in Verbindung mit jedem Magnetfeld zu ermöglichen, wobei als Ergebnis die Unterscheidung der Fehlstellenart möglich ist. Auch ist es möglich, wegen der verschiedenen Frequenzen, das Drehmagnetfeld durch Schwingung in Verbindung mit jeder Phase zu erzeugen, wodurch der Fehlstellennachweis ohne Rücksicht auf die Querschnittsform der Fehlstelle in Richtung ihrer Tiefe durchführbar ist.In this way the frequency becomes magnetization chosen differently in order to enable the detection of defects in connection with each magnetic field, whereby as Result the differentiation of the type of defect is possible. It is also possible, because of the different frequencies, to generate the rotating magnetic field by oscillation in connection with each phase, whereby the defect detection can be carried out regardless of the cross-sectional shape of the defect in the direction of its depth.
Fig. 9 zeigt eine Vorrichtung, in der eine Röhre 11, die untersucht werden soll, in Längsrichtung der Vorrichtung bewegt wird und sich um ihre Achse dreht. Zu beiden Seiten des Bereiches, in dem das Objekt 11 bewegt wird, sind die magnetischen Pole des Magnetfeld-Fig. 9 shows an apparatus in which a tube 11 to be examined extends in the longitudinal direction of the apparatus is moved and rotates around its axis. On both sides of the area in which the object 11 moves are the magnetic poles of the magnetic field
generators 12, der von Schlittenteilen 35,35 getragen wird und der über ein Joch 12 magnetisch gekoppelt ist, entgegengesetzt zueinander angeordnet. Die Wicklungen 12c,12c an den Polen werden von einer (nicht dargestellten) Stromquelle versorgt, um das Magnetfeld zugenerator 12, which is carried by slide parts 35, 35 and which is magnetically coupled via a yoke 12, arranged opposite to each other. The windings 12c, 12c at the poles are of a (not shown) Power source supplied to the magnetic field
bilden. Ein größerer Teil des Magnetflusses dieser Wicklungen geht durch das Objekt 11, das so angeordnet werden muß, daß es von dem umfangsmäßig verlaufenden Magnetfeld gleichmäßig durchsetzt wird. Die Schlittenteile 35,35 stützen sich auf eine Schiene 36 auf ihrenform. A larger part of the magnetic flux of these windings goes through the object 11, which is so arranged it must be that it differs from the circumferential Magnetic field is penetrated evenly. The carriage parts 35,35 are based on a rail 36 on their
beiden sich längs erstreckenden Seiten und sind in Längsrichtung auf der Schiene 36 frei beweglich, wobei die Schiene 36 horizontal und senkrecht zur Bewegungsrichtung des Objektes 11 angeordnet ist. Eine Zuführge-both longitudinally extending sides and are freely movable in the longitudinal direction on the rail 36, wherein the rail 36 is arranged horizontally and perpendicular to the direction of movement of the object 11. A feed
'' 33213'' 33213
windespindel 37 ist unterhalb der Schiene 36 und parallel zu ihr angeordnet und weist an beiden Enden jeweils entgegengesetzt gedrehte Gewindegänge auf, wobei auf den Schraubenwindungen Muttern 38,38 laufen, die an den Schlittenteilen 35,35 jeweils befestigt sind, so daß ein Handrad 39, das an einem Ende der Gewindespindel 37 befestigt ist, in Uhrzeigerrichtung oder entgegengesetzt gedreht wird, um die Pole an dem Magnetfeldgenerator 12 auf das Objekt 11 hin oder von dem Objekt 11winding spindle 37 is arranged below the rail 36 and parallel to it and has at both ends oppositely turned threads, with nuts 38,38 running on the screw turns, which are attached to the Slide parts 35,35 are each attached so that a hand wheel 39 attached to one end of the lead screw 37, clockwise or counterclockwise is rotated around the poles on the magnetic field generator 12 towards the object 11 or from the object 11
wag in gleichem Ausmaß zu bewegen. Oberhalb des Bewegungsbereiches des Objektes 11 ist ein Luftzylinder 40 montiert, der nach unten gerichtet ist und der an seinem unteren Ende den Magnetfeldgenerator 13 und den Magnetfelddetektor 14 aufnimmt, die in Kombination, wie in Fig, 4 gezeigt, angeordnet sind. Der Magnetfeldgenerator 13 bildet ein in Relation zum Objekt 11 radiales Magnetfeld, wodurch das parallel zur Oberfläche des Objektes 11 verlaufende sowie das senkrecht dazu verlaufende Magnetfeld genau unterhalb des Magnetfeidde-dare to move to the same extent. Above the range of motion of the object 11, an air cylinder 40 is mounted, which is directed downwards and which is on its lower end accommodates the magnetic field generator 13 and the magnetic field detector 14, which in combination, such as shown in Fig. 4, are arranged. The magnetic field generator 13 forms a radial in relation to the object 11 Magnetic field, whereby the parallel to the surface of the object 11 and the perpendicular to it Magnetic field just below the magnetic field
tektors 14 erzeugt werden, wobei auf diese Weise der zuvor genannte Fehlstellennachweis ermöglicht wird. Der Luftzylinder 40 wird angesteuert, um den Magnetfeldgenerator 13 und den Detektor 14 in ihrer Position auszurichten und die Zuführgewindespindel 37 wird ge-Tektors 14 are generated, in this way the aforementioned defect detection is made possible. Of the Air cylinder 40 is controlled to position the magnetic field generator 13 and the detector 14 align and the feed screw 37 is
dreht, um den Magnetfeldgenerator 12 in seiner Lage auszurichten, um dadurch eine Anpassung der Vorrichtung an Untersuchungsobjekte verschiedenen Durchmessers zu erlauben.rotates to align the magnetic field generator 12 in position, thereby adjusting the device to allow objects of different diameters to be examined.
Fig. 10 zeigt eine Vorrichtung, die zum Nachweis von
Fehlstellen in einem Objekt 11, das im Querschnitt als Vierkant, wie beispielsweise Stahlstangen oder Vierkantstahl,
gestaltet ist, verwendet wird. Im allgemeinen, wenn die Magnetfeldgeneratoren in Zusammenstellung
mit dem Detektor, wie in Fig. 4 gezeigt, senkrecht zurFig. 10 shows a device for the detection of
Defects in an object 11, which is designed in cross section as a square, such as steel bars or square steel, is used. In general, when the magnetic field generators are assembled with the detector as shown in Fig. 4, perpendicular to the
ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED
Beförderungsrichtung des Objektes 11 während der Beförderung bewegt werden, wird die Objektoberfläche auf einem Zickzack-Kurs untersucht. Eine solche Kombination ist aber wegen des Eisenkerns schwer, wodurch die Bewegungsvorrichtung entsprechend groß dimensioniert werden muß und wodurch es auch schwierig wird, diese schnell zu bewegen, so daß sich der Nachteil ergibt, das die Untersuchungsgeschwindigkeit gering ist. Die Vorrichtung aus Fig. 10 hat diesen Nachteil jedoch beseitigt.The direction of conveyance of the object 11 is moved during the conveyance, the object surface is on examined a zigzag course. However, such a combination is difficult because of the iron core, which makes the movement device must be dimensioned accordingly large and which makes it difficult to do this quickly to move, so that there is the disadvantage that the examination speed is slow. The device from Fig. 10 has eliminated this disadvantage.
Die Vorrichtung ist derart konstruiert, daß ein Magnetfeldgenerator 12, bei dem die magnetischen Pole einander entgegengesetzt auf beiden Seiten des Beförderungsbereiches des Objektes 11 angeordnet sind, das Magnetfeld parallel zur Oberfläche, die hinsichtlichThe device is constructed in such a way that a magnetic field generator 12, in which the magnetic poles are opposite to each other on either side of the conveyance area of the object 11 are arranged, the magnetic field parallel to the surface, which with respect to
der Fehlstellen untersucht werden soll, erzeugt. Ein Magnetfeldgenerator 13, der gegenüber der Oberfläche, die untersucht werden soll, angeordnet ist, und aus einer im wesentlichen rechtwinkligen Luftkernwicklung, deren innere Dimension größer ist als die Breite derthe defects to be examined is generated. A magnetic field generator 13 opposite the surface, which is to be examined is arranged, and consists of a substantially rectangular air core winding, whose inner dimension is greater than the width of the
Untersuchungsfläche, besteht, erzeugt das dazu senkrechte Magnetfeld. Ein Magnetfelddetektor 14, der innerhalb der Wicklung des Generators 13 angeordnet ist, wird in Richtung der Breite des Objektes 11 hin und her bewegt. In wenigen Worten ausgedrückt, sind die Magnetfeldgeneratoren 12 und 13 stationär, während lediglich der leichtgewichtige Detektor 14 bewegt wird.Examination area, generates the magnetic field perpendicular to it. A magnetic field detector 14, the inside the winding of the generator 13 is arranged, is in the direction of the width of the object 11 back and forth emotional. In a few words, the magnetic field generators 12 and 13 are stationary while only the lightweight detector 14 is moved.
Im folgenden wird die zuvorgenannte Vorrichtung unter Zuhilfenahme der Fign. 11 und 12 erläutert.In the following, the aforementioned device is illustrated with the aid of FIGS. 11 and 12 explained.
Zu beiden Seiten des Bewegungsbereiches des im Querschnitt rechteckigen Objektes 11, das in Längsrichtung für die Fehlstellenuntersuchung befördert werden muß, ist ein Magnetfeldgenerator 12 zum Erzeugen des Magnet-On both sides of the range of motion of the object 11, which is rectangular in cross section, in the longitudinal direction must be transported for the inspection of defects, is a magnetic field generator 12 for generating the magnetic
feldes entlang der Oberfläche (obere Oberfläche) des Untersuchungsobjektes 11 vorgesehen. Der Generator 12 weist Kerne 12d,12d auf, auf die die Wicklungen 12c,12c gewickelt sind, sowie ein Joch 12e unterhalb des Objektes 11 und sich in dessen Breitenrichtung erstreckend auf, wobei die Kerne 12d,12d teilweise beweglich auf dem Joch 12e über die Stützplatten 61,61 jeweils gelagert sind.field along the surface (upper surface) of the examination subject 11 is provided. The generator 12 has cores 12d, 12d on which the windings 12c, 12c are wound, as well as a yoke 12e below the object 11 and extending in the width direction thereof, the cores 12d, 12d being partially movable the yoke 12e are each supported via the support plates 61,61.
Die beweglichen Auflageflächen 62 sind am unteren Ende
der Stützplatten 61,61 montiert, die GewindemutternThe movable bearing surfaces 62 are at the lower end
of the support plates 61,61 mounted, the threaded nuts
63,63 sind an den unteren Oberflächen der Auflageflächen 62,62 montiert und die Schnecke mit den Gewindeteilen
an beiden Enden einer Gewindespindel 64 überbrückt in der Breite das Objekt 11 und weist jeweils
einander entgegengesetzte Gewindegänge auf, so daß die Spindel 64 sich im Uhrzeigersinn oder entgegengesetzt
drehen muß, um jeden der Kerne 12d auf dem Joch 12e in Breitenrichtung des Objektes 11 gleiten zu lassen, wobei
die Kerne 12d sich in Richtung auf das Objekt zu
oder von dem Objekt weg bewegen.63,63 are mounted on the lower surfaces of the bearing surfaces 62,62 and the worm with the threaded parts at both ends of a threaded spindle 64 bridges the object 11 in width and points in each case
opposed threads so that the spindle 64 must rotate clockwise or counterclockwise to slide each of the cores 12d on the yoke 12e in the width direction of the object 11, with the cores 12d toward the object
or move away from the object.
Ein Magnetfeldgenerator 13 zum Erzeugen eines zur Oberfläche des Untersuchungsobjektes 11 senkrechten Magnetfeldes ist oberhalb der Oberfläche angeordnet und verwendet eine Luftkernwicklung, die aus einem elliptisehen Spulenhohlkörper 13d besteht, der sich in der Breitenrichtung des Objektes 11 erstreckt, sowie aus einer Wicklung 13c, die auf den Spulenkörper 13d gewickelt ist, wobei die Luftkernspule an der oberen Oberfläche beider Enden an der unteren Oberfläche eines U-förmigen Montageteiles 65,65 jeweils montiert ist und wobei die Montageteile 65,65 an der oberen Oberfäche an der unteren Oberfläche einer Stützplatte 66 eines Nachfolgemechanismus montiert ist. Eine ZylinderstützplatteA magnetic field generator 13 for generating a magnetic field perpendicular to the surface of the examination subject 11 is located above the surface and uses an air core winding that consists of an elliptical view Coil hollow body 13d, which extends in the width direction of the object 11, as well as a winding 13c, which is wound on the bobbin 13d, with the air core coil on the upper Surface of both ends is mounted on the lower surface of a U-shaped mounting part 65,65, respectively, and the mounting parts 65,65 on the upper surface on the lower surface of a support plate 66 of a follow-up mechanism is mounted. A cylinder support plate
Ι», !■2-ί*1ΓΤ·Ι »,! ■ 2-ί * 1ΓΤ ·
6 7 ist auf der Stützplatte 66 des Nachfolgemechanismus vorgesehen und trägt an der oberen Oberfläche einen
Zylinder 68, dessen Kolbenstange 69 nach unten ragt. Die Kolbenstange 69 ist durch die Zylinderstützplatte
67 geführt und trägt an dem äußeren Ende den Nachfolgemechanismus
66 über eine üniversalverbindung 70 in seiner oberen Mitte, um dadurch der Stützplatte 66 zu
erlauben, sich frei und schräg in Relation zur Kolbenstange 69 zu bewegen, wobei die Stützplatte 66 des6 7 is provided on the support plate 66 of the follow-up mechanism and carries on the upper surface a cylinder 68, the piston rod 69 of which protrudes downwards. The piston rod 69 is through the cylinder support plate
67 guided and at the outer end carries the follow-up mechanism 66 via a universal connection 70 in its upper center, thereby allowing the support plate 66 to move freely and obliquely in relation to the piston rod 69, the support plate 66 of the
Nachfolgemechanismus an ihren Unterseiten nicht dargestellte Rollen aufweist. Diese sind an Seitenteilen angebracht, die in Transportrichtung des Objektes 11 vorne und hinten angeordnet sind. Die Rollen sind an beiden Breitseiten des Objektes 11 vorgesehen, um drehend in Kontakt mit dem Objekt zu kommen und dessen Krümmung zu folgen.Successor mechanism has roles not shown on their underside. These are on side panels attached, which are arranged in the transport direction of the object 11 front and rear. The roles are on provided both broad sides of the object 11 to come into rotating contact with the object and its Curvature to follow.
An der Unterseite der Stützplatte 66 ist an einem Ende quer zum Objekt -11 über eine L-förmige Befestigung 72 ein Motor 71 montiert. Eine Abtriebswelle 71a des Mo-On the underside of the support plate 66 is at one end transverse to the object -11 via an L-shaped attachment 72 a motor 71 is mounted. An output shaft 71a of the mo-
tors 71 erstreckt sich nach innen und ist an ihrem äußeren Ende mit einer Gewindestange 74 koaxial über ein Kupplung 73 verbunden, wobei die Gewindestange 74 an ihren beiden Enden in den Montageteilen 65,65 über Lager gelagert ist, so daß sie sich in Uhrzeigerrich-gate 71 extends inward and is at its outer end with a threaded rod 74 coaxially across a coupling 73 connected, the threaded rod 74 at both ends in the mounting parts 65,65 over Bearing is mounted so that it is clockwise
tung oder entgegengesetzt entsprechend der Drehung des Motors 71 drehen kann. Die Gewindestange 74 ist auch durch den oberen Teil eines Detektor-Aufnahmegehäuses 75 geführt und greift darin in eine Gewindemutter ein, so daß das Gehäuse 75 auf der Gewindestange 74 quer zum Objekt 11 der Drehbewegung in Uhrzeigerrichtung oder entgegengesetzt der Gewindestange 74 folgend bewegt wird.direction or opposite according to the rotation of the motor 71 can rotate. The threaded rod 74 is also passed through the upper part of a detector housing 75 and engages therein in a threaded nut, so that the housing 75 on the threaded rod 74 transversely to the object 11 of the rotational movement in the clockwise direction or opposite to the threaded rod 74 is moved following.
Fig. 13 zeigt einen Schnitt entlang der Linie XIII-XIII13 shows a section along the line XIII-XIII
ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED
'in'-' Pig. 12. Der untere Teil des-Gehäuses 75 ist in
einem Hohlraum des Spulenkörpers 13d des Magnetfeldgeriöratbrs
13 angeordnet und Führungsrollen 76 , 7*6 drehbar
in Kontakt-mit der-oberen Oberfläche der Spulenkörper
13d sind: in :Relation zur Bewegungsrichtung auf beiden
Seiten des Gehäuses 75 montiert, so daß sie sich drehend in Kontakt "mit dem Spulenkörper 13d bewegen, wenn
das Gehäuse- 75 sich bewegt und auch eine Drehbewegung
äes'Gehäuses 75,verursacht durch die Drehung der Ge-'in'-' Pig. 12. The lower part of the housing 75 is arranged in a cavity of the bobbin 13d of the magnetic field device 13 and guide rollers 76, 7 * 6 rotatably in contact-with the-upper surface of the bobbin
13d are in: relation to the direction of movement on both sides of the housing 75 mounted so that they 13d move rotationally in contact "with the spool body when the housing 75 is moving and also a rotational movement äes'Gehäuses 75, caused by the rotation the business
wiridestange 74 verhindern.~ Das Gehäuse 75 ist an derprevent wiridestange 74. ~ The housing 75 is on the
-'■'■ Bödenflache offen. Durch; diese öffnung ist das obere Ende ;eines den Magnetfelddetektor 14 aufnehmenden Detektorhalters 77 gleitend in das Gehäuse 75 eingefügt, £nrdem:"eine Druckfeder 82 angeordnet" ist, um den Halter ¥?nnäoh :unten; zu drücken. Der Magnetfelddetektor 14 ist ϊή" deim ^unteren Ende des Detektbrhälters" 77 eingefügt titnS^äuf^ die üritersuehungsoberfläche nach unten gerichtet J\in "Richtung auf das Objekt 11) ,-wobei der Detekfeorhältefan dem unteren Ende-einen Schuh 78 trägt, so daß die tihtersuchungsoberflache des Detektors 14 -'über äeh schuh '78 mit. der untersuchten Oberfläche des Ob j ektes'-Jll ίή Kontakt- 'gebracht wird. r:: ' .-j.:>:-~ .:--i- '■' ■ floor area open. By ; this opening is the upper end ; 14 a receiving detector holder 77 inserted slidably in the magnetic field detector, the housing 75, £ r n which: "is arranged a compression spring 82" to the holder ¥? n next : below ; to press. The magnetic field detector 14 is "the Detektbrhälters deim ^ lower end" 77 inserted titnS ^ äuf ^ the üritersuehungsoberfläche downward J \ in "toward the object 11), -wherein the Detekfeorhältefan the lower end a carrying shoe 78 ϊή so that the investigation surface of the detector 14 -'over the shoe '78 with. the examined surface of the object'- J ll ίή contact- '. r :: '.-j.:>: - ~.: - i
Sie :iÖewirid:estange 74- ■'" ist an dem der Montageseite "des Motors-7ί abgewandten Ende drehbar an einem Montageteil 65 über ein Lager gelagert und über eine Kupplung 73 mit -°eifiem: Positionsdetektor ■ 80 * verbunden, der einYou : i Öewirid: estange 74- ■ '"is rotatably mounted at the end facing away from the mounting side" of the motor-7ί on a mounting part 65 via a bearing and connected via a coupling 73 with - ° eifiem : position detector ■ 80 *, the one
'-'-■ Potentiometer oder' einen Dr-ehkodierer verwendet. Der Pösitiönsde-tektof' 80 ist an der Stützplatte 66 des PfäöRfolgemechanIsmus über eine L-fÖrmige Befestigung 72 befestigt, so daß die Bewegung des Magnetfelddetektors i"4 -'aufgrund -der Drehurigr-der Gewindes-tange 74 in Ührrieigefrichtung'oder umgekehrt von dem PositiOnsäetektor^SO in-Richtung; quer "zum Objekt 11 gemessen wird. Zusätzlich "kennaei'chriet das Bezügszeiehen °81: in Pig-. 12 ein '-'- ■ Potentiometer or' a rotary encoder is used. The Pösitiönsde-tektof '80 is attached to the support plate 66 of the PfäöRfolgemechanIsmus via an L-shaped attachment 72, so that the movement of the magnetic field detector i "4 -" due to -der Drehurig r -der thread rod 74 in Ührrieigefrichtung "or vice versa the PositiOnsäetektor ^ SO in the direction ; transversely "to the object 11 is measured. In addition, "kennaei'chriet the reference drawing ° 81: in Pig-. 12
ORIGINAL INSPECTED BAD ORIGINALORIGINAL INSPECTED BAD ORIGINAL
- 2Τ -- 2Τ -
Leitungskabel, um das Signal zwischen dem Magnetfelddetektor 14 und dem Signalprozessor zu übertragen.Line cables to carry the signal between the magnetic field detector 14 and the signal processor.
Im folgenden wird die Arbeitsweise einer derartigen Vorrichtung näher erläutert. In Fig. 11 wird die Gewindespindel 64 zunächst gedreht, um einen Abstand zwischen den Kernen 12d,12d am Magnetfeldgenerator 12 einzurichten, der der Breite des beförderten Objektes 11 entspricht. Dann wird die Kolbenstange 69 am Zylinder 68 zurückgezogen, um den Magnetfeldgenerator 13 und den Detektor 14 in einen sicheren Bereich oberhalb des Beförderungsbereiches des Objektes 11 zu bringen. Daraufhin werden die Magnetfeldgeneratoren 12 und 13 mit Strom versorgt. In diesem Zustand wird das Objekt 11 eingeführt. Dann wird durch einen Detektor, beispielsweise durch ein photoelektrisches Rohr, der Eintritt des Objektes 11 in die Fehlstellen-Nachweiszone festgestellt und die Kolbenstange 69 am Zylinder 68 wird vorwärts bewegt, bis der Schuh 78 an dem Detektorhalter 77 gegen die Untersuchungsoberfläche des Objektes 11The mode of operation of such a device is explained in more detail below. In Fig. 11, the lead screw 64 first rotated in order to establish a distance between the cores 12d, 12d on the magnetic field generator 12, which corresponds to the width of the transported object 11. Then the piston rod 69 is on the cylinder 68 withdrawn to move the magnetic field generator 13 and detector 14 to a safe area above the conveyance area of the object 11 to bring. Then the magnetic field generators 12 and 13 with Powered. In this state, the object 11 is inserted. Then by a detector, for example through a photoelectric tube, the entry of the object 11 into the defect detection zone is detected and the piston rod 69 on the cylinder 68 is moved forward until the shoe 78 is on the detector holder 77 against the examination surface of the object 11
stößt. Der Motor 71 wird angesteuert, um die Gewindestange 74 zu drehen, so daß das Gehäuse 75, das den Detektorhalter 77 trägt, in den Luftkernteil des Spulenkörpers 13d quer zum Objekt 11 bewegt wird und der Schuh 78 sich auf der Untersuchungsoberfläche mit gleitendem Kontakt bewegt. Hierbei erkennt der Magnetfelddetektor 14 das überlagerte Magnetfeld, das in der Nähe der Untersuchungsoberfläche des Objektes 11 erzeugt wird, um den Fehlstellennachweis auf dem Untersuchungsobjekt auszuführen. bumps. The motor 71 is controlled to rotate the threaded rod 74, so that the housing 75, which the Detector holder 77 carries, is moved in the air core part of the bobbin 13d transversely to the object 11 and the Shoe 78 slides on the examination surface with Contact moves. Here, the magnetic field detector 14 detects the superimposed magnetic field that is in the vicinity the examination surface of the object 11 is generated in order to carry out the defect detection on the examination object.
Hinsichtlich der Bewegung des Gehäuses 75, das u.a.den Magnetfelddetektor 14 und anderes in einem vorbestimmten Abstand trägt, kann sich der Motor 71 in umgekehrter Drehrichtung drehen, um das Gehäuse 75 zurückzube-With regard to the movement of the housing 75, i.a. Magnetic field detector 14 and other carries at a predetermined distance, the motor 71 can turn in reverse Turn the direction of rotation to move the housing 75 back.
ORIGJNAL INSPECTED^ORIGJNAL INSPECTED ^
I · * βI * β
n nt**n nt **
wegen. Auf diese Weise wird das Gehäuse 75 innerhalb einer vorbestimmten Breite auf einem Zickzack-Kurs auf der Untersuchungsoberfläche des vorwärtsbewegten Objektes 11 bewegt, wobei die vorbestimmte Breite entsprechend der Breite des Objektes 11 festgelegt wird.because. In this way, the housing 75 will zigzag up within a predetermined width of the examination surface of the advancing object 11 is moved, the predetermined width correspondingly the width of the object 11 is determined.
Die Führungsrollen 76, die auf beiden Seiten des Gehäuses 75 montiert sind, drehen sich auf der oberen Oberfläche des Spulenkörpers 13d aufgrund des Kontaktes mit ihr, um dadurch die Bewegung des Gehäuses 75 zu erleichtert und zu verhindern, daß das Gehäuse 75 zusammen mit der Gewindespindel 74 gedreht wird.The guide rollers 76, which are mounted on both sides of the housing 75, rotate on the top surface of the bobbin 13d due to contact with it, thereby facilitating the movement of the housing 75 and to prevent the housing 75 from rotating together with the lead screw 74.
Darüber hinaus sind nicht dargestellte Rollen auf beiden Seiten des Magnetfeldgenerators 13 in Relation zur Bewegungsrichtung an der Stützplatte 66 des Nachfolge-In addition, rollers are not shown on both sides of the magnetic field generator 13 in relation to Direction of movement on the support plate 66 of the successor
mechanismus montiert, die drehbar in Kontakt mit der Untersuchungsoberfläche des Objektes 11 sind, wobei die Stützplatte 66 schräg über eine Universalverbindung 70 frei beweglich ist, so daß der Detektorhalter 77 einer Krümmung des Objektes 11 folgen kann. Darüber hinausmechanism mounted that is in contact with the rotatable The examination surface of the object 11, the support plate 66 being inclined via a universal connection 70 is freely movable, so that the detector holder 77 can follow a curvature of the object 11. Furthermore
folgt der Detektorhalter 77, da er von der Druckfeder 82 nach unten gedrückt wird, der Unebenheit der Untersuchungsoberfläche, so daß eine Beschädigung des Halters nicht befürchtet werden muß.the detector holder 77, since it is pressed downward by the compression spring 82, follows the unevenness of the examination surface, so that damage to the holder need not be feared.
Im folgenden wird ein weiteres Ausführungsbeispiel erläutert, das in der Lage ist, Fehlstellen verschiedener Art über den gesamten Umfang und die gesamte Länge eines im Querschnitt runden Objektes zu untersuchen.In the following another embodiment will be explained, which is able to remove various imperfections Type to be examined over the entire circumference and the entire length of an object with a round cross-section.
Fig. 14 ist eine perspektivische Ansicht dieses Ausführungsbeispiels
und die Fign. 15 und 16 sind weitere
Darstellungen davon. Ein ringförmiger Elektromagnet 4 zum Erzeugen eines mit dem Untersuchungsobjekt konzen-Fig. 14 is a perspective view of this embodiment and Figs. 15 and 16 are more
Representations of it. A ring-shaped electromagnet 4 for generating a concentric with the examination object
ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED
trischen Wechselstrom-Magnetfeldes ist innerhalb der Transferzone des Objektes (Stahlröhre), das in Längsrichtung befördert wird, angeordnet. Der Elektromagnet 4 weist an seinem inneren Umfang vier Magnetpole 4a und 4b mit gegenseitigem Winkelabstand von 90° auf, wobei die einander entgegengesetzten Pole 4a,4a durch Wicklungen 6a,6a und die anderen einander entgegengesetzten Pole 4b,4b jeweils durch die Wicklungen 6b,6b gebildet werden. Ein Wechselstrom ia=Im sin ω t durchfließt die Wicklungen 6a,6a an den Polen 4a,4a als Erregerstrom und ein Erregerstrom ia=Im cos ω t, der sich von dem ersten Erregerstrom in der Phase um die ττ /2 unterscheidet, fließt durch die Wicklungen 6b,6b an den Polen 4b,4b. Dadurch werden senkrecht kreuzende Magnet-"feider erzeugt, deren Intensität Ha und Hb sich mit der Zeit ändert. Daher ändert das zusammengesetzte Magnetfeld beider Felder seine Orientierung mit der Zeit, indem es dem Intensitätswechsel beider Felder folgt. In anderen Worten: Im Zentrum der ringförmigen Elektromagneten ist die Feldintensität Hc aufgrund der Wechselstrom-Phasenverschiebung konstant und das Drehmagnetfeld mit der Rotationsgeschwindigkeit ω t ist gebildet. In wenigen Worten, unter der Annahme, daß die virtuellen Magnetpole rotieren, setzt die Wirbelstrom erzeugende Position von dem Drehmagnetfeld ihre Drehung fort. Der gegenüber dem äußeren Umfang des Objektes 11 angeordnete Magnetfelddetektor 14 mißt die Turbulenz des Magnetfeldes·, wenn eine Fehlstelle existiert, wodurch die Fehlstelle nachgewiesen wird. Andererseitstric alternating current magnetic field is within the transfer zone of the object (steel tube), which is in the longitudinal direction is conveyed, arranged. The electromagnet 4 has four magnetic poles 4a and 4a on its inner circumference 4b with mutual angular spacing of 90 °, the opposing poles 4a, 4a by windings 6a, 6a and the other opposite poles 4b, 4b each formed by the windings 6b, 6b will. An alternating current ia = Im sin ω t flows through the windings 6a, 6a at the poles 4a, 4a as an excitation current and an excitation current ia = Im cos ω t, which differs from the first excitation current in phase by ττ / 2, flows through the windings 6b, 6b at the poles 4b, 4b. This means that vertically crossing magnetic "fields" are created generated, the intensity of which Ha and Hb changes with time. Hence the composite magnetic field changes of both fields its orientation over time by following the change in intensity of both fields. In In other words: In the center of the ring-shaped electromagnets, the field intensity Hc is due to the alternating current phase shift constant and the rotating magnetic field with the rotational speed ω t is formed. In a few words, assuming that the virtual magnetic poles rotate, the eddy current continues generating Position away from the rotating magnetic field their rotation. The opposite to the outer circumference of the object 11 arranged magnetic field detector 14 measures the turbulence of the magnetic field · if a defect exists, whereby the defect is detected. on the other hand
wird davon ausgegangen, daß das Objekt 11 umfangsmäßig von den einander entgegengesetzten Polen 4a,4a oder 4b,4b bzw. den virtuellen magnetischen Polen magnetisiert wird, so daß die Fehlstellen in Richtung des Flusses und andererseits senkrecht zur Umfangsrichtung durch den Streufluß aufgrund der Fehlstellen nachgewie-it is assumed that the object 11 is circumferentially magnetized by the opposite poles 4a, 4a or 4b, 4b or the virtual magnetic poles so that the voids in the direction of the flow and on the other hand perpendicular to the circumferential direction proven by the leakage flux due to the imperfections
ne ti sehen Pole 4a und 4b gevrie.'celt. Sfcützne ti see poles 4a and 4b gevrie.'celt. Sfcütz
Bcheiben 94 und 95, die jeweils in ihrem Zentrum einDiscs 94 and 95, each at its center
säSSibHP? ί&ϊ-ΏφίλΙwß&^§a&'§£&£r%)-* Fluß 5a umfangsmäßig zu erzeugen, um ein Magnetfeld in Längsrichtung des ObjektessäSSibHP? ί & ϊ-ΏφίλΙ wß & ^ §a &'§ £ & £ r%) - * Flux 5a circumferentially to generate a magnetic field in the longitudinal direction of the object
EY8rf9!£SfecYie9$§nbefindet sich en dem einen axialen Ende des zylindrischen 'Teils 93 et;-;a In der axialen MitteEY8 r f9! £ SfecYi e 9 $ § n is en one axial end of the cylindrical 'part 93 et; -; a in the axial center
dr d r
25 t8§iei4gi25th t8§iei4gi
bezeichnet das Bs zugszeichen Θ die Orientierung des virtuellen PolesThe Bs drawing symbol Θ denotes the orientation of the virtual pole
OR10JNAL ,NSPECTH3^ BADORIGINAL^OR 10 JNAL, NSPECTH 3 ^ BADORIGINAL ^
«I UMWI* *«· *«I UMWI * *« · *
- -25 -- -25 -
11 in dessen Randbereich besteht, das von den Fehlstellen verursachte Streufeld von dem umfangsmäßigen
Magnetfeld 40a, das von dem ringförmigen Elektromagneten 4 erzeugt wird, und das axiale Magnetfeld 5a, das
von den ringförmigen Magnetspulen 5,5 erzeugt wird. In einem Fall, in dem eine lochähnliche Fehlstelle besteht,
mißt der Detektor 14 die Turbulenz des Magnetfeldes , das von dem turbulenten Wirbelstrom aufgrund
der Fehlstelle verursacht wird, wobei dadurch die Fehlstellen nachgewiesen werden. Der Magnetfelddetektor 14
wird mit einer geringeren Geschwindigkeit gedreht als die Drehgeschwindigkeit des Magnetfeldes, so daß die
Phasenlage seiner Position mit der des virtuellen Poles des Drehmagnetfeldes übereinstimmt. Der Magnetfeldde-11 in its edge area, the stray field caused by the imperfections from the circumferential magnetic field 40a, which is generated by the ring-shaped electromagnet 4, and the axial magnetic field 5a, the
is generated by the ring-shaped magnet coils 5.5. In a case where there is a hole-like defect, the detector 14 measures the turbulence of the magnetic field caused by the turbulent eddy current due to the defect, thereby detecting the defects. The magnetic field detector 14 is rotated at a lower speed than the speed of rotation of the magnetic field, so that the phase position of its position coincides with that of the virtual pole of the rotating magnetic field. The magnetic field de-
tektor 14 tastet den äußeren Umfang des Objektes 11 spiralförmig im Zusammenhang mit der Vorwärtsbewegung des Objektes 11 ab, wobei dadurch eine genaue Fehlstellenuntersuchung über der äußeren Umfangsfläche des Objektes 11 durchgeführt wird.detector 14 scans the outer periphery of the object 11 spirally in connection with the forward movement of the object 11, whereby a precise inspection of the flaws over the outer circumferential surface of the object 11 is carried out.
Fig. 18 ist eine teilweise ausgeschnittene Frontansicht einer konkreten Ausführungsbeispiels und Fig. 19 ist ein Längsschnitt davon, in dem eine zylindrische Trommel 91 in der Transferzone des Objektes, das in Längsrichtung weiterbewegt wird, auf einer Platte 92 konzentrisch mit dem Objekt 11 befestigt ist. Die Trommel 91 weist in der Mitte auf der Innenseite ihres Umfangs einen ringförmigen Elektromagneten 4 auf, der konzentrisch mit der Trommel 91 über Winkelbleche 93 an ihr montiert ist. An dem oberen und unteren sowie dem rechten und dem linken Teil des ringförmigen Elektromagneten 4 stehen zwei Paare von Magnetpolen 4a und 4b radial nach innen ab, so daß die beiden magnetischen Flüsse sich in dem Zentrum des Elektromagneten 4 senkrecht kreuzen. Die Wicklungen 6a und 6b sind jeweilsFIG. 18 is a partially cut-out front view of a concrete embodiment, and FIG. 19 is a longitudinal section thereof, in which a cylindrical drum 91 in the transfer zone of the object, which is in the longitudinal direction is moved further, is mounted on a plate 92 concentric with the object 11. The drum 91 has in the middle on the inside of its circumference an annular electromagnet 4, which is concentric is mounted to the drum 91 via angle plates 93 on her. On the upper and lower and the right one and the left part of the ring-shaped electromagnet 4 are two pairs of magnetic poles 4a and 4b radially inward, so that the two magnetic fluxes in the center of the electromagnet 4 are perpendicular cross. The windings 6a and 6b are respectively
ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED
■··"·■' 332137■ ·· "· ■ '332137
auf die magnetischen Pole 4a und 4b gewickelt. Stützscheiben 94 und 95, die jeweils in ihrem Zentrum eine mit der Trommel 91 konzentrische Durchlaßbohrung aufweisen, sind jeweils an beiden Stirnflächen der Trommel 91 befestigt. Ringförmige Magnetspulen 5,5 sind jeweils konzentrisch an den äußeren Seitenflächen der Stützscheiben 94 und 95 montiert.wound on the magnetic poles 4a and 4b. Support disks 94 and 95, each in its center a have concentric with the drum 91 through hole, are each on both end faces of the drum 91 attached. Annular magnet coils 5.5 are each concentric on the outer side surfaces of the support disks 94 and 95 mounted.
Eine scheibenähnliche Montageplatte 96 weist in ihrem Zentrum eine mit der Trommel 91 konzentrische rundeA disk-like mounting plate 96 has a round concentric with the drum 91 in its center
Bohrung auf und ist an der inneren Umfangsfläche der Trommel 91 zwischen dem ringförmigen Magneten und der Stützscheibe 94 befestigt. Das kreisförmige Bohrloch nimmt ein zylindrisches Teil 98 etwa in seiner axialen Mitte drehbar über ein Lager 97 auf, so daß das Objekt 11 innerhalb des zylindrischen Teils 98 bewegt wird. 'Ein Flansch 98a befindet sich an dem einen axialen Ende des zylindrischen Teils 98 etwa in der axialen Mitte der Trommel 91. An der äußeren Umfangsflache des zylindrischen Teils 98 auf der der Bewegungsrichtung desHole on and is on the inner peripheral surface of the Drum 91 fixed between the ring-shaped magnet and the support disc 94. The circular borehole takes a cylindrical part 98 rotatably approximately in its axial center via a bearing 97, so that the object 11 is moved within the cylindrical part 98. A flange 98a is at one axial end of the cylindrical part 98 approximately in the axial center of the drum 91. On the outer peripheral surface of the cylindrical Part 98 on the direction of movement of the
Objektes 11 abgewandten Seite ist eine Riemenscheibe 101 montiert. Ein Synchronisationsriemen 103 wird durch eine nicht dargestellte Aussparung über eine Riemenscheibe 101 und eine Riemenscheibe 102, die auf einer Abtriebswelle eines seitlich angeordneten Motors 100A belt pulley 101 is mounted on the side facing away from the object 11. A timing belt 103 is through a recess, not shown, on a pulley 101 and a pulley 102, which on a Output shaft of a laterally arranged motor 100
montiert ist, geführt, so daß die Drehbewegung des Motors 100 auf das zylindrische Teil 98 über die Riemenscheibe 102, den Synchronisationsriemen 103 und die Riemenscheibe 101 übertragen wird, wobei dadurch das zylindrische Teil 98 gedreht wird.is mounted, guided so that the rotary movement of the motor 100 on the cylindrical part 98 via the pulley 102, the timing belt 103 and the pulley 101 is transmitted, thereby the cylindrical part 98 is rotated.
An zwei diametral entgegengesetzten symmetrischen Positionen an der äußeren Endfläche des Flansches 98a am zylindrischen Teil 98 sind Sensorhalter 105,105, in denen sich Magnetfelddetektoren 14 befinden, radialAt two diametrically opposite symmetrical positions on the outer end surface of the flange 98a on cylindrical part 98 are sensor holders 105, 105, in which magnetic field detectors 14 are located, radially
ORiGJNAL INSPECTEDORiGJNAL INSPECTED
- err - - err -
332137E332137E
beweglich jeweils über Verbindungsmechanismen 10 4,104 montiert. Die Verbindungsmechanismen 104,104 weisen jeweils eine Blattfeder 106,106 auf, um jeden Sensorhalter 105,105 radial nach innen zu drücken.movable via connecting mechanisms 10 4,104 assembled. The connecting mechanisms 104, 104 each have a leaf spring 106, 106 around each sensor holder 105.105 to press radially inwards.
Ein Gleitring 107 ist zwischen dem Flansch 98a und der Montageplatte 96 befestigt und eine Schleifbürste 108
in schleifendem Kontakt mit dem Gleitring 107 ist auf der Montageplatte 96 über ein Verbindungsteil 109 montiert,
so daß ein Signal"von einem Magnetfelddetektor
14 in den jeweiligen Sensorhaltern .105 über den Schleifring 107 und die Schleifbürste 108 von der Vorrichtung
nach außen abgegriffen wird.A slip ring 107 is fixed between the flange 98a and the mounting plate 96, and a grinding brush 108 in grinding contact with the slip ring 107 is mounted on the mounting plate 96 via a connector 109 so that a signal "from a magnetic field detector
14 in the respective sensor holders .105 via the slip ring 107 and the grinding brush 108 from the device to the outside.
Fig. 20 zeigt als Beispiel ein Blockschaltbild einer elektrischen Schaltung für die obige Vorrichtung. InFig. 20 shows, by way of example, a block diagram of an electrical circuit for the above device. In
dieser Zeichnung sind die Wicklungen 6a,6b auf die magnetischen
Pole 4a und 4b am ringförmigen Elektromagneten 4 gewickelt und erhalten die Wechselströme
Im sin ω t und Im cos ω t, die sich in ihres Phase um
die ir /2 unterscheiden, und die jeweils von einem Oszillator
111 über Leistungsverstärker 112 erzeugt werden. Das Drehmagnetfeld, das seine Orientierung mit der
Zeit ändert, wird dabei im zentralen Teil des ringförmigen Elektromagneten 4 gebildet. Die ringförmigen Magnetspulen
5,5 erhalten einen Gleichstrom, der von einer Gleichstromquelle zugeführt wird und der von einem Leistungsverstärker
114 verstärkt wird, wobei dadurch das axiale magnetische Feld auf der äußeren Oberfläche des
Objektes 11 erzeugt wird. Der Erregerstrom für jede ringförmige Magnetspule 5 ist nicht auf GleichstromIn this drawing, the windings 6a, 6b are wound on the magnetic poles 4a and 4b on the annular electromagnet 4 and receive the alternating currents
Im sin ω t and Im cos ω t, which differ in their phase by ir / 2, and which are each generated by an oscillator 111 via power amplifier 112. The rotating magnetic field, which changes its orientation over time, is formed in the central part of the ring-shaped electromagnet 4. The ring-shaped magnetic coils 5, 5 receive a direct current which is supplied from a direct current source and which is amplified by a power amplifier 114, whereby the axial magnetic field is generated on the outer surface of the object 11. The excitation current for each ring-shaped solenoid 5 is not of direct current
beschränkt, sondern kann auch Wechselstrom sein.limited, but can also be alternating current.
Die Magnetfelddetektoren 14,14, die sich in den Sensorhaltern 105 befinden, messen das Streumagnetfeld, dasThe magnetic field detectors 14,14, which are in the sensor holders 105 are located, measure the leakage magnetic field, the
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durch die auf der äußeren Oberfläche des Objektes 11 befindlichen rißähnlichen Fehlstellen erzeugt wird, und
die sich in Umfangs- und Axialrichtungen erstrecken sowie die Turbulenz des Magnetfeldes, die verursacht
wird, wenn der Wirbelstrom, der durch das Drehmagnetfeld induziert wird, durch lochähnliche Oberflächenfehlstellen
oder anderen Fehlstellen gestört wird, die auf der äußeren Umfangsflache des Objektes 11 vorhanden
sind, so daß jedes Meßsignal jedem Verstärker 115 überis generated by the crack-like defects located on the outer surface of the object 11, and which extend in circumferential and axial directions, as well as the turbulence of the magnetic field that causes
is when the eddy current induced by the rotating magnetic field is disturbed by hole-like surface defects or other defects that are present on the outer peripheral surface of the object 11, so that each measurement signal is transmitted to each amplifier 115
die Schleifbürsten 108 und den Schleifring 107 zugeführt wird und mit dem Verstärker 115 verstärkt wird und danach einem Komparator 116 zugeführt wird, der ein Ausgangssignal jedes Verstärkers, d.h. ein Ausgangssignal eines jeden Magnetfelddetektors 14 vergleicht. Wenn "die Differenz zwischen beiden Signalen so hoch ist, daß der eine Detektor 14 die Existenz einer nachteiligen Fehlstelle feststellt, trägt der Markierer 117 eine Markierung an der Stelle der Fehlstelle auf, wobei das Ausgangssignal jedes Verstärkers 115 einem Aufzeich-the grinding brushes 108 and the slip ring 107 is supplied and amplified with the amplifier 115 and thereafter supplied to a comparator 116 which receives an output of each amplifier, i.e., an output of each magnetic field detector 14 compares. If "the difference between the two signals is so great that the one detector 14 determines the existence of a disadvantageous defect, the marker 117 carries a Marking at the location of the defect, the output signal of each amplifier 115 being a recording
nungsgerät 118 zugeführt wird, so daß das Meßsignal von jedem Detektor 14 dort aufgezeichnet wird.Processing device 118 is supplied so that the measurement signal from each detector 14 is recorded there.
Bei einer Vorrichtung, die derart konstruiert ist, wird der Motor 100 gesteuert, um das zylindrische Teil 98 innerhalb der Trommel 91 zu drehen, während das ObjektIn a device constructed in this way, the motor 100 is controlled to drive the cylindrical member 98 to rotate within the drum 91 while the object
11 vorwärts bewegt wird. Dann legt sich jeder Sensorhalter 105 mit seiner unteren Oberfläche an die äußere Umfangsflache des Objektes 11 an und bewegt sich in Zusammenhang mit der Rotation des zylindrischen Teils 98 und der Vorwärtsbewegung des Objektes 11 spiralförmig11 is moved forward. Then each sensor holder 105 lies with its lower surface on the outer one Circumferential surface of the object 11 and moves in context with the rotation of the cylindrical part 98 and the forward movement of the object 11 in a spiral
auf diesem, wodurch die Oberflächen-Fehlstellenuntersuchung durchgeführt wird. In diesem Fall liegt jeder Sensorhalter 105, da jeder von ihren radial auf das Objekt 11 über die Blattfeder 106 gedrückt wird, exakt auf der äußeren Oberfläche des Objektes 11 an, um da-on this, making the surface imperfection inspection is carried out. In this case, each sensor holder 105 lies, since each of theirs lies radially on the Object 11 is pressed via the leaf spring 106, exactly on the outer surface of the object 11 in order to
OR(GINAL fNSPECTEDOR (GINAL fNSPECTED
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durch zuverlässig den kleinen Schwingungen oder Krümmungen des Objektes 11 zu folgen.by reliably following the small vibrations or curvatures of the object 11.
Die Anzahl der Magnetfelddetektoren in dem zuvor genannten Ausführungsbeispiel kann einer oder mehrere
sein.The number of the magnetic field detectors in the aforementioned embodiment may be one or more
be.
Das Ausgangssignal eines jeden Magnetfelddetektors 14 hängt nicht von dem gegenseitigen Vergleich der Komparator en 116 ab, sondern die Komparatoren können den Nachweis bestehender Fehlstellen durchführen, in dem in jedem ein Vergleichsreferenzwert festlegt ist.The output of each magnetic field detector 14 does not depend on the mutual comparison of the comparators en 116, but the comparators can carry out the detection of existing defects in the in a comparison reference value is established for each.
ORiGJNAL iNSPECTEDORiGJNAL iNSPECTED
ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED
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Claims (11)
Metallen,1. ) Procedure for measuring surface imperfections
Metals,
ein resultierendes Magnetfeld, das von Magnetfeldern, die längs und senkrecht zur Oberfläche eines Untersuchungsobjektes (11) verlaufen, gebildet wird, daß ein Magnetfelddetektor (14) das resultierende Magnetfeld mißt, das aus dem Streumagnetfeld aufgrund der Oberflächenfehlstellen, das durch die Komponente des resultierenden Magnetfeldes entlang der Oberfläche des Untersuchungsobjektes (11) erhalten wird, und dem Magnetfeld aufgrund eines Wirbelstroms, das auf der Oberfläche des Untersuchungsobjektes (11) durch die Komponente senkrecht zur Oberfläche erhalten wird, besteht.characterized in that
a resulting magnetic field, which is formed by magnetic fields that run along and perpendicular to the surface of an object to be examined (11), that a magnetic field detector (14) measures the resulting magnetic field that is generated from the stray magnetic field due to the surface imperfections caused by the component of the resulting magnetic field is obtained along the surface of the examination object (11), and the magnetic field is due to an eddy current which is obtained on the surface of the examination object (11) through the component perpendicular to the surface.
gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Magnetfeldgeneratoren Oszillatoren (21,22) aufweisen, deren Schwingungsphasen sich untereinander unterscheiden. 11. The device according to claim 10, characterized
characterized in that the first and second magnetic field generators have oscillators (21,22) whose oscillation phases differ from one another.
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