DE1698109C3 - Vorrichtung zur kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Ultraschallprüfung von länglichen Gegenständen mit ebenen oder nahezu ebenen Flächen - Google Patents

Description

migen Rahmens von unten her in Parallelstellung zu zwei Flächen des Prüflings gebracht werden. In dem V-förmigen Rahmen sind die Ultraschallprüfköpfe mit zum Prüfling parallelen Abstrahiflächen eingebaut. Eine Krümmung oder Wölbung des Prüflings wird durch eine bewegliche Lagerung der die Prüfköpfe aufnehmenden Halterung ausgeglichen. Zwischen dem zu prüfenden Werkstück und den dieses aufnehmenden Rahmen wird ein Flüssigkeitsfilm eingebracht; die Flüssigkeit dient dabei ^ur Ultraschallankopphing an das Werkstück.

Eine diskontinuierliche Prüfung des Werkstücks in einer derartigen Vorrichtung ergibt sich ohne weiteres durch ein- bzw. mehrmaliges Anhalten dti Werkstücks in der Prüflage.

Es ist andererseits bekannt, bei einer Vorrichtung zur Ultraschallprüfung von Werkstücken mit ebenen Flächen den Winkel zwischen den beiüen Führungsschuhen eines V-förmigen Rahmens in Anpassung an das Werkstück so zu verändern, daß die Innenflächen der Führungsschuhe und zwei der ebenen Flächen des Werkstücks parallel zueinander stehen.

Schließlich ist auch die Verwendung eines hydrodynamischen Flüssigkeitsfilms zur Vermeidung von Verschleiß bei der Ultraschallwerkstoffprüfung bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Ultraschallprüfung zu schaffen, welche eine schnelle und anpassungsfähige Untersuchung ermöglicht, wobei sämtliche oben unter a) bis e) angegebenen Bedingungen berücksichtigt sind.

Demgemäß ist die neue Vorrichtung zur kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Ultraschallprüfung von länglichen Gegenständen mit ebenen oder na^ hezu ebenen Flächen, insbesondere Walzprodukten, dadurch gekennzeichnet, daß an dem den Ultraschallprüfkopf tragenden Rahmen zwei Führungsschuhe mit zu den die V-Form bildenden Flächen des Rahmens parallelen Flächen angebracht sind, zwischen welchen und den entsprechenden Prüflingsflächen die Koppelflüssigkeit zugleich als hydrodynamischer Flüssigkeitsfilm dient, wobei der Rahmen an vier unabhängigen Aufhängeseilen befestigt ist, die mit von einander unabhängigen, außerhalb des Prüfkopfes angeordneten elastischen Elementen verbunden sind, die alle an einem nachgeordneten Anschlußrahmen befestigt sind, welcher mit dem Antriebsorgan in Verbindung steht.

Das erfindungsgemäße Prüfgerät unterscheidet sich von dem Stande der Technik einmal dadurch, daß die sonst allgemein übliche rollende Führung des Prüfgegenstandes durch eine gleitende Führung über zwei Führungsschuhe ersetzt worden ist. Auf diese Weise können bei der neuen Prüfvorrichtung alle mechanisch beweglichen Teile aus der nassen, durch Walzzunder u..ä. Abfälle verunreinigten Umgebung des Prüfungsgerätes entfernt werden. Dadurch vermag der neue Prüfkopfhalter weitgehend wartungsfrei zu arbeiten. Der Verschleiß an den Führungsschuhen ist überaus gering.

Weiterhin ist erfindungsgemäß der Prüfkopf dank einer neuartigen Aufhängung des Geni*es an Seilen allseitig frei beweglich und kann sich daher ohne Verzögerung allen Krümmungen und Verdrehungen des zu prüfenden Gegenstandes anpassen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeigt eine geringere Abnutzung, und zwar nicht nur soweit es die mechanischen Konstruktionselemente betrifft, sondern auch bezüglich des Prüfkopfhalters, der erfindungsgemäß normalerweise nicht in direkte Berührung mit dem zu untersuchenden Gegenstand tritt.

Dabei wird das Auftreten nicht untersuchter, toter Längen praktisch vollständig vermieden.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß es nunmehr möglich ist, mit einer anpassungsfähigen und schnellen Einstellung des Prüfkopfhalters zu arbeiten, wodurch die Schwierigkeiten

ίο überwunden werden, die von stärkeren Wölbungen und Verdrehungen des zu prüfenden Gegenstandes herrühren.

Erfindungsgemäß wird eine genaue Einstellung des Prüfkopfhalters bezüglich des Winkels, den seine

wirksame Fläche mit dem zu prüfenden Gegenstand bildet, und auch bezüglich des Abstandes, der ihn von dem zu prüfenden Gegenstand trennt, erreicht, weil zu jedem Zeitpunkt der Prüfung ein Element mit verhältnismäßig geringer Länge sich im Bereich des

ao Prüfgerätes befindet, welches in der Lage ist, sich schnell den Dimensionsänderungen des sich in der Prüfung befindenden Gegenstandes anzupassen, und zwar infolge des hohen Freiheitsgrades und seiner geringen Trägheit.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung liefert außerdem die Garantie einer genauen akustischen Kopplung, die unabhängig von einer hohen Temperatur des zu prüfenden Gegenstandes ist.

Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen

Vorrichtung enthält einen Schlitten, der mit einem Bügel und zwei Führungsschuhen versehen ist, die V-förmig zueinander angeordnet sind und einen Winkel zwischen sich einschließen, der sich den aneinandergrenzenden Flächen des zu prüfenden Gegenstan-

des anpaßt. In den meisten Fällen bilden die Schuhe einen rechten Winkel. Sie tragen einen oder mehrere Prüfköpfe, die derart in die Schuhkörper eingesenkt sind, daß sie lacht in direktem Kontakt mit dem zu prüfenden Gegenstand treten können. Der Schlitten

wird gegen den zu prüfenden Gegenstand mittels Kupplungsorganen zur Anlage gebracht, die elastisch sein können, wobei vorzugsweise die auf sie einwirkenden Zugkräfte mittels eines oder mehrerer spezieller Zugspannungsbegrenzer begrenzt werden kön-

nen. Dadurch läßt sich jeglicher harte Stoß ausschalten, der bisher auftreten konnte, wenn der Schlitten an den zu prüfenden Gegenstand angelegt wird; auf diese Weise wird die Abnutzung des mechanischen Systems herabgesetzt. Der Schlitten wird durch die

Anschlußorgane angehoben und wieder abgesenkt, auf die ein oder mehrere Antriebsorgan(e) einwirkt/einwirken. Dabei ist es nicht notwendig, auf mechanische Konstruktionselemente zurückzugreifen, die eine Schmierung erfordern, einer Abnutzung

unterworfen sind und ein Spiel aufweisen, durch welches die Führungs- und Einstellungsarbeit beeinträchtigt wird. Derartige Elemente, wie Rollen, Kardangelenke, Kugelgelenke, Gelenke oder Achsen, mußten bisher stets benutzt werden.

Erfindungsgemäß wird während der Prüfung ständig ein Flüssigkeitsfilm auf den Schuhen des Schlittens gebildet, so daß innerhalb des Mediums zur akustischen Kopplung, welches im allgemeinen aus Wasser besteht, gleichzeitig eine praktisch vollständige

Ausschaltung der auf die Schuhe ausgeübten Reibung erzielt wird.

Erfindungsgemäß können die Anschlußorgane, welche im allgemeinen durch Kabel, Drähte, Ketten

oder andere geeignete Mittel gebildet sind, elastische Organe aufweisen, z.B. Federn, wodurch der Prüfkopfhalter, nachdem er gegen den zu prüfenden Gegenstand zur Anlage gebracht worden ist, leicht sämtlichen Bewegungen dieses Gegenstandes folgen kann.

Weiterhin können die Anschlußorgane mit Elementen versehen sein, durch welche eine Begrenzung der übertragenen Kräfte erzielt wird, um den Prüfkopf zu schützen; die Anschlußorgane können auch Führungsorgane aufweisen, die z.B. aus Umlenkroilen oder Führungsröhren für die Federn bestehen.

Die Steuerorgane werden vorzugsweise durch einen pneumatischen oder hydraulischen Zylinder gebildet, der es gestattet, über die Anschlußorgane den Prüfkopfhalter gegen den zu prüfenden Gegenstand zur Anlage zu bringen, sobald dieser ausreichend weit vorgerückt ist.

Die Zeichnung veranschaulicht eine Ausführungsform der Erfindung.

Die Vorrichtung weist einen Schlitten 1 auf, der mit zwei Führungsschuhen 2 versehen ist, welche z. B. aus Gußmaterial mit Ni-Cr-Zusatz bestehen. Der Adapter 3 des Ultraschallübertragers 4 bildet eine Wasserkammer, durch die eine Säule zur akustischen Kopplung gebildet wird, wobei das Wasser durch den Stutzen 12 eintritt. Bei der Bewegung des zu prüfenden Gegenstandes wird zwischen diesem und den Schuhflächen ein Wasserfilm gebildet.

Der Schlitten 1 ist unter Verwendung von Führungsrollen an vier voneinander unabhängigen Stahldrähten 5 aufgehängt, von denen jeder eine Schraubenfeder 6 aufweist. Die Federn sind mittels Stellschrauben an einem Anschlußrahmen 7 befestigt, der mittels eines pneumatischen oder hydraulischen Zylinders 9 verschiebbar ist.

Jede Feder kann mit einer ihre Ausdehnung begrenzenden Einrichtung versehen sein. Jeder Stahldraht kann außerdem im Bereich seiner Anschlußstelle an dem Schlitten ein Organ zur Begrenzung der übertragenen Kräfte aufweisen, ζ. Β. einen Federring, durch den der Schlitten bei Einwirkung anomaler Kräfte freigegeben wird.

Die untere Kante des Schlittens kann mittels einer Gelenkstange 8 abgestützt sein, die eine möglicherweise in horizontaler Richtung auftretende Verschiebekraft ausgleichen kann.

Vor dem Eintreffen des in Richtung des Pfeile; vorlaufenden Endes des zu prüfenden Stückes befindet sich der Schlitten in Bereitschaftsstellung unc liegt unterhalb der Bewegungsbahn des zu prüfender

s Stückes. Eine in der Figur nicht dargestellte photoelektrische Schranke, auf die eine elektronische Auslöseverzögerung folgt, steuert das Anheben des Schlittens, damit dieser sich in dem Augenblick gegen das Stück 10 anlegt, indem das vorlaufende

ίο Ende des Stückes 10 die Achse des Ultraschall Übertragers 4 passiert hat. Infolge der Bewegung des Kolbens 11 werden die Schraubenfedera einer zusätzlichen Spannung unterworfen. Das Prüfstück 10 kanr nun auf den Schuhen 2 nur unter Zwischenschaltung

eines Wasserfilmes gleiten, der während der ganzer Zeit, während der die Prüfung durchgeführt wird aufrechterhalten bleibt.

Die Wirkung der vier Federn gestattet es den: Schlitten, dem Stück 10 in allen seinen Bewegunger

ao zu folgen und sich leicht an Krümmungen oder Verdrehungen anzupassen, selbst wenn diese beträchtlich sind.

Sobald die Prüfung beendet ist, steuert die photo elektrische Schranke in Zusammenarbeit mit einei weiteren elektronischen Auslösevorrichtung das Wiederabsenken des Schlittens unter der Wirkung der Schwerkraft.

Die Einrichtungen zur Begrenzung der einwirkenden Kraft werden dann wirksam, wenn durch ein

Stück anomaler Form ausnahmsweise der Schütter oder einer seiner Aufhängungsfäden verletzt werder könnte. In einem derartigen Fall hat die Bedienungsperson nur die Drähte wieder an dem Schlitten zi befestigen.

Die Anpassung des Schlittens an Produkte unterschiedlichen Querschnitts kann dadurch erfolgen daß der Schuh und der Adapter mittels Langlöcherr verstellt werden, so daß die Achse des Ultraschall Übertragers mit der Achse des zu prüfenden Stücke?

zusammenfällt.

Man kann auch den Schlitten mit einem zweiter Adapter versehen und gleichzeitig mittels zwei Ultraschallbündeln prüfen, die zwischen sich einen Winkel von etwa 90° einschließen.

Außerdem besteht die Möglichkeit, den Prüfkopfhalter von oben her unter der Wirkung der Schwerkraft heranzuführen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zur kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Ultraschallprüfung von länglichen Gegenständen mit ebenen oder nahezu ebenen Flächen, insbesondere von Walzprodukten, welche in Richtung ihrer Längsachse vor einem Ultraschallprüfkopf vorbeigeführt werden, welcher an einem allseitig beweglichen, V-förmigen, mit Hilfe eines von einem Signal eines Steuerelements betätigten Antriebsorgans zu Beginn des Prüfvorgangs an den Prüfling von unten herangeführten Rahmen in zumindest einer der beiden die V-Form bildenden Rahmenflächen angeordnet ist, und welcher durch eine aus einer Prüfkopföffnung austretenden Koppelflüssigkeit an den Prüfling ankoppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß an dem den Ultraschallprüfkopf (4) tragenden Rahmen (1) zwei Führungsschuhe (2) mit zu den die V-Form bildenden Flächen des Rahmens (1) parallelen Flächen angebracht sind, zwischen welchen und den entsprechenden Prüflingsflächen die Koppelflüssigkeit zugleich als hydrodynamischer Flüssigkeitsfilm dient, und daß der Rahmen (1) an vier unabhängigen Aufhängeseilen (5) befestigt ist, welche mit voneinander unabhängigen, außerhalb des Prüfkopfbereiches (4) angeordneten elastischen Elementen (6) verbunden sind, die alle an einem nachgeordneten Anschlußrahmen (7) befestigt sind, welcher mit dem Antriebsorgan (9) in Verbindung steht.

   tisch unveränderlich bleiben. Während der Prüfung * muß die aktive Fläche des Ultraschallübertragers bzw. Traduktors parallel zur Oberfläche des zu untersuchenden Gegenstandes liegen. Der Abstand, der die beiden Flächen voneinander trennt, muß im wesentlichen konstant bleiben. Der Prüfkopfhalter muß außerdem jeder Lageveränderung des zu prüfenden Gegenstandes schnell folgen können; eine derartige Lageänderung kann durch eine Krümmung, Verdrehung oder eine andere Abweichung von den normalen Dimensionen bedingt sein. Der Prüfkopfhalter muß demzufolge in bestimmter Art gegen den zu prüfenden Gegenstand zur Anlage gebracht werden, wobei der Prüfkopfhalter einerseits eine möglichst kleine Masse besitzen muß und andererseits die größtmöglichste Anzahl von Freiheitsgraden aufweisen soll, soweit es seine Einstellungsbewegung betrifft.

   b) Kopplungsmedium

   20 Das Medium zur akustischen Kopplung, welches im allgemeinen aus Wasser besteht und sich zwischen dem Übertrager und dem zu prüfenden Gegenstand befindet, muß an erster Stelle frei von Gasblasen sein

   »5 und darf keinerlei Diskontinuität aufwe^;sen, welche in der Lage wäre, die Ultraschallwellen zu reflektieren oder zu schwächen. Es ist erforderlich, daß vom Augenblick des Anlegens des Prüfkopfhalters an gegen den vorbeigeführten, zu untersuchenden Gegen-

   stand das Kopplungsmedium vollständig und so schnell wie möglich in Arbeitsstellung gebracht wird. Die Kopplung muß zusätzlich noch soweit wie möglich gegenüber einer Erhöhung der Temperatur unempfindlich sein, falls noch heiße Gegenstände untersucht werden sollen.

   Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Ultraschallprüfung von länglichen Gegenständen mit ebenen oder nahezu ebenen Flächen, insbesondere Walzprodukten, der eingangs genannten Art welche in Richtung ihrer Längsachse vor einem Ultraschallprüfkopf vorbeigeführt werden, der an einem allseitig beweglichen, V-förmigen, mit Hilfe eines von einem Signal eines Steuerelementes betätigten Antriebsorgans zu Beginn des Prüfvorganges an den Prüfling von unten herangeführten Rahmen in zumindest einer der beiden, die V-Form bildenden Rahmenflächen angeordnet ist, und welcher durch eine aus einer Prüfkopföffnung austretenden Koppelflüssigkeit an den Prüfling ankoppelbar ist.

   Walz werkerzeugnisse und insbesondere Eisenhüttenhalberzeugnisse, wie Vorblöcke, Knüppel oder Halbflachprodukte, weisen häufig eine mehr oder weniger ausgeprägte Krümmung oder Verdrehung auf. Diese Tatsache bedingt beträchtliche Schwierigkeiten beim akustischen Koppein, die bisher bei den bekannten Ultraschallprüfvorrichtungen nicht in zufriedenstellender Weise behoben werden konnten.

   Die Schwierigkeiten, welche beim Versuch auftreten, eine in zuverlässiger Weise kontinuierliche Ultraschallprüfung zu gewährleisten, liegen in folgendem:

   a) Geometrische Einstellung

   Die Relativstellung zwischen dem Prüfkopfhalter und dem zu prüfenden Gegenstand muß während des Vorbeiführens des zu prüfenden Gegenstandes prak-

   c) Wirkungsgrad der Prüfung

   Die tatsächlich untersuchte Länge des zu prüfenden Gegenstandes muß sich soweit wie möglich der Gesamtlänge des Gegenstandes nähern. Bei den bekannten Ultraschallprüfungen können die nicht überprüften Längen vor Anlegen oder nach dem Zurückziehen des Prüfkopfhalters Werte erreichen, die keineswegs mehr vernachlässigbar sind Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn es sich darum handelt, eine große Anzahl von Gegenständen zu prüfen, von denen jeder nur eine verringerte Länge hat.

   d) Prüfgeschwindigkeit

   Das Prüfgerät muß eine hohe Arbeitsgeschwindigkeit, d. h. eine Geschwindigkeit des Vorbeibewegens des zu prüfenden Gegenstandes an dem Prüfkopf ermöglichen, die mindestens bei etwa 1 m/sek liegt.

   e) Mechanischer Aufbau

   Die mechanische Konstruktion des Prüfkopfhalters soll so einfach wie möglich sein und insbesondere so wenig wie möglich bewegliche Teile aufweisen, wie Rollen, Lager, Achsen, Gelenke, Kardangelenke oder Kugelgelenke. Eine solche Konstruktion macht eine Wartung überflüssig und gewährleistet die Genauigkeit der Untersuchung ebenso wie die Produktivität der Vorrichtung.

   Es ist bereits eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Ultraschallprüfung von länglichen, in Bewegung befindlichen Gegenständen mit ebenen Flächen bekannt, bei der die beiden Innenflächen eines V-för~