DE3321375A1 - Verfahren und vorrichtung zur messung von oberflaechenfehlstellen an metallen - Google Patents

Description

VON KREISLER SCHONWALD EISHOLD FUES VON KREISLER KELLER SELTING WERNER

PATENTANWÄLTE
_wl._t, _T^, Dr.-Ing. von Kreisler 11973

Sumitomo Metal Industries Ltd.

Dr.-Ing. K. Schönwald, Köln
15 , Kitahama 5 -Chome , Dr.-Ing. K. W. Eishold, Bad Soden

Dr. J. F. Fues, Köln

Higashl-Ku Dipl.-Chem. Alek von Kreisler, Köln

OSAKA, Japan DipL-Chem. Carola tfeller, Köln

^c Dipl.-Ing. G. Selting, Köln

Dr. H.-K. Werner, Köln

DEICHMANNHAUS AM HAUPTBAHNHOF

D-5000 KÖLN 1

13. Juni 1983
Sg-Da/Fe

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR MESSUNG VON
OBERFLÄCHENFEHLSTELLEN AN METALLEN ■_

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung von Oberflächenfehlstellen an Metallen.

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,

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 für

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-

ORIGINAL INSPECTED

Telefon: (0221) 13 1041 · Telex: 8882307 dopa d · Telegramm: Dompafent Köln

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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 über

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-

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 nur

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.

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 erzeugt

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. Beispielsweise

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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.

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.

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 Art

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KSers.

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Art zu messen und

den,

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Oberflächen-Fehlstellen verschiedener Art auf einem im Querschnitt runden Untersuchungsobjekt auf dem Umfang und auf der Länge zu messen,

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

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.

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.

Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.

Es zeigen:

Fign. 1 und 2 eine schematische Darstellung des

konventionellen Fehlstellen-Meßverfahrens unter Anwendung mehrerer magnetischer Felder,

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Fig. 3 eine schematische Darstellung des Prinzips des

erfindungsgemäßen Fehlstellen-Meßverfahrens Fig. 4 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels mit einer Kombination eines Magnetfeldgenerators mit einem Magnetfelddetektor, Fig. 5 ein Blockschaltbild des Magnetfeldgenerators

und der Detektorschaltung, Fig. 6 die Darstellung des rotierenden Magnetfeldes in einem Diagramm,
Fig. 7 eine schematische Darstellung zur Erläuterung

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 Meßvorrichtung

für Stahlröhren,
Fig. 10 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für Vierkantstähle, Fig. 11 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels

gemäß 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 eines

Ausführungsbeispiels für Stahlröhren, Fign. 15 und 16 eine Seitenansicht und einen

Querschnitt durch das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 14,
Fig. 17 eine Erläuterung des Magnetfeldes in dem

Ausführungsbeipiel gemäß Fig. 14, Fig. 18 eine teilweise ausgeschnittene Seitenansicht

eines Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 14, Fig. 19 einen Längsschnitt durch das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 14 und

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Fig. 20 ein Blockschaltbild der elektrischen

Schaltung, des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 14.

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-

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.

Die Magnetfeldgeneratoren 12,12 erzeugen das Magnetfeld, wie bei der konventionellen magnetischen Fehlstellenuntersuchung und messen den Streufluß, der 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.

Andererseits erzeugen die Magnetfeldgeneratoren 13,13 das Wechselstrommagnetfeld, um einen Wirbelstrom 13a an der Oberfläche des Untersuchungsobjektes 11 zu indu-

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^gjfd und durch Fehlsteilenzähler 31 und 32 gezählt 10 wird. Die Fehlstelisnzähler 31 und 32 sind rr.it den Aus 10 #fi?^£ÄW-fy-r^Lci^heifeEeiaö@|BökfeibErgBnülgt moaiä

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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 ist_r 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.

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 mit

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 gezählt

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 die

Fehlstelle einschließt, sich aus der Nachweiszone des Magnetfelddetektors 14 nach der Fehlstellenmessung entfernt.

Die Oszillatoren 21 und 22 werden synchron angesteuert, um zu ermöglichen, daß ihre Oszillator-Ausgangssignale

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-

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, der

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.

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 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 der

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.

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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.

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 Abtastzeitpunkt

verändert wird.

Die Phasendifferenz zwischen den Ausgangssignalen der Oszillatoren 21 und 22 ist nicht auf 90° beschränkt, sondern kann wunschgemäß eingestellt werden.

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.

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-

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 zur

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 von

zwei oder größer wegen der verschiedenen Aufgaben der Frequenzen bei der Unterscheidung der Signalkomponenten auf der Basis der beiden Magnetfelder haben soll.

Das Ausgangssignal des Magnetfelddetektors 14 wird den Synchrondetektoren 47 und 48 jeweils über die Verstär-

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 von

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 Synchrondetektor

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-

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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.

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.

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-

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 zu

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 ihren

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-

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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 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-

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-

dreht, um den Magnetfeldgenerator 12 in seiner Lage auszurichten, um dadurch eine Anpassung der Vorrichtung an Untersuchungsobjekte verschiedenen Durchmessers zu erlauben.

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 zur

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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.

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 hinsichtlich

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 der

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.

Im folgenden wird die zuvorgenannte Vorrichtung unter Zuhilfenahme der Fign. 11 und 12 erläutert.

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-

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.

Die beweglichen Auflageflächen 62 sind am unteren Ende
der Stützplatten 61,61 montiert, die Gewindemuttern

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.

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 Zylinderstützplatte

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 des

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.

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-

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-

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.

Fig. 13 zeigt einen Schnitt entlang der Linie XIII-XIII

ORIGINAL 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-

wiridestange 74 verhindern.~ Das Gehäuse 75 ist an der

-'■'■ Bödenflache offen. Durch^; diese öffnung ist das obere Ende ^;eines den Magnetfelddetektor 14 aufnehmenden Detektorhalters 77 gleitend in das Gehäuse 75 eingefügt, £n^rdem^:"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

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 ein

'-'-■ 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 Drehurig^r-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

ORIGINAL INSPECTED BAD ORIGINAL

- 2Τ -

Leitungskabel, um das Signal zwischen dem Magnetfelddetektor 14 und dem Signalprozessor zu übertragen.

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 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.

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-

ORIGJNAL INSPECTED^

I · * β

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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.

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.

Darüber hinaus sind nicht dargestellte Rollen auf beiden Seiten des Magnetfeldgenerators 13 in Relation zur Bewegungsrichtung an der Stützplatte 66 des Nachfolge-

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 hinaus

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.

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.

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-

ORIGINAL 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. Andererseits

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-

ne ti sehen Pole 4a und 4b gevrie.'celt. Sfcütz

Bcheiben 94 und 95, die jeweils in ihrem Zentrum ein

säSSibHP? ί&ϊ-ΏφίλΙwß&^§a&'§£&£r%)-* Fluß 5a umfangsmäßig zu erzeugen, um ein Magnetfeld in Längsrichtung des Objektes

EY8^rf9!£SfecYi^e9$§ⁿbefindet sich en dem einen axialen Ende des zylindrischen 'Teils 93 et;-;a In der axialen Mitte

d_r

25 t8§iei4gi

bezeichnet das Bs zugszeichen Θ die Orientierung des virtuellen Poles

OR₁₀JNAL ,NSPECTH₃^ BADORIGINAL^

«I UMWI* *«· *

- -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-

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.

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 jeweils

ORIGINAL INSPECTED

■··"·■' 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.

Eine scheibenähnliche Montageplatte 96 weist in ihrem Zentrum eine mit der Trommel 91 konzentrische runde

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 des

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 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.

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, radial

ORiGJNAL INSPECTED

- err -

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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.

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.

Fig. 20 zeigt als Beispiel ein Blockschaltbild einer elektrischen Schaltung für die obige Vorrichtung. 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 Gleichstrom

beschränkt, sondern kann auch Wechselstrom sein.

Die Magnetfelddetektoren 14,14, die sich in den Sensorhaltern 105 befinden, messen das Streumagnetfeld, das

332137

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 über

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-

nungsgerät 118 zugeführt wird, so daß das Meßsignal von jedem Detektor 14 dort aufgezeichnet wird.

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 Objekt

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 spiralförmig

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-

OR(GINAL fNSPECTED

332137;

durch zuverlässig den kleinen Schwingungen oder Krümmungen des Objektes 11 zu folgen.

Die Anzahl der Magnetfelddetektoren in dem zuvor genannten Ausführungsbeispiel kann einer oder mehrere
sein.

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.

ORiGJNAL iNSPECTED

ORIGINAL INSPECTED

.-SS-Leerseite

Claims (11)

ANSPRÜCHE

1.) Verfahren zur Messung von Oberflächenfehlstellen an
Metallen,

dadurch gekennzeichnet, daß
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.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das entspreched dem resultierenden Magnetfeld variierende Meßsignal des Magnetfelddetektors (14) zerlegt wird in die Komponenten eines jeden der beiden Magnetfelder, wobei dadurch die Oberflächenfehlstellen ausgewertet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das resultierende Magnetfeld von mehreren Wechselströmen erzeugt wird, wobei jeder dieser Wechselströme in einem untereinander bestimmten Phasenverhältnis fließt.

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4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das resultierende Magnetfeld von mehreren Wechselströmen unterschiedlicher Frequenz erzeugt wird.

5. Verfahren zur Messung von Oberflächenfehlstellen an Metallen dadurch gekennzeichnet, daß das Wechselstrommagnet feld in radialen Richtungen eines im Querschnitt runden Untersuchungsobjektes (11) erzeugt wird, um ein Drehmagnetfeld zu bilden und daß auch in axialer Richtung des Untersuchungsobjektes (11) ein Magnetfeld gebildet wird, so daß die Magnetfelder und dasjenige Magnetfeld, das sich auf die Obefflächenfehlstellen des Untersuchungsobjektes (11) bezieht, von einem Magnetfelddetektor (14) gemessen werden, der um das Untersuchungsobjekt herum rotiert.

6. Vorrichtung zur Messung von Oberflächenstellen an Metallen gekennzeichnet durch folgende Teile:

einen ersten Magnetfeldgenerator (12) , der ein Magnetfeld entlang der Oberfläche des Untersuchungsobjektes (11) erzeugt,

einen zweiten Magnetfeldgenerator (13), der ein Magnetfeld senkrecht zur Oberfläche des Untersuchungsobjektes (11) erzeugt,

einen Magnetfelddetektor (14) , der in beiden sich rechtwinklig kreuzenden Magnetfeldern, angeordnet ist, und der das Magnetfeld senkrecht zur Oberfläche des Untersuchungsobjektes mißt, und

eine Signalverarbeitungsschaltung zur Zerlegung des Ausgangssignals des Magnetfelddetektors (14) in die Komponenten der Magnetfelder, die von dem ersten und dem zweiten Magnetfeldgenerator (12) bzw. (13) erzeugt werden.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6_f dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Magnetfeldgeneratoren (12,13) Oszillatoren (21,22) aufweisen, deren Schwingungsphasen untereinander verschieden sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Magnetfeldgeneratoren (12,13) Oszillatoren (41,42) aufweisen, die sich in ihrer Schwingungsfrequenz unterscheiden.

9. Vorrichtung zur Messung von Oberflächenfehlstellen an Metallen, dadurch gekennzeichnet, daß erste Magnetfeldgeneratoren (12) zu beiden Seiten quer zum Untersuchungsobjekt angeordnet sind, das in seiner Längsrichtung bewegt wird, wobei das Magnetfeld entlang der zu untersuchenden Oberfläche des Untersuchungsobjektes (11) , gebildet wird, daß ein zweiter Magnetfeldgenerator (13) gegenüber der Untersuchungsoberfläche angeordnet ist, wobei der zweite Generator (13) innen hohl ist und sich quer zum Untersuchungsobjekt erstreckt, wobei dadurch ein Magnetfeld senkrecht zur Untersuchungsoberfläche gebildet wird, daß ein Magnetfelddetektor (14) in dem ausgehöhlten Teil an dem zweiten Magnetfeldgenerator (13) angeordnet ist und das resultierende Magnetfeld mißt, das von jedem der Magnetfelder erhalten wird und aus dem Streumagnetfeld aufgrund der Oberflächenfehlstellen auf der Untersuchungsoberfläche und dem Magnetfeld aufgrund eines Wirbelstromes auf der Untersuchungsoberfläche besteht, wodurch der Magnetfelddetektor in Querrichtung des Objektes hin und her bewegt wird, um die Untersuchungsoberfläche abzutasten.

10. Vorrichtung zur Messung von Oberflächenfehlstellen an

Metallen, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Magnetfeldgenerator zu beiden Seiten eines Untersuchungsobjektes, das in seiner Längsrichtung bewegt wird, angeordnet ist, wodurch ein Magnetfeld entlang der Untersuchungsoberfläche an dem Untersuchungsobjekt (11) erzeugt wird, daß ein zweiter Magnetfeldgenerator (13) gegenüber der Untersuchungsoberfläche angeordnet ist, wobei der zweite Generator (13) innen hohl ist und sich in Querrichtung des Untersuchungsobjekts erstreckt, wodurch ein Magnetfeld senkrecht zur Untersuchungsoberfläche gebildet wird, daß in dem hohlen Teil des zweiten Magnetfeldgenerators ein Magentfelddetektor (14) angeordnet ist, der das resultierende Magnetfeld aus dem von den Oberflächenfehlstellen der Untersuchungsoberfläche verursachten Streumagnetfeld, das von jedem der Magnetfelder erhalten wird, und aus dem durch Wirbelstrom auf der Untersuchungsoberfläche entstandenen Magnetfeld mißt, wobei der Magnetfelddetektor in Querrichtung des Untersuchungsobjektes hin und her bewegt wird, um die Untersuchungsoberfläche abzutasten, und daß eine Signalverarbeitungsschaltung das Ausgangssignal des Magnetfelddetektors (14) in die Komponenten der von dem ersten und dem zweiten Magnetfeldgenerator erzeugten Magnetfelder zerlegt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Magnetfeldgeneratoren Oszillatoren (21,22) aufweisen, deren Schwingungsphasen sich untereinander unterscheiden.

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