DE69300271T2 - Vorrichtung zur Detektion von Oberflächenfehlern in bewegten Metallstangen oder Draht. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Detektion von Oberflächenfehlern in einem bewegten Metallstab oder Walzdraht wie im Hauptanspruch ausgeführt.
• Genauer gesagt betrifft die Erfindung eine Vorrichtung, die elektromagnetische Feldstörungen nachweist, welche durch den Durchlauf eines heißen Metallstabes oder Walzdrahtes, zum Beispiel von der Art eines heißen gewalzten, durch ein heißes Walzwerk hindurchlaufenden Drahtes oder Metallstabes, innerhalb einer geeigneten Meßbaugruppe induziert werden.
• Die Erfindung läßt sich vorteilhafterweise in der Eisenund Stahlindustrie einsetzen, um in der Walzstraße eine automatische Erfassung von Fehlern, wie beispielsweise Sprüngen, Abblätterungen und Mikrorissen auf der Oberfläche des gewalzten, gezogenen oder extrudierten heißen Stabes oder Walzdrahtes zu erreichen. Die Erfindung läßt sich bis zu Walzgutgeschwindigkeiten von 120-130 Metern pro Sekunde verwenden.
• Der Stand der Technik umfaßt eine Vorrichtung, um in der Walzstraße Fehler auf der Oberfläche eines im wesentlichen rundgewalzten Erzeugnisses, wie beispielsweise eines Metallstabes mit kleinem Durchmesser oder eines Walzdrahtes automatisch zu überprüfen.
• Diese Vorrichtung nützt die Erscheinung parasitärer Ströme aus, die sich auf der Oberfläche eines leitenden Körpers, der einem veränderlichen Magnetfluß ausgesetzt ist, bilden.
• Die Stärke dieser parasitären Ströme hängt von der Stärke des anregenden Flusses und von dem Oberflächenwiderstand des Materials ab.
• Infolgedessen ist es möglich, wie beispielsweise in der EP-A-0449753 dargestellt, mit Hilfe einer Erregerspule einen magnetischen Wechselfluß auf einem zu untersuchenden Metallstab oder Walzdraht zu induzieren; dieser Magnetfluß erzeugt auf der Oberfläche des Metallstabes parasitäre Ringströme.
• Diese parasitären Ströme erzeugen ihrerseits in symmetrisch bezüglich der Erregerspulen und in der Nähe der Erregerspulen angeordneten Empfängerspulen einen magnetischen Rückkoppelfluß, der vollkommen symmetrisch bezüglich der Stabachse der ersten Erregerspule und der Empfängerspulen ist, falls der Metallstab und die Spulenachsen im wesentlichen auf der gleichen Achse liegen und falls keine Fehler auf der Oberfläche des Metallstabes vorhanden sind.
• Falls dagegen der Metallstab Oberflächenfehler in der Gestalt von Sprüngen, Abblätterungen oder Mikrorissen aufweist, zieht die Unausgeglichenheit der parasitären Oberflächenströme eine Unausgeglichenheit des relativen Koppelflusses nach sich, welche zu ungleichen induzierten Spannungen führt.
• Wenn einer der zwei Empfängerspulen an den invertierenden Eingang eines Differentialverstärkers und die andere Empfängerspule an den nichtinvertierenden Eingang eines Differentialverstärkers angeschlossen ist, ist am Ausgang des Verstärkers ein die Unausgeglichenheit des Rückkoppelflusses erfassendes Signal erhältlich.
• Um der Anforderung maximaler Empfindlichkeit und Gleichförmigkeit der Detektion durch die Vorrichtung zu genügen, muß das zu untersuchende Element in die unmittelbare Nähe der Empfängerspulen gebracht werden, um auf diese Weise die Auswirkung äußerer Störungen, die unter Umständen in der Arbeitsumgebung erzeugt werden, zu minimieren.
• Das bedeutet, daß der die Empfängerspulen enthaltende Detektionskopf austauschbar sein sollte, um an die unterschiedlichen Durchmesserbereiche des gewalzten Stabes anpaßbar zu sein.
• Darüber hinaus besteht die Gefahr, daß der gewalzte Stab die Spulen berührt und unter Umständen einen Schaden oder ein Brechen der Spulen oder des Stabes verursacht, wenn der gewalzte Stab sehr nahe durchläuft und irgendwelche Verformungen aufweist oder wenn dieser einer unkontrollierten transversalen Vibration unterworfen ist.
• Die US-A-3,518,533 offenbart die Anordnung einer Vielzahl von Spulen in Reihe und deren abgestimmte Bewegung während des Durchlaufs des zu untersuchenden Stabes, so daß die Spulen in die Nähe des Stabes gebracht werden; jede Spule wirkt auf einen bestimmten Abschnitt des Stabes ein, so daß alle Spulen zusammen die ganze zu untersuchende Oberfläche abdecken.
• Die geoffenbarte Bewegungseinrichtung ist für Stäbe, die sich mit den in modernen Anlagen gewöhnlich verwendeten, sehr hohen Geschwindigkeiten bewegen, im wesentlichen ungeeignet und dies führt zu Fehlern und ungenauen Messungen.
• Ferner ist diese Vorrichtung im wesentlichen für Oberflächenuntersuchungen von kalten metallischen Walzdrähten oder Stäben eingerichtet.
• Beim Stand der Technik werden die Stäbe im allgemeinen durch die Fehlerdetektionsvorrichtung hauptsächlich ohne seitliche Führung, abgesehen von einer groben Ausrichtung, hindurchgeführt.
• Diese Lösung macht es unmöglich, die Spulen sehr nah an den Stab heranzubringen und führt zum Auftreten von Störungen, da der Stab andauernd wegen der parallelen Querbewegung der Stabachse und der Neigung des Stabes von der Achse der Vorrichtung entfernt ist.
• Statt dessen ist es notwendig, daß die Amplitude der Störungen auf ein Minimum herabgesetzt ist, um eine fehlerfreie und wirksame Detektion der Oberflächenfehler durch das Gerät zu gewährleisten.
• Daraus ergibt sich die Aufgabe, diese Querbewegungen und Vibrationen des bewegten Stabes, die das Feld an den Empfängerspulen stören können und die den Stab in Berührung mit den Spulen bringen können, zu beseitigen oder zumindest einzuschränken.
• Die EP-A-0 231 865, EP-A-0 096 774 und US-A-3,582,771 offenbaren Vorrichtungen für das seitliche Halten von Stäben, die sich durch Baugruppen bewegen, welche eine zerstörungsfreie Untersuchung der Stäbe ausführen. Diese offenbarten Vorrichtungen sind wegen ihres Aufbaus ungeeignet, um wirksam mit Walzdrähten oder Stäben zusammenzuwirken, die sich mit sehr hoher Geschwindigkeit bewegen, und sind deshalb im wesentlichen für die heutzutage allgemein verwendeten Anlagen ungeeignet.
• Die Anmelder haben diese Erfindung entworfen, getestet und so ausgeführt, daß die Nachteile des Standes der Technik überwunden und weitere Vorteile erzielt werden.
• Die Erfindung ist in dem unabhängigen Anspruch 1 beschrieben und gekennzeichnet, während die abhängigen Ansprüche abgewandelte Ausgestaltungen der grundsätzlichen Ausführungsidee beschreiben.
• Aufgabe der Erfindung ist, eine Vorrichtung zu schaffen, die der Detektion von Oberflächenfehlern in einem mit 120-130 Metern pro Sekunde zugeführten, vorzugsweisen, aber nicht nur zylindrischen heißen Metallstab oder Walzdraht dient, wobei die Vorrichtung durch große Empfindlichkeit und gleichmäßige Ergebnisse über einen gegebenen Abmessungsbereich des Stabquerschnitts gekennzeichnet ist.
• Ein weitere Aufgabe der Erfindung ist, ein Mittel zum seitlichen Halten und Führen des Stabes oder Walzdrahtes zu schaffen, wobei dieses Mittel mit der Fehlerdetektionsvorrichtung zusammenwirkt, um während des Vorgangs der Oberflächenuntersuchung jegliche Querbewegung oder Vibration des Stabes bezüglich der Achse der Fehlerdetektionsvorrichtung so weit wie möglich zu begrenzen oder sogar, wenn möglich, zu verhindern.
• Die Detektionsvorrichtung gemäß der Erfindung sieht die Verwendung von wenigstens zwei, aber vorteilhafterweise drei oder mehr exzentrisch angeordneten Meßbaugruppen in Reihe vor; jede Baugruppe weist zumindest eine ein Feld erzeugende Spule und zumindest ein Paar von auf differentielle Weise angeschlossenen Empfängerspulen auf; jede Spule umgibt den zu untersuchenden Stab.
• Diese Meßbaugruppen sind von einer geöffneten Stellung in eine Untersuchungsstellung bewegbar.
• In ihrer geöffneten Stellung liegen die Meßbaugruppen im wesentlichen zusammen auf der gleichen gemeinsamen Achse, auf der der Stab oder Walzdraht zugeführt wird, und bilden eine für den Durchlauf von Stäben oder Walzdrähten eines gegebenen Durchmesserbereichs ausreichend große Eingangsöffnung, wodurch die Gefahr, daß verformte Enden der Stäbe die Detektionsspulen berühren oder beschädigen können, herabgesetzt ist.
• In ihrer Untersuchungsstellung sind die Spulen sehr nah an den zu untersuchenden Stab herangebracht und sind in der besten Detektionsstellung.
• Die beste Detektionsstellung läßt sich durch einen Parameter kennzeichnen, der als Füllindex definierbar ist, der sich als das Inverse des Verhältnisses von Eintrittsöffnung für den Stab durch die Detektionsspulen in deren Untersuchungsstellung zu der Abmessung des Querschnitts des zu untersuchenden Stabes berechnet.
• Für eine wirksame Detektion, sollte der Parameter größer als 0,7 sein und auf 1 zulaufen.
• Mit den Vorrichtungen des Standes der Technik kann man in diesen Bereich des Füllindex nur gelangen, indem für jeden unterschiedlichen Durchmesser des Querschnitts des zu untersuchenden Stabes im voraus ein bestimmter Detektionskopf vorgesehen ist.
• Angesichts der mit dem Übergangszeitpunkt des Eintritts des vorauslaufenden Stabendes und der init dem Übergangszeitpunkt des Austritts des nachlaufenden Stabendes verbundenen Probleme, müssen die Spulen der Vorrichtungen des Standes der Technik über einen Innendurchmesser mit einem bestimmten Wert verfügen, so daß sich der Füllindex gewöhnlich unter dem kleinsten zulässigen Werten befindet.
• Wenn ferner beabsichtigt ist, mit einem einzigen Spulensatz pro Durchmesserbereich zu arbeiten, so muß dieser Durchmesserbereich notwendigerweise klein sein, außer wenn die Absicht besteht, den zulässigen Minimalwert des Füllindexes zu unterschreiten.
• Die Detektionsvorrichtung gemäß der Erfindung gestattet es, in der Untersuchungsstellung den Wert des Füllindexes immer groß zu halten und deshalb eine sehr große Empfindlichkeit über einen sehr weiten Parameterbereich aufrechtzuerhalten.
• Mit der Detektionsvorrichtung gemäß der Erfindung ist es in deren Untersuchungsstellung möglich, Füllindexwerte zu erreichen, die stets größer als 0,8 sind und die auf 0,95 und höhere Werte zulaufen.
• Wenn der Übergangszeitpunkt des Eintritts vorüber ist, das heißt, wenn der Einlauf des Stabes stattgefunden hat, wird jede Meßbaugruppe in verschiedene, aber aufeinander abgestimmte Richtungen bewegt, so daß die drei Spulen jeder einzelnen Meßbaugruppe mit einem zuvor bestimmten Abschnitt des Umfanges des zu untersuchenden Stabes zusammenwirken.
• Wenn beispielsweise zwei Meßbaugruppen vorhanden sind, untersucht jedes Spulenpaar einen zuvor bestimmten halben Umkreis, wohingegen jedes Spulenpaar im wesentlichen einen sich über 120 Grad erstreckenden Abschnitt untersucht, wenn drei Meßbaugruppen verwendet sind. Es ist möglich, die Anzahl der Meßbaugruppen zu erhöhen, um so größere Empfindlichkeitswerte zu erzielen.
• Die wirtschaftlich beste Lösung stellt ein Kompromiß zwischen dem durchschnittlichen Zuwachs an Detektionsempfindlichkeit über dem abzudeckenden Querschnittsbereich sowie den Kosten und der Komplexität der Vorrichtung dar.
• Die Bewegungsmittel, die vorteilhafterweise aber nicht ausschließlich pneumatisch sind, sind im voraus gemäß dem Durchmesser des zu behandelnden Stabes einstellbar; die Fehlerdetektionsvorrichtung ist auf einen Durchmesserbereich einstellbar, ohne daß der Detektionskopf ausgewechselt werden muß.
• Weiterhin ist die Fehlerdetektionsvorrichtung durch eine hohe Wechselgeschwindigkeit zwischen der geöffneten Stellung und der Untersuchungsstellung gekennzeichnet, was verhindert, daß die Spulen durch ein möglicherweise verformtes nachlaufendes Ende eines Stabes während des Übergangszeitpunktes des Auslaufens des aus der Vorrichtung austretenden Stabes beschädigt oder zerstört werden.
• Die Fehlerdetektionsvorrichtung gemäß der Erfindung wirkt vorteilhafterweise mit einem Mittel zusammen, das den Stab hält und führt und das mögliche Vibrationen oder Querbewegungen zumindest herabsetzt, die unter Umständen die Genauigkeit der Untersuchungsergebnisse beeinträchtigen oder während des Vorgangs der Untersuchung zu Berührungen zwischen den Spulen und dem Stab führen.
• Dieses Haltemittel weist wenigstens ein Paar von gegenüberliegenden Laufrollen auf, die durch ihre Stellung den Bewegungsweg des zugeführtes Stabes bestimmen.
• Dieses Paar von gegenüberliegenden Laufrollen ist in Betriebsrichtung vor oder hinter der Fehlerdetektionsvorrichtung angeordnet oder es sind zwei Paare von Laufrollen, ein Paar in Betriebsrichtung vor und das andere Paar in Betriebsrichtung hinter der Fehlerdetektionsvorrichtung, vorhanden.
• Diese Laufrollen sind durch zwei Stellungen, jeweils eine Einlaßstellung und eine Untersuchungsstellung, gekennzeichnet.
• In ihrer Einlaßstellung werden die Laufrollen zueinander im Abstand gehalten, um die Einführung und Zufuhr des heißen gewalzten Stabes der Länge nach zu gestatten.
• Sobald der Stab eingebracht ist, werden die Rollen durch geeignete Stellglieder in ihre Untersuchungsstellung entlang dem zugeführten Stab gebracht.
• Dieser Zustand ermöglicht es, die mit dem Übergangszeitpunkt des Eintritts des vorauslaufenden Stabendes und die mit dem Übergangszeitpunkt des Auslaufens des nachlaufenden Stabendes verbundenen Probleme zu vermeiden.
• Die Wechselgeschwindigkeit zwischen der Einlaßstellung und der Untersuchungsstellung macht es sogar möglich, die möglicherweise verformten Stabenden vom Berühren und Beschädigen der Rollen während des Übergangszeitpunktes des Eingangs und Auslaufens abzuhalten.
• Die von den Rollen erreichbaren Endstellungen sind im voraus gemäß dem Durchmesser des zu behandelnden Stabes voreingestellt.
• Gemäß einer abgewandelten Ausgestaltung verfügen die Stellglieder über ein wechselseitiges Druckungleichgewicht, wobei in diesem Fall eine Rolle hohem Druck und eine Rolle niedrigem Druck ausgesetzt ist. Die Rolle unter hohem Druck wird zuerst in Berührung mit dem Stab gebracht, um auffestgesetzte Weise den Ort einer Stabseite zu bestimmen, wobei dieser Ort so berechnet ist, daß er der beste für die größte Leistung der Fehlerdetektionsvorrichtung ist.
• Daraufhin wird die Rolle unter niedrigem Druck bewegt und in Berührung mit dem Stab gebracht.
• Die Rolle unter niedrigem Druck ist auf nachgiebige Weise in Stellung gebracht, so daß deren Ort an die durch die Herstellungstoleranzen bedingten Durchmesserveränderungen anpaßbar ist, wodurch ein konstanter von den Rollenpaaren auf den Stab ausgeübter Druck gewährleistet ist. Ein einziger Gleichgewichtspunkt ist auf diese Weise erreicht.
• Gemäß einer abgewandelten Ausgestaltung werden die Rollen durch geeignete Motoren, die vorzugsweise die Eigenschaft haben, einer Drehkraft nachgeben zu können, mit einer Umfangsgeschwindigkeit, die fast die gleiche wie die bekannte lineare Geschwindigkeit des Stabes ist, in Drehung versetzt, bevor diese in Untersuchungsstellung gebracht werden, wobei die Drehrichtung die Längsrichtung der Stabzufuhr ist.
• Auf diese Weise ist die Berührung zwischen dem mit hoher Geschwindigkeit zugeführten Stab und den Rollen am Zeitpunkt des Schließens der Rollen auf den Stab in der Untersuchungsstellung weniger heftig.
• Gemäß einer abgewandelten Ausgestaltung wirken die Rollen mit einer Vorrichtung zur Selbstausrichtung zusammen, die beispielsweise einen doppelten Zahnstangenantrieb aufweist, und werden mit im Grunde gleichen, jedoch entgegengesetzten Bewegungen verschoben.
• Die beigefügten Figuren werden als nichteinschränkendes Beispiel angeführt und zeigen einige bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung wie folgt:
• Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Längsschnitts einer Fehlerdetektionsvorrichtung gemäß der Erfindung;
• Fig. 2a und 2b zeigen von vorne einen Querschnitt der Fehlerdetektionsvorrichtung gemäß der Erfindung in zwei Stellungen;
• Fig. 3 zeigt einen Querschnitt einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung;
• Fig. 4 ist eine teilweise aufgeschnittene Seitenansicht der Fehlerdetektionsvorrichtung, die mit einem Mittel zusammenwirkt, das den zugeführten Stab seitlich hält und führt;
• Fig. 5 ist eine schematische Seitenansicht einer möglichen Abwandlung des Stabhaltemittels gemäß der Erfindung.
• Die Bezugszahl 10 in den Figuren bezeichnet eine Vorrichtung, die Oberflächenfehler in einem der Länge nach zugeführten Stab 11 detektiert.
• Im Fall der Fig. 1 wird der Stab 11 zum Zusammenwirken mit drei Meßbaugruppen 12, nämlich 12a, 12b und 12c veranlaßt, wobei jede Baugruppe über eine erste Erregerspule 29 und ein Paar von zweiten Empfängerspulen 13a und 13b verfügt, die sich im wesentlichen in Reihe auf derselben Achse befinden.
• Jede Erregerspule 29 in jeder Meßbaugruppe 12 erzeugt einen Wechselmagnetfluß, der parasitäre Kreisströme auf der Oberfläche des Stabes 11 induziert.
• Die parasitären Ströme ihrerseits induzieren einen magnetischen Rückkoppelfluß, der mit den jeweiligen Empfängerspulen 13a-13b zusammenwirkt.
• Die Empfängerspulen 13a und 13b von jeder Meßbaugruppe 12 sind an ihre jeweiligen Differentialverstärker 14, nämlich 14a, 14b und 14c angeschlossen, so daß in diesem Beispiel die Spule 13a an den invertierenden Eingang angeschlossen ist, während die Spule 13b an den nichtinvertierenden Eingang des jeweiligen Differentialverstärkers 14 angeschlossen ist.
• Jeder Differentialverstärker 14 detektiert Fehler auf demjenigen jeweiligen Abschnitt des Stabes 11, der durch die betreffende Meßbaugruppe 12 untersucht wird.
• Die Ausgänge der Differentialverstärker 14 sind ihrerseits an einen Endverstärker 16 angeschlossen, der die Gesamtheit der Oberflächenfehler auf dem Stab 11 detektiert.
• Der Endverstärker 16 addiert unter Umständen ausschließlich die drei empfangenen Signale oder bestimmt ihren Mittelwert oder führt weitere Funktionen aus, wie beispielsweise die Detektion des größten der drei Signale.
• Die Meßbaugruppen 12a, 12b und 12c sind von einer geöffneten Stellung, in der sie sogar konzentrisch oder im wesentlichen konzentrisch wie in Fig. 2a sind, zu einer in Fig. 2b dargestellten Untersuchungsstellung bewegbar.
• Die Längsachse jeder Meßbaugruppe 12 in der geöffneten Stellung fällt im Grunde mit der Längsachse der anderen Meßbaugruppen 12 und im wesentlichen mit der nominalen Zufuhrachse des Stabes 11 zusammen.
• Wie oben erwähnt, liegen die Meßbaugruppen 12 in ihrer geöffneten Stellung im wesentlichen untereinander und mit dem Stab 11 auf der gleichen Achse, so daß sie eine Eintrittsöffnung 15 bilden, die einem bestimmten Durchmesserbereich von Stäben 11 gestattet, ohne Berührungsgefahr durch die Öffnung 15 hindurchzulaufen.
• Daraufhin werden die Meßbaugruppen 12 bewegt und jede Meßbaugruppe wird zum Zusammenwirken mit einem zuvor bestimmten, sich in diesem Beispiel im wesentlichen über 120 Grad erstreckenden Abschnitt des Umfangs oder Umkreises des Stabes 11 veranlaßt.
• Die Längsachsen der Meßbaugruppen 12 sind in ihrer Untersuchungsstellung zueinander und zu der nominalen Zufuhrachse des Stabes 11 parallel.
• Die Längsachsen sind in der Untersuchungsstellung (Fig. 2b) im wesentlichen in gleichen Abständen angeordnet und befinden sich hauptsächlich auf einem Umkreis, dessen Mittelpunkt im Grunde auf der nominalen Zufuhrachse des Stabes liegt.
• Indem die Vorrichtung, die die Meßbaugruppen 12 verschiebt, geeignet eingestellt wird, ist die Untersuchungsstellung im voraus entsprechend dem Durchmesser des zur betreffenden Zeit zu behandelnden Stabes 11 einstellbar.
• Auf diese Weise ist es möglich, den besten möglichen Füllindex zu erzielen und eine große Empfindlichkeit und Genauigkeit zu erhalten und dabei eine gleichförmige Detektion über den ganzen, mit den in Frage kommenden Meßbaugruppen 12 verträglichen Durchmesserbereich beizubehalten, da die sich ergebende Öffnung 15R die bestmögliche ist.
• Eine mögliche Ausgestaltung der Vorrichtung 10 ist in Fig. 3 dargestellt, bei der in der geöffneten Stellung drei Meßbaugruppen 12 in Reihe angeordnet sind.
• In dieser geöffneten Stellung liegen die drei Meßbaugruppen 12 im wesentlichen untereinander und mit dem zu untersuchenden Stab 11 auf der gleichen Achse und bilden eine ausreichend große Öffnung 15 für den Durchlauf des Stabes.
• Jede Meßbaugruppe 12 wirkt mit Hilfe ihrer jeweiligen Vorsprünge 23 und Rollen 24 mit einer jeweiligen Umfangsnut 32 in einer kreisförmigen Drehtrommel 28 zusammen.
• In diesem Fall berührt die Rolle 24 jeweils eine Druckkante 31 der jeweiligen Umfangsnut 32 mittels einer jeweiligen Rückhaltefeder 25.
• Ferner ist jede Meßbaugruppe 12 um eine feste Drehachse 30 drehbar, die parallel zur nominalen Zufuhrachse des Stabes 11 ist. Die feste Drehachse 30 stellt den jeweiligen Drehpunkt jeder Meßbaugruppe 12 dar.
• Die Drehtrommel 28 ist um einen bestimmten oder bestimmbaren Winkel um die nominale Zufuhrachse des Stabes 11 drehbar, wobei diese Achse bei diesem Ausführungsbeispiel auch die Achse der Drehtrommel 28 ist.
• Die Drehtrommel 28 ist an ihrem Umfang durch Führungsräder 33 gehalten und geführt.
• Die beabsichtigte Drehung der Drehtrommel 28 wird von einer Winde 34 bewirkt, für die ein Mittel 27 zum Einstellen der Wegstrecke maßgebend ist und der eine Feder 26 entgegenwirkt.
• Eine Drehung der Drehtrommel 28 versetzt jede Meßbaugruppe 12 in Drehung um die feste Drehachse 30; der Kontakt zwischen der jeweiligen Rolle 24 und der jeweilige Druckkante 31 ist durch die jeweilige Rückhaltefeder 25 gewährleistet.
• Infolgedessen wird jede Meßbaugruppe 12 mit einer Schließbewegung, die bei diesem Ausführungsbeispiel der Schließbewegung eines Kameraverschlusses ähnelt, in die Nähe eines bestimmten Abschnitts gebracht, der sich über 120 Grad des Umfangs des bewegten Stabes 11 erstreckt, was eine wirksame und genaue Detektion der Oberflächenfehler ermöglicht.
• Nach Beendigung des Untersuchungsvorganges verursacht die Wirkung der Feder 26 allein oder zusammen mit der Winde 34 eine Rückkehr zu der geöffneten Stellung. Die Winde 34 ist pneumatisch, hydraulisch, elektrisch, mit einer kombinierten Vorrichtung und so weiter betreibbar.
• Gemäß einem in den Figuren nicht dargestellten andersgearteten Ausführungsbeispiel ist die Detektionsvorrichtung 10 dazu eingerichtet, die Meßbaugruppen 12 auf lineare Weise mit einer gleitenden, schubladenartigen Bewegung zu betätigen.
• Die Detektionsvorrichtung 10 umfaßt Mittel zum Voreinstellen, die in diesem Ausführungsbeispiel die Feder 26 und das Mittel 27 zum Einstellen der Wegstrecke umfassen, um die Stellungen, bei denen die Meßbaugruppen 12 dem Stab 11 am nächsten kommen, so einzustellen, daß es möglich ist, die Detektionsvorrichtung 10 rasch auf den Durchmesserbereich der Stäbe 11, für die die Empfängerspulen 13 hergestellt worden sind, einzustellen.
• Die Detektionsvorrichtung 10 gemäß der Erfindung wirkt vorteilhafterweise mit einem Mittel 17 zusammen, das den zugeführten Stab 11 seitlich hält und führt (Fig. 4).
• In diesem Fall umfaßt das Mittel 17 zum Halten und Führen zwei Paare von Laufrollen 18 und 118, wobei die Paare jeweils in Betriebsrichtung vor und hinter der Fehlerdetektionsvorrichtung 10 angeordnet sind.
• Jede Rolle 18-118 wird durch ihr eigenes Stellglied 19 betätigt, welches in diesem Fall ein pneumatisches Stellglied ist.
• Diese Stellglieder 19a-19b gestatten es, die Rollen 18- 118 von einer Einführstellung zu einer Untersuchungsstellung, bei der die Rollen 18-118 mit dem Stab in Berührung gebracht werden, zu bewegen.
• Die Laufrollen 18-118 sind in der Einführstellung zunächst in einem bestimmten Abstand angeordnet, um den Einführweg für die Zufuhr des Stabes 11 zu bestimmen. Im wesentlichen ist der Einführweg durch Einführmittel 38 für eine grobe Ausrichtung bestimmt.
• Nachdem die Einfuhr des Stabes 11 stattgefunden hat, werden die Laufrollen 18-118 in der Untersuchungsstellung mit dem Stab 11 in Berührung gebracht und nehmen durch die Reibung eine Umfangsgeschwindigkeit an, die fast gleich der linearen Zufuhrgeschwindigkeit des Stabes 11 ist.
• Gemäß einer Abwandlung werden die Rollen 18-118, bevor sie mit dem zugeführten Stab 11 in Berührung kommen, durch geeignete Motoren 35 mit einer Umfangsgeschwindigkeit in Drehung versetzt, die fast die gleiche wie die lineare Zufuhrgeschwindigkeit des Stabes 11 ist.
• Auf diese Weise ist die erste Berührung zwischen dem Stab 11 und den Rollen 18-118 weniger heftig und die Verschleiß- und Abnutzungsprobleme sind verringert.
• Der Bewegung in diese Stellung wirken geeignete federnde Mittel 39 entgegen, die eine Rückkehr zu der Einführstellung ermöglichen, sobald der Vorgang der Oberflächenuntersuchung des Stabes 11 beendet ist und der Betrieb der Stellglieder 19 eingestellt ist.
• Das Mittel 17 zum Halten und Führen ist mit die Stellung einschränkenden Mitteln 21 und 22 versehen, die gemäß dem Durchmesser des zu behandelnden Stabes 11 voreinstellbar sind.
• Insbesondere begrenzt das Einschränkmittel 21 die Einführstellung der Rollen 18-118, während das Einschränkmittel 22 die Untersuchungsstellung der Rollen 18-118 beschränkt.
• Gemäß einer abgewandelten Ausgestaltung sorgt das Mittel 17 zum Festlegen und Führen gemäß der Erfindung dafür, daß die Rollen 18-118 nicht mit demselben Druckwert an den Stab ll herangebracht werden. Beispielsweise lassen sich die Rollen 18-118 jeweils als Hochdruckrollen 19a und 118a und Niederdruckrollen 18b und 118b auslegen.
• In diesem Fall lassen sich die Stellglieder 19 jeweils als Hochdruckstellglieder 19a und Niederdruckstellglieder 19b bezeichnen.
• Unter diesen Umständen werden die Hochdruckrollen 18a- 118a als erste in Berührung mit dem Stab 11 gebracht, um den Ort einer Seite des Stabes 11 auf bestimmte Weise festzulegen. Dieser Ort ist so berechnet, daß er der geeignetste ist, um die höchste Leistung der Fehlerdetektionsvorrichtung 10 zu gewährleisten.
• Daraufhin werden die Niederdruckrollen 18b-118b gegen den Stab 11 gebracht.
• Die Niederdruckrollen 18b-118b werden dadurch an ihren Platz gebracht, daß diese sich selbst an die durch die Herstelltoleranzen des Stabes 11 bedingten Durchmesserveränderungen anpassen und daß ein konstanter durch Paare von Führungsrollen 18-118 ausgeübter Druck gegen den Stab 11 gewährleistet ist, um die Voraussetzung für eine maximale Leistung der Detektionsvorrichtung 10 aufrechtzuerhalten.
• Ferner ermöglicht dieses Lenken mit einem unterschiedlichen Druck weniger häufige Berichtigungen, um das Spiel der Rollen 18-118 wegen des Verschleißes auszugleichen, und ermöglicht es, durch die andauernde Steuerung des Druckes den Verschleiß der Rollen 18-118 herabzusetzen.
• Gemäß einem in dem Schema von Fig. 5 gezeigten, abgewandelten Ausführungsbeispiel sind die Rollen 18-118 mit analogen Druckwerten gegen den Stab 11 herangebracht und sind mit Mitteln für eine Selbstausrichtung ausgestattet, um die koaxiale Stellung der Zufuhrachse des Stabes 11 und der Achse der Detektionsvorrichtung 10 genau zu bestimmen.
• Bei diesem Ausführungsbeispiel umfaßt das Mittel für eine Selbstausrichtung Hebel 36, die an ihren Enden zwei Zahnstangen 20 tragen, welche mit einem Ausrichtungszahnrad 37 zusammenwirken.
• Der Lösungsgedanke der Erfindung umfaßt Vorrichtungen 10, welche zwei, vier oder mehr Meßbaugruppen 12 aufweisen.
• Die Wahl der Anzahl der einzurichtenden Meßbaugruppen hängt hauptsächlich von der maximalen oder minimalen Abmessung der Durchmesser des zu behandelnden Stabes 11 und von der Frage eines Kompromisses zwischen der erforderlichen Empfindlichkeit und den Kosten und der Komplexität der betreffenden Ausgestaltung sowie der Wartung der Vorrichtung 10 ab.

Claims (10)

1. Vorrichtung zur Detektion von Oberflächenfehlern in einem heißen Metallstab oder Walzdraht (11), der sich mit Geschwindigkeiten bis zu 130 Metern pro Sekunde bewegt, wobei die Vorrichtung in Betriebsrichtung vorneliegende und/oder hintenliegende Einführmittel (38) für ein grobes Ausrichten und erste Spulen (29) und zweite Spulen (13) aufweist, wobei die ersten Spulen (29) einen magnetischen Wechselfluß erzeugen, der auf der Oberfläche des Stabes (11) parasitäre Ströme erzeugt, die in den zweiten Spulen (13) einen magnetischen Rückkoppelfluß hervorrufen, wobei die ersten Spulen (29) und zweiten Spulen (13) auf der gleichen Achse liegen, wobei zumindest die Anzahl der zweiten Spulen (13) gleich zwei (13a-13b) ist, wobei die ersten Spulen (29) und zweiten Spulen (13) eine Meßbaugruppe (12) bilden, wobei zumindest zwei Meßbaugruppen (12) vorhanden sind und wobei deren Längsachse von einer eine Einlaßöffnung (15) bildenden, geöffneten Stellung, in welcher die verschiedenen Längsachsen im wesentlichen mit der nominalen Zufuhrachse des Stabes (11) zusammenfallen, zu einer Untersuchungsstellung (Fig. 2b) bewegbar sind, die eine sich daraus ergebende Untersuchungsöffnung (15R) bildet, wobei in der Untersuchungsstellung die Längsachsen im wesentlichen parallel zu der nominalen Zufuhrachse des Stabes (11) sind und im wesentlichen im gleichen Abstand auf einem Umkreis, dessen Mittelpunkt auf der nominalen Zufuhrachse des Stabes (11) liegt, angeordnet sind, wobei bei dieser Vorrichtung der Füllindex der sich ergebenden Untersuchungsöffnung (15r) größer als 0,8 ist und auf 0,95 oder mehr zuläuft, wobei der Füllindex als das Verhältnis der Querschnittsfläche des Stabes/Walzdrahtes (11) und der Fläche der sich ergebenden Untersuchungsöffnung (15R) definiert ist, wobei ein sich in andauerndem Kontakt befindendes seitliches Mittel (17) zum Halten und Führen zumindest in Betriebsrichtung vorneliegend und in der Nähe der ersten Meßbaugruppe (12) vorhanden ist, wobei das Mittel (17) zum Halten und Führen wenigstens ein Paar von Rollen (18a-18b) aufweist, die über eine erste Einführstellung und eine zweite Untersuchungsstellung verfügen, wobei die zweite Untersuchungsstellung durch einen engen und andauernden Kontakt zwischen den Rollen (18) und dem durchlaufenden Stab (11) gekennzeichnet ist und wobei federnde Widerstandskraftmittel (39) zwischen der ersten und der zweiten Stellung vorhanden sind.

2. Fehlerdetektionsvorrichtung nach Anspruch 1, die in Betriebsrichtung hinter und in der Nähe der letzten Meßbaugruppe (12) ein weiteres seitliches Dauerkontaktmittel (17) zum Halten und Führen aufweist.

3. Fehlerdetektionsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der eine Rolle (18a) einem Hochdruckstellglied (19a) zugeordnet ist, wohingegen die andere Rolle (18b) einem Niederdruckstellglied (19b) zugeordnet ist.

4. Fehlerdetektionsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Rollen (18) Hebeln (36) zugeordnet sind, die sich in einer Ebene erstrecken, die im wesentlichen die Achse des Stabes (11) enthält.

5. Fehlerdetektionsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der wenigstens eine Rolle (18) einem Motor (35) zugeordnet ist.

6. Fehlerdetektionsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Hebel (36) an ihren Enden Zahnstangenmittel (20) mit Ausrichtzahnrädern (37) tragen.

7. Fehlerdetektionsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Mittel (17) zum Halten und Führen der ersten Einführstellung zugeordnete, die Stellung begrenzende Mittel (21) und der zweiten Untersuchungsstellung zugeordnete, die Stellung begrenzende Mittel (22) umfaßt.

8. Fehlerdetektionsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der jede Meßbaugruppe (12) außen einen Drehpunkt (30), dessen Achse im wesentlichen parallel zu der Achse des Stabes (11) ist, und einer elastischen Gegenkraft (25) ausgesetzte Lagermittel (23- 24) umfaßt, wobei die Drehpunkte (30) im wesentlichen symmetrisch auf einem Umkreis angeordnet sind.

9. Fehlerdetektionsvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Lagermittel (23-24) mit einer jeweiligen Druckkante (31) zusammenwirken, wobei die Druckkanten (31) an einer die Meßbaugruppen (12) und die jeweiligen Drehachsen (30) umschließenden Drehtrommel (28) ausbildbar sind, wobei die Drehtrommel (28) über eine erste geöffnete Stellung und eine zweite Untersuchungsstellung verfügt.

10. Fehlerdetektionsvorrichtung nach einemder vorstehenden Ansprüche, bei der der Drehtrommel (28) Führungsräder (33), elastische Federmittel (26) und Windenmittel (34) einschließlich Mitteln (27) zum Einstellen der Drehung zugeordnet sind.