DE7704602U - Ultraschall-Priifvorrichtung - Google Patents

Description

< ι

10. Februar 1977

IG/vh

K 092

Krautkrämer GmbH
Luxemburger Str. 449
5OOO Köln/Klettenberg
Postfach 420250

Ultraschall-Prüfvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Ultraschall-Prüfvorrichtung mit mindestens drei Prüfköpfen, insbesondere für dickwandige Prüfstücke, bei der die Prüfköpfe an einem Führungsbauteil, z.B. einer Schiene, mit Abstand zueinander gelagert und an diesem verschiebbar sind.

Bei der Prüfung von z.B. dickwandigen Prüfstücken ist es zweckmäßig, gleichzeitig mehrere Prüfköpfe zu verwenden, wobei die zugehörige Halterung so ausgebildet werden muß, daß die Prüfköpfe mit Abstand zueinander eingestellt werden können, die einzelnen Prüfköpfe sich der Oberfläche des Prüfstückes anpassen als auch mit Koppelflüssigkeit versehen werden müssen.

Es ist bereits bekannt, bei manueller Prüfung mit zwei Prüfköpfen zu arbeiten, wobei der Prüfer zwei von abhängige

Il lilt

Handprüfköpfe auf vorher markierten Bahnen auf der Prüfstückoberfläche verschiebt und dabei zwischen den Prüfköpfen einen Abstandshalter vorbestimmter Länge hält, um diesen Abstand einigermaßen einzuhalten. Die bekannte Vorrichtung ist aber insofern nachteilig, als eine Verschiebung der Prüfköpfe zueinander nicht vermieden werden kann, so daß die Prüfempfindlichkeit sich wesentlich verringern kann.

Auch sind einfache Abstandshalter bekannt, in die die Prüfköpfe eingeklemmt oder eingeschraubt werden, um die gegenseitige Verschiebung zu vermeiden. Diese Vorrichtung ist jedoch insofern nachteilig, als ein relativ starrer Zusammenbau vorliegt und die Ankoppelflächen der Prüfköpfe nicht immer richtig an den gekrümmten oder unebenen Oberflächen der Prüfstücke anliegen. Die gegenwärtig geforderte Exaktheit gewährleistet die bekannte Halterung nicht.

Zwar ist noch eine Vorrichtung mit einer Halterung und nur zwei Prüfköpfen bekannt, die horizontal in einer Schiene relativ zueinander verstellbar und festklemmbar sind. Jeder Prüfkopf kann um eine Horizontalachse verschwenkt werden. Allerdings handelt es sich hier um eine abweichende Ausführung' , d.h. starre Halterung, bei der die Schwenklage um die horizontale Achse ein für allemal festgelegt ist, und die Stirnseite des Prüfkopfes sich wechselnden Oberflächenkrümmungen des Prüfstückes nicht anpassen kann (vgl. Josef u. Herbert Krautkrämer, Werkstoffprüfung mit Ultraschall, Springer Verlag ί

7704602 10.1177

ti ffi it * a ι ι ι * .-> i

ι ■ t t ι · t

ι ; til (I

I I * I I · V I *

i I 1 I I t t

Berlin, etc. 1966 Seite 146, Abbildung und Text bzw. 3. Auflage, S. 178).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Abstand zwischen den Prüfköpfen genauer einzustellen, die Anpassung der Prüfkopf ober fläche zur Oberfläche des Prüfstückes bei Verwendung einer Mehrzahl von Prüfköpfen, zu verbessern und dies mit relativ einfachem Bauaufwand zu erreichen.

Erfindungsgemäß wird hierfür vorgeschlagen, daß mindestens drei Prüfköpfe Jeweils über ein Kardan- oder Kreuzgelenk- bzw. Gelenke mit ihrer zugehörigen Halterung verbunden sind und mindestens ein Prüfknopf zusätzlich mit einer zwischen oder neben diesem Prüfkopf und dem Füh-r Jigsbauteil angeordneten Feder versehen ist.

Hierdurch erreicht man eine an das Optimum angrenzende Anpassung an die Oberfläche des Prüfstückes für alle, d.h. drei oder mehr Prüfköpfu, unabhängig davon, wie die Oberflächenbeschaffenheit an der jeweiligen Stelle des Prüfstückes gerade ist. Jeder Prüfkopf ist in zwei Ebenen gleichzeitig verschwenkbar, ein dritter, ggfs. weitere, vorzugsweise die mittleren Prüf köpfe, haben noch den dritten Freiheitsgrad der Bewegung senkrecht dazu, also senkrecht zur Prüfstückoberfläche. In allen Fällen können gleiche Gelenke verwendet werden, was den Bauaufwand verringert und/oder man kann Standardbauteile, z.B. Federn verwenden. Die Erweiterung der Vorrichtung auf viele Prüfköpfe ist insoweit nioht beschränkt.

Durch eine weitere Ausgestaltung der Raumform wird der Ge- : lenkpunkt bzw. das jeweilige Gelenk nahe zur Ankoppelfläche ; verlegt. Zu diesem Zweck kann jeder Prüfkopf eine Vertiefung aufweisen, in die ein Verbindungsarm odgl. der zur Halteschiene odgl. führenden Halterung eingeführt ist. Hierdurch wird der jeweilige Schwenkarm in vorteilhafter Weise verringert. j

Vorzugsweise sind die Federn am mittleren bzw. den inneren Prüfköpfen angeordnet.

Eine erfinderische Ausgestaltung der Raumform sieht für jeden j Prüfkopf oin behälterartiges Bauteil vor, welchem Koppelflüssig keit zuführbar ist, wobei zwischen Behälter und Ankoppelfläche\ bzw. in der zugehörigen Verbindungsleitung mindestens ein Stell bauteil, z.B. ein Stellventil, vorhanden ist. Eine andere Ausgestaltung sieht vor, daß dieser Behälter zu einem Traggriff vereinigt bzw. zusammengefaßt ist. Hierdurch kann man in vorteilhafter Weise sämtliche Prüfköpfe gleichmäßiger als bisher mit Koppelflüssigkeit versorgen und besser individuell durch die Ventile einstellen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Flüssigkeitszufuhr zu einem Prüfkopf dann ganz ab£.>stellt werden kann, wenn dieser nicht zur Prüfung benötigt wird.

Eine Ausführungsform der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen:

7704602 10.1177

Pig. 1 in Seitenansicht drei auf ein Prüfstück aufgesetzte |

Prüf köpfe, mit schematisiertem Schallverlauf, mit der Halterung!,

einer Führungsschiene und einer Positionierungsskala, schema- j

tisch. ι

Fig. 2 in vergrößertem Maßstab und in Seitenansicht die gelenkige bzw. kardanische Befestigung eines Prüfkopfes, mit dem ί

Prüfkopf in einer verschwenkten Stellung. :

Fig. 5 in geschnittener Seitenansicht einen Prüfkopf mit Flüssigkeitsanschluß zu einem oberen rohrförmigen, als Verteiler wirkenden Behälter und einem Anschluß an eine Flüssigkeitsquelle.

Fig. 4 eine der Fig. Λ ähnliche Ansicht, aber mit zusätzlichem Prüfkopf sowie mit zusätzlichen Schallstrahlverläufen.

Fig. 5 eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht, jedoch mit geneigtem Prüfkopf und zusätzlicher Höheneinstellung

Gemäß Fig. 1 liegen an der Oberfläche 1 eines Prüfstückes, z.B. Werkstückes 2 drei einzelne Prüfköpfe 3, Ja, ^b an. Die j

I allseitig gelenkige Verstellmöglichkeit der jeweiligen Ankoppelflache 4· zur Oberfläche 1 wird, nach diesem Ausführungsbeispiel, durch eine erste Drehachse 5 und eine hierzu senkrecht stehende zweite Drehachse 6 gewährleistet. Die erste, horizontal liegen-j de Achse 5 verbindet die Prüfkopfwände mit einer armfönnigen Lasche odgl. 7 des zugehörigen Bügels 8. Die andere, ebenfalls horizontal stehende Drehachse 6 kann als Bolzen odgl. ausgebildet sein und verbindet die anderen Bügelwände 7a mit übergreifenden Laschen 9·

Diese Laschen 9» 9 der Prüf köpfe 3>3b sind starr mit dem zugehörigen Schlitten 8a verbunden, Jedoch ist für den mittlereb. Prüfkopf 3a ein abweichender Aufbau vorgesehen. Hier sind Teile der Laschen durch TelSBkopelemente 10 ersetzt, di6 mit einem Ende, z.B. mit dem Führungagehäuse, jeweils auf der Platte aufsitzen, sich aber mit dem entgegengesetzten Ende, z.B. mit den Enden der Teleskopstangen 12 am Schlitten 13 abstützen. Eine feder, z.B. als Wendelfeder ausgeführte Druckfeder 14 kann zwischen Schlitten 13 und der Platte 11 eingespannt sein, derart, daß der Prüfkopf 3a ständig gegen die Oberfläche 1 gedrückt wird. Die gelenkige bzw. kardanische Verbindung zwische Prüfkopf 3a und einem Verbindungsteil zwischen Platte 11 und dei Drehachsen 6 bzw. 5 wird nicht beeinträchtigt, indem hierfür ein laschenförmiges Zwischenstück 15 vorgesehen ist.

Die Schlitten 8a bzw. 13 können über Klemmschrauben, die als Rändelschrauben 16 ausgeführt sein können, an die Führungsschiene 17 angeklemmt werden. Löst man diese Schrauben 16, kann der Schlitten 8a usw. mit seinem Prüfkopf leicht verschoben und die Vorrichtung justiert werden. Je nach Einzelfall ist eine Schraube je Schlitten ausreichend.

Statt einer Wendelfeder 14 können mehrere Federn verwendet werden, welche die Teleskopbauteile 10 jeweils umfassen können bzw. die Federn (n) können seitlich zwischen verlängertem Plattet odgl. versetzt werden.

Eine einzeln an sich bekannte Arretierung, die ein Öffnen der

• II I

Teleskopbauteile mit ihren Gehäusen beim Abheben des Prüfkopfsystems verhindert, kann verwendet werden. In die Teleskopgehäuse oder Hülsen können Arretierstifte eingeschraubt werden, die in längs verlaufende Nuten der Teleskopstangen 12 hineinragen, und damit ein öffnen des Teleskopbauteils verhindern.

An der !führungsschiene 17 sind mindestens 2 Maßstäbe angebracht 17a und 32, um einmal die Prüfkopfabstände in Abhängigkeit von der Wanddicke und der zu prüfenden Tiefenzone einstellen oder ablesen zu können und zum anderen den Kreuzungspunkt der Zentralstrahlen zweier Prüfköpfe, die den Tandemtakt erzeugen (Ortung oder Findung der Ungänze 28) ebenfalls ablesen oder einstellen zu können, wobei senkrecht unter der Vorderkante oder einer Teilmarke des entsprechenden Meßlineals 32, 38a etc. besagter Punkt bzw. Punkte und damit die gesuchte Ungänze Ii3gi Aus einer Skizze wie in Figur 4 dargestellt, können bei maßstäblicher Auftragung der Prüfverhältnisse die Prüikopfabstand« und die Peilmarken für die Fehlertiefen abgelesen werden, so daß umständliche Justagearbeiten am Prüfort entfallen können. Statt einer solchen Skizze können Tabellenwerte vorbereitet werden. Bei der vergrößerten Darstellung gemäß Fig. 2 wird die gelenkige Befestigung eines Prüfkopfes 3 veranschaulicht. Die Darstellung ist gegenüber Fig. 1 um 90° geklappt. Der Prüf-· kopf 3 zeigt die nach seiner Verschwenkung eingenommene Schräglage.

Gemäß Fig. 3 ist der Prüfkopf 3 über eine Verbindungsleitung, z.B. einen Schlauch 19 mit einem Stutzen 20 eines rohrförmigen

Behälters 21 flüssigkeitsdicht verbunden, welche über eine Olive 22 und nicht dargestellten Schlauch mit einer Flüssigkeitsquell.e verbunden ist. Entsprechende Anschlußstutzen 25, 24, usw. sind für die anderen Prüfköpfe vorgesehen. Die Nadeln 31 der Regulierventile 25 können mehr oder weniger in die Zuflußöffnung eingeschraubt und somit die Zugabe der Ankoppel- ^: flüssigkeit zur Oberfläche 1 des Prüfstückes reguliert werden.

Die Vorrichtung arbeitet folgendermaßen, vgl. Fig. 1 und Fig. 4-Der Prüfkopf 3 gibt Schallimpulse unter einem von der Prüfkopf-auslegung abhängigen Winkel in das Prüfstück 2, der Zentralstrahl ist als Linie 26 in den Figuren dargestellt. Die Schall·· impulse werden nach der Reflexion an der Rückfläche 27 des j

i Prüfstückes 2 vom Prüfkopf Jb empfangen. Die Intensität des empfangenen Signals gibt einen Aufschluß über die Schallverluste im Material und dient bei der Fehlerbeurteilung als Referenzgröße. Dieser Prüftakt wird als V-Durchschallung bezeichnet. Damit das Zusammenwirken der beiden äußeren Prüfköpfe während der gesamten Prüfung gewährleistet bleibt, muß der in den Figuren 1 und 4 gezeichnete Abstand dieser Prüfköpfe konstant gehalten werden. Ist im Prüfstück ein Fehler vorhanden (allgemein eine Ungänze genannt) mit Flächenelementen, die senkrecht zur Einsohallfläche 1 liegen (wie als Ungänze 28 gezeichnet), so wird bei der Bewegung der Prüfkopfanordnung die in Figur 1 und 4 gezeichnete Position erreicht werden, in der diese Ungänze 28 den genannten Zentralstrahl stört, so daß der Prüfkopf 3b im Schallschatten dieser Ungänze liegt. Werden aber während der Messung ständig die PrüfkSpfe

3 und 3a umgetaktet, d.h. zeitlich nacheinander alternativ erregt, dann wird während des Impulstaktes, in dem der Prüfkopf 3a erregt ist, der Prüfkopf 3b ein Signal empfangen, daß er bei Fehlerfreiheit nicht empfangen könnte. Aus der Position der Prüfköpfe 3a und 3b zueinander ist dieser Fehler ortbar. Mit diesem fixierten Abstand der Prüfköpfe 3a und 3b sind \

selbstverständlich nur Fehler in einer bestimmten Tiefenregion des Prüfstücks zu finden. Will man den gesamten Tiefenbereich ι während eines Prüfdurchganges erfassen, sind mehrere Prüf köpfe,I z.B. 3c in Fig. 4 erforderlich, die jeweils zum Prüf kopf 3b einien definierten Abstand haben müssen, z.B. ortet die Kombination

3c und 3b Fehler in der Tiefenregion, in welcher der Fehler j 28a liegt.

Im Einzelfall sind verschiedene Ausführungsformen der erfin- j

derischen Raumform möglich. Die Bedienung der Vorrichtung wird erleichtert, indem an die Schiene 17 zwei Haltebügel 29 be-

festigt sind, zwischen welchen ein als Behälter 21 ausgebildetejr

Griff 30 angeschraubt odgl. ist.

Eine weitere technische Ausgestaltung sieht vor, die Laschen \

9 der äußeren Prüfköpfe noch einmal zu unterteilen, so daß bei gekrümmten Oberflächen von Fall zu Fall ein Höhenausgleich vorgenommen werden kann, weil die Teleskopführungen der mittleren Prüfköpfe in ihrem Hub durch die Bauhöhe beschränkt sind. Durch!

diese Unterteilung ist es auch möglich, die äußeren Köpfe zur Entlastung der kardanischen Aufhängung so neigen zu können, daß

sie in der Grundeinstellung sich der Oberflächenkrümmung anpassen. Hierzu wird in den paarweisen Laschen 9 in einem Teil ein Gewindestift 33 mit einer Rändelmutter 34 eingesetzt und im anderen Teil ein Längsschlitz 35 eingefräst.

Je nach Einzelfall können ferner unterschiedliche Bauteile odei Werkstoffe verwendet werden.

In dieser Beschreibung schließt der Ausdruck Feder auch pneumatische und hydraulische Federn ein.

Claims (8)

10. Februar 1977

IG/Vh

K 092

Krautkrämer GmbH

Schutzanspräche

Ultraschall-Prüfvorrichtung mit mindestens drei Prüfköpfen, insbesondere für dickwandige Prüfstücke, bei der die Prüfköpfe an einem Führungsbauteil, z.B. einer Schiene, mit Abstand zueinander gelagert und an dieser verschiebbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei Prüfköpfe ($, 3b) jeweils über ein Kardan- oder Kreuzgelenk- bzw. Gelenke mit ihrer zugehörigen Halterung verbunden sind und mindestens ein Prüfkopf zu-· sätzlich mit einer zwischen oder neben diesem Prüikopf (3a) und dem Führungsbauteil angeordneten Feder versehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Schlitten (13) bzw. ihrer Halterung und diesem Prüfkopf (3a) mindestens ein verschiebbar gelagertes Führungsbauteil (10, 12) vorhanden ist.

3· Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Prüfkopf (3a) senkrecht zur Oberfläche (1) des Prüf-f Stückes (2) drückende Feder, insbesondere eine Wendelfeder (14) zwischen Schlitten (13) und einer Platte (11) eines laschen-

- 2 —
förmigen Zv/ischenteils (15) gelagert ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Führungsschiene (17) eine Positionierungseinrichtung für die Prüfköpfe (3,3t)) befestigt ist.

5. Torrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, mit einem Eoppelflüssigkeit enthaltenden Behälter, der über diese mit den Prüfköpfen in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter als Verteilerbehälter rohrförmig ausgebildet und für jeden Prüfkopf einen Anschlußstutzen (20, 23, 24) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Behälter (21) mit dem Traggriff (30) vereinigt oder als G-riff ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Ansprüchen 5.6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Behälter (21) und den Zuflußbauteilen zu den Prüfköpfen Stellbauteile, insbesondere Stellventile (25) vorhanden sind,

8. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die übergreifenden Laschen (9) aus zwei zueinander verstellbaren separaten Teilen gebildet sind und mindestens eines dieser Teile (9a, 9b) ein Peststellelement 633, 34) hat.