DE9011478U1

DE9011478U1 - Anordnung zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung

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Publication number: DE9011478U1
Application number: DE9011478U
Authority: DE
Original assignee: Nukem GmbH
Current assignee: Nukem GmbH
Priority date: 1990-08-07
Filing date: 1990-08-07
Publication date: 1990-12-20
Anticipated expiration: 2000-08-08

Description

Beschreibung Anordnung zur zerstörungsfreien Werkstückprüfung

Die Erfindung bezien-. sich auf rtfne Anordnung zur zerstörungsfreien Weticsiückpürung von zylindrische.! Werkstücken wie Rohren und Enden dieser mittels Streuflußmessang und/oder elskwod^amisc" angeregtem Ultraschalls umfassend zumindest einen Magneten wie Elektromagneten mit Polschuhen, zumindest eine für das Werkstück als Führung dienende Abstützeinrichtung wie Rollen, zumindest einen Streufluümeßkopf, der außerhalb der Polschuhe angeordnet ist, und/oder zumindest einen elektrodynamischen Wandlerkopf, der werkstuckseitig mit einer Abdeckung versehbar und auf das Werkstück abstützbar ist.

Aus der EP-B-O 071 147 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur zerstörungsfreien Prüfung von ferromagnetischen Materialien, vorzugsweise von zylindrischen Prüflingen wie Rohren oder Stangen bekannt, bei denen der Prüfling von einem rotierenden, zwei Polschuhe aufweisenden Magneten umgeben und das von dem Magneten erzeugte Magnetfeld zur Streuflußmessung benutzt wird, wobei das Magnetfeld gleichzeitig zur elektrodynamischen Anregung eines Uttraschaltfeldes im Prüfling benutzt wird, um mit ein und derselben Vorrichtung sowohl Streuflußmessungen als auch Ultraschallmessungen durchführen zu können.

Die für die jeweilige Messung benutzten Prüfköpfe umfassen jeweils eine Meßsonde, mit denen die über Fehler und/oder Abmessungen Rückschlüsse ermöglichenden Signale gewonnen werden. Bei Streufeldmessungen wird mittels einer Magnetfeldsonde wie Hallsonde ein magnetisches Streufeld erfaßt, das durch Fehler im

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aufmagnetisierten Prüfling aus dem Werkstück nach außen tritt. Bei elektrodynamisch angeregtem Ultraschall werden mittels einer Spule im Werkstück hochfrequente Impulswirbelströme erregt Ein gleichzeitig in diesem Bereich wirksames Magnetfeld führt -'jsammen mit den Wirbelströmen zum Entstehen von Lorentz- und magnetischen und magäetusirifcfiven Kraß.«** 5e auf den Gitterverband des Werkstückes wirken und die Ultraschallwellen hervorrufen. Dieses die Erzeugung verdeutlichende Prinzip ?st für den Empfang umkehrbar. Eine entsprechende Sonde umfaßt daher eine Erreger- und Empfangsspule, um die hochfrequenten Wirbelströme zu erzeugen bzw. die Ultraschallwellen zu detektieren, wobei die Sonde gegebenenfalls mit einer Kappe abdeckbar ist, um ein Aufsetzen auf das zu prüfende Werkstück zu ermöglichen.

Um eine hohe Meßdichte zu erzielen, müssen eine Vielzahl von Sonden nebeneinander angeordnet werden. Solche Maßnahmen sind apparativ recht aufwendig. Daher benutzt man grundsätzlich weniger Meßsonden, wodurch in Kauf genommen werden muß, daß hohe Vorschubgeschwindigkeiten von zu prüfenden Werkstücken im gewünschten Umfang grundsätzlich nicht erzielbar sind.

Um bei den bekannten Vorrichtungen Werkstücke unterschiedlicher Durchmesser prüfen zu können, sind mechanisch aufwendige Apparaturen erforderlich, insbesondere dann, wenn die Sonden um das Werkstück rotieren. Dies ist insbesondere bei Messungen der Fall, bei denen mit elektrodynamisch angeregtem Ultraschaft gearbeitet wird.

Ayfgabe der vorliegenden Erfindung ist es unter anderem, ein einfaches Anpassen und Ausrichten des bzw. der Prüfköpfe auf unterschiedliche Werkstückdurchmesser zu erreichen. Auch soll die Möglichkeit geschaffen werden, mit konstruktiv einfachen Mitteln gleichzeitig Streuflußmessungen und Messungen mit elektrodynamisch angeregtem Ultraschall durchzuführen, wobei die Dichte der Meßpunkte im Vergleich zu bekannten Anordnungen individuell angepaßt und erhöht werden soll. Schließlich soll auch erreicht werden, daß bei Streuflußmessungen eine hohe Meßpunktdlchte erzielbar ist, wobei auch Rohrenden problemlos mittels Streufluß zu prüfen sind.

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Die Aufgabe wird erfindungsgemäB Im wesentlichen dadurch gelöst, daß bei sich drehendem Werkstück und/oder tranelatorischer Relativbewegung zwischen der Anordnung und dem Werkstück die Polschuhe des Magneten um parallel zu der Längsachse des Werkstücks verlaufende Achsen drehbar ausgebildet und &ngr; et'cstückseitig mit zurr^:ndes' einem elektrodynamischen Wandlerkopf versehen sind.

ErfindungsgemäB ist ein einfaches Ausrichten der Polschuhe und damit des oder der

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EDW-rfüiköpre äur Werkstücke unterschiedlicher Durchmesser möglich. Dabei ist während der Prüfung ein Anlegen des oder der Prüfköpfe an dem Werkstück und beim Wechseln dieses ein Abheben von diesem mit konstruktiv einfachen Mitteln möglich.

Jeder elektrodynamische Wandlerkopf kann mehrkanalig ausgebildet sein, also zumindest zwei Sonden umfassen, die ihrerseits werkstückseitig von einer gemeinsamen Schutzplatte abgedeckt sind. Es kann folglich eine Konstruktion gewählt werden, die mit Ausnahme der Sonden- einen Aufbau aufweisen kann, der der nachstehend beschriebene StreufluBmeBkopf zeigt.

Bevorzugterweise erfolgt die Anstellung der mit den elektromagnetischen wandierköpfen versehenen Poischuhe an das Werkstück über in den Polschuhen integrierte Hubzylinder.

Die angesprochenen Hubzylinder können sowohl hydraulisch oder auch pneumatisch betätigt werden. Die Zylinder und die Ansteuerung sind so ausgebildet, daß sowohl ein Anstellen der Meßköpfe an das Werkstück als auch ein Abziehen vom Werkstück möglich ist.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung drehen sich nicht die Sonden um das Werkstück, sondern dieses übt eine Bewegung zur ersteren aus. Das bedeutet, daß das Werkstück eine transJatorische und/oder Drehbewegung in bezug auf die Meßköpfe ausübt. Es kann folglich eine translatorische Bewegung der Prüfanordnung von einer Drehbewegung des Prüflings überlagert werden.

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Um den Magneten auf einfache Weise auf Werkstücke unterschiedlicher Durchmesser, Ufa gegebenenfalls unmittelbar nacheinander zu prüfen sind, ausrichten zu können, sind die Polschuhe des Magneten verstellbar ausgebildet. Dabei können die Polschuhe jeweils um eine Achse drehbar sein, die mit den Achsen der als Rollen ausgebildeten Abstützeinrichtung zusammenfallen, auf denen das Werkstück zumindest bei einer Drehbewegung aufliegt.

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elektrodynamische Wandlerkopf auf einem Kreis verstellbar ist, der mit der Umfangsfläche der Rollen bei auf diesen aufliegendem Werkstück zusammenfällt. Dies wiederum bedeutet, daß der elektrodynamische Wandlerkopf stets im Bereich der Berührungslinie des Werkstückes mit den Abstützrollen positionierbar ist.

Hierbei können die elektrodynamischen Wandlerköpfe -und gegebenenfalls auch ein vorhandener Streuflußmeßkopf- durch die Hubvorrichtung hinter den Bereich der Auflage-/Antriebsrollen zurückgezogen werden, so daß ein Einlegen des Werkstückes bei zurückgezogenen Meßköpfen auch während einer translatorischen Bewegung der Prüfeinrichtung möglich ist.

Um ein Versieiien der Poischuhe in bezug auf das Werkstück zu ermöglichen, weisen die Polschuhe auf der dem Werkstück abgewandten Seite eine gabelförmig ausgebildete Aufnahme auf, die in entlang einer zum einen parallel zu einer durch die Achsen und zum anderen senkrecht zu der Werkstücklängsachse verlaufenden Geraden verschiebbaren Mitnehmern zum Verstellen der Polschuhe eingreifen.

Die Mitnehmer, die z.B auf einer Spindel angeordnet sein können, werden synchron und symmetrisch zu einer den Streuflußmeßkopf enthaltenden Ebene aufeinanderzu bzw. voneinanderweg bewegt, so daß dementsprechend auch die Polschuhe voneinanderweg bzw. aufeinanderzu verschwenkt werden.

Der Antrieb der Spindel kann hierbei auch über einen mit einem Positionsgeber ausgerüsteten Antriebsmotor erfolgen, so daß eine automatische Einstellung auf einen gewünschten Rohrdurchmesser möglich ist. Erfolgt die Verstellung mittels einer

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Handkurbel, so sind als Anschlag ausgebildete Paßstücke vorgesehen, gegen die die Mitnehmet' positioniert und geklemmt werden.

Es ist nicht zwingend erforderlich, daß jedem Polschuh ein elektrodynamischer Wandlerkopf zugeordnet ist. Vorzugsweise weist jedoch jeder Polschuh einen solchen auf, um eine hohe Meßdichte zu erzielen.

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zwei entlang einer parallel und/oder senkrecht zu von dem Magneten erzeugtem Magnetfeld verlaufenden Linie angeordnete, zumindest ein Hallsondenlineal bildende HaUsonden umfaßt, daß der Streuflußmeßkopf zumindest zwei zueinander beabstandete, sich auf dem Werkstück abstützbare Gleitsteine aufweist, zwischen denen die HaUsonden angeordnet sind, und daß der Streuflußmeßkopf mit einer werkstückseitige Flächen der HaUsonden abdeckenden Schutzplatte versehen ist.

Folglich wird eine Anordnung zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung ergänzend mit einem Streuflußmeßkopf vorgeschlagen, der mehrkanalig ausgebildet ist, so daß eine hohe Meßpunktdichte errreichbar ist. Dabei kann der Streuflußmeßkopf unmittelbar auf das zu überprüfende Werkstück aufgesetzt werden, so daß hohe und reproduzierbare Signale Von den Häüsönden, bei denen es sich um Gradibrtten-Hallsonden handeln kann, gewonnen werden können. Dabei können Verschmutzungen oder von dem Werkstück abragende Grate zu einer Zerstörung der HaUsonden selbst nicht führen, da diese werkstückseitig von einer vorzugsweise aus einem Kupfer-Beryllium-Blech bestehenden Schutzplatte abgedeckt sind.

Bei einer erfindungsgemäßen Ausbildung des Streuflußmeßkopfes zur Längsfehterprüfurtg Hegt die durch die Hallsonden gebildete Linie senkrecht zu den in Rohrumfangsrichtung von dem Magneten erzeugten Magnetfeldlinien. Hierbei können zur Erhöhung der Meßpunktdichte zwei nebeneinanderliegende auf Lücke gesetzte Hallsondenlinien zum Einsatz kommen.

Bei einer Ausbildung des Meßkopfes zur Querfehlerprufung liegt die Hallsondenlinie parallel zu den in Rohrlängsrichtung von dem Magneten erzeugten Magnetfeldlinien.

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Bei beiden Ausbildungen sind die einzelnen Hallsonden jeweils so angeordnet, daß die aktive Sondenfläche immer senkrecht zu den Magnetfeldlinien orientiert ist.

Weiterhin kann innerhalb eines Streuflußmeßkopf es eine Kombination von parallelen Hallsondenlinien, die jeweils zur Längs- bzw. Querfehlerprüfung ausgebildet sind, zum Einsatz kommen, wobei in zwei unterschiedlichen Prüffahrten die jeweils erforderliche

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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann jede Hallsonde über eine Steckverbindung lösbar in dem Streuflußmeßkopf angeordnet sein. Bevorzugterweise sind jedoch sämtliche Hallsonden oder Gruppen von Hallsonden als Einheit lösbar in dem Sondenkopf angeordnet, so daß eine leichte Montage möglich ist. Hierdurch wird erreicht, daß bei auftretenden Fehlern die Hallsonden als Einheit aus dem Meßkopf entfernt und durch eine neue Einheit ersetzt werden kennen, um anschließend eine Überprüfung vorzunehmen.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Hallsonden oder Gruppen von Hallsonden zumindest auf einer (ersten) Platine angeordnet sind, die ihrerseits über Steckverbindungen mit einer Trägerpiatine verbunden ist. Der Streufiußmeßkopf ist folglich in Modulbauweise aufgebaut, so daß eine problemlose Wartung e "eicht werden kann.

Die Gruppen von Hallsonden sind vorzugsweise auf parallel zuein?'»der und senkrecht zum Magnetfeld verlaufenden ersten Platinen angeordnet, wohingegen die Trägerpiatine, die eine Steckverbindung zur Vorortelektronik, also die im Prüfkopf vorhandene aufnimmt, zu diesen senkrecht verläuft. Durch diese Maßnahme ergibt sich eine kompakte Baueinheit.

Nach einem weiteren Vorschlag ist die erste Platine von einem lösbar von einem Basiskörper des Streuflußmeßkopf es ausgehenden Sondenblock aufgenommen, der seinerseits von einer von den Gleitsteinen durchsetzten Schutzkappe werkstGckseitig abgedeckt ist.

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Die Schutzkappe selbst weist vorzugsweise mittig und in Längsrichtung verlaufend eine Durchbrechung auf, die bereichsweise von der ersten Platine und den Hallsonden durchsetzt und zur Erzielung einer im wesentlichen bündig verlaufenden werkstückseitigen Außenfläche von der Schutzplatte verschlossen ist.

Um sicherzustellen, daß z.B. auch bei ungewolltem verkantetem Aufsetzen auf das Werkstück die Schutzplatte und gegebenenfalls die Hallsonden nicht beschädigt werden können, sieht ein weiterer Lösungsvorschlag vor, daß die Schutzkappe von jeweils paarweise angeordneten Gleitsteinen durchsetzt ist, zwischen denen jeweils zumindest ein Verschleißschutzelement angeordnet ist. Auf diese Weise kann festgestellt werden, ob die Gleitsteine in einem Umfang abgerieben sind, um einen Austausch vorzunehmen.

Um ein problemloses Anpassen an unterschiedliche Werkstuckdurchmesser zu ermöglichen, ohne daß aufwendige Maßnahmen zum Ausrichten des Streuflußmeßkopfes notwendig werden, ist vorgesehen, daß der Streuflußmeßkopf zum Anlegen an das Werkstück vorzugsweise mittels eines hydraulisch oder pneumatisch betätigten Hubzylinders senkrecht zur Längsachse des Werkstuckes verstellbar ausgebildet ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht, nicht nur Längs* sondern auch Querfehler zu bestimmen. Für die Messung letzterer ist es erforderlich, daß die Polschuhe eines Magneten zueinander beabstandet entlang der Längsachse des Werkstückes angeordnet sind.

Selbstverständlich kann die erfindungsgemfiße Vorrichtung bei einer reinen StreufluBfehlerprOfung mit entsprechend ausgebildeten Polschuhköpfen auch ohne elektrodynamische Wandlerköpfe betrieben werden,

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergaben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen -tür sich und/oder in Kombination-, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines der Zeichnung

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zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispiels.
Es zeigen:

Fig. i eine Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemSSe Anordnung zur zerstörungsfreien Prüfung eines Rohrs großen Durchmessers,

Flg. 2 die Anordnung nach Fig. I, jedoch ausgerichtet zur Prüfung eines Rohres Fig. 3 eine Seitenansicht eines Ausschnitts der Anordnung nach Fig. 1 bzw. Fig. 2,

Fig. 4 eine Prinzipdarstellung einer Anordnung zur Längs- und Querfehlerprüfung sowie Prüfung mittels elektrodynamisch angeregtem Ultraschall,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch einen Streuflußmeßkopf, Fig. 6 einen Querschnitt durch einen Streuflußmeßkopf entsprechend Fig. 5, Fig. 7 eine Draufsicht des Streuflußmeßkopfes entsprechend der Fig. 5 und 6, Fig. 8 eine Draufsicht auf eine Platinenanordnung und Fig. 9 eine Vorderansicht der Platinenanordnung nach Fig. 8.

Eine Prinzipdarstellung einer Anordnung zur zerstörungsfreien Prüfung von zylindrischen Werkstücken wie Rohren mittels sowohl elektrodynamisch angeregten Ultraschalls als auch Streuflusses ist in Vorderansicht den Fig. 1 und 2 zu etnehmen.

Als weientHche Elemente umfaßt die Anordnung einen Elektromagneten (10) mit Magnetfeldepulen (12) und (14) sowie verstellbar ausgebildeten Polschuhen (16) und (18), die stlmseitlg elektrodynamische Wandlerköpfe (20) und (22) aufweisen, die auf der Außenfläche eines zu prüfenden Rohres (24) großen Durchmessers abstützbar

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sind.

Das Werkstück (24) ist auf Rollen (26) und (28) abgestützt, deren Drehachsen mit den Bezugszeichen (30) und (32) versehen sind.

Die Polschuhe (16) und (18) sind um Achsen drehbar, die mit denen der Rollen {26} und (28X also mit deren Achsen (30) und (32) zusammenfalten. Hierdurch wird erreicht, daft die EDW-Prüfköpfe (20) und (22) auf der Werkstückaußenfläche stets in einem hhisnfcRisiges Bereich anlegbar sind, auf denen -in Längsrichtung veissuzdas Werkstück (24) ayf 4sn Sollen (26; und (28) aufliegt.

j Dadurch, daß die gleichzeitig als Sondenanstellmec' i..iik dienenden Polschuhe (iö) und (18) um die Achsen (30) und (32) drehhsr sind, bewegen sich die Prüfköpfe (20) und (22) auf einem Kreis (34) bzw. (37), der mit dem durch die Umfangsfläche der Rollen (26) bzw. (28) vorgegebenen übereinstimmt.

Um die Polschuhe (16) und (18) auf dem durch die Rollen (26) und (28) vci^f^benen Kreis (34) und (37) bewegen zu können, weisen die Polschuhe (16) und (18) auf den dem Werkstück (24) abgewandten Seiten gabelförmige Aufnahmen (36) und (38) auf, in die Mitnehmer (40) und (42) einbringbar sind, die entlang einer Geraden (44) verschiebbar sind. Die Gerade (44) verläuft dabei parallel durch die durch die Achsen (30) und (32) gelegte Gerade (46) und senkrecht zu der Werkstücklängsachse (48).

Die Mitnehmer (40) und (42) können dabei auf einer Spindel angeordnet werden und gleichsinnig aufeinanderzu bzw. voneinandweg bewegt werden, also symmetrisch zu einer Winkelhalbierenden (50) des Winkels &agr;, der von den Strahlen (52) und (54) eingeschlossen wird, die von dem Mittelpunkt des Rohres (24) zu den Berührungsflächen der Rollen (26) und (28) bzw. der Prüfköpfe (20) und (22) verlaufen.

Der Antrieb der Spindel kann hierbei auch über einen mit einem Positionsgeber ausgerüsteten Antriebsmotor erfolgen, so daß eine automatische Einstellung auf einen

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gewünschten Rohrdurchmesser möglich ist. Erfolgt die Vesteliung mittels einer Handkurbel, so sind als Anschlag ausgebildete Pafistücke vorgesehen, gegen die die Mitnehmer positioniert und geklemmt werden.

Entlang der Winkelhalbierenden (50) ist des ^t.eren ein Streuflußmeßkopf (56) verstellbar angeordnet, dessen Aufbau nachstehend näher beschrieben wird.

Mittels des Streuflußmeßkopfes (56) können Längsfehler des Rohres (24) bestimmt werden. Die Dicke des Rohres (24) selbst kann mittels der EDW-Prufkopfe (20) und (22) gemessen werden.

Bei der der Fig. 1 zu entnehmenden Anordnung kann das Rohr (24) gedreht werden, wobei gegebenenfalls gleichzeitig die die Prüfköpfe (20), (22) und (56) sowie den Magneten und die Verstelleinrichtung für die Polschuhe (16) und (18) aufweisende Mechanik als Einheit in Richtung der Längsachse (48) des Rohres (24) verschoben werden kann.

Alternativ kann sich das Rohr (24) gleichzeitig drehen und eine Translationsbewegung bei stationärer Prüfeinrichtung ausüben.

Mit der Anordnung nach Fig. 1 können erwähntermaßen nicht nur Längsfehler- und Wanddickenmessungen durchgeführt werden, sondern es besteht auch die Möglichkeit, die Enden des Rohres (24) zu prüfen.

Die der Fig. 2 zu entnehmende Anordnung entspricht d&r der Fig. 1, wobei jedoch ein Rohr (58) geprüft wird, das im Vergleich zu dem Rohr (24) einen kleineren Durchmesser aufweist. Ein Vergleich der Darstellungen zeigt, daß durch das Auseinanderbewegen der Mitnehmer (40) und (42) die Polschuhe (16) und (18) und damit die EDW-Meßköpfe (20) und (22) aufeinanderzu bewegt worden sind, um auf der Außenfläche des Rohres (58) anzuliegen.

Symmetrisch zwischen den EDW-Prüfköpfen (20) und (22), also entlang der Vertikalen (50) verläuft der Streuflußmeßkopf (56), der mittels eines z.B. hydraulisch oder

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pneumatisch betitigten Hubzylinders (60) Abgesenkt worden ist.

Trotz Änderung des Durohmessera des Rohres (58) ist es nicht erforderlich, daß die Prüfeinrichtung in ihrer Höhe verstellt wird. Einzig und allein muß mittels des HnI cylinders (60) oder ««ines »leichwirkenden Elementes der Streuflußmeßkopf (56) auf das neue Werkstück ausgerichtet werden. Entsprechend müssen die EDW-Prüfköpfe (20) und (22) verstellt werden.

Mit anderen Worten ist nur eine Winkelverstellung der Polschuhe (16) und (18) und eine Hubbewegung des Streuflußmeßkopfes (56) erforderlich, um die Prüfeinrichtung auf voneinander abweichende Durchmesser aufweisende Werkstücke auszurichten.

Der Fig. 3 ist eine Seitenansicht der der Fig. 1 und 2 zu entnehmenden Anordnung zu entnehmen. Man erkennt die Spule (12) des Elektromagneten (10), den Polschuh (18) mit dem elektrodynamischen Wandlerkopf (22), der mehrere nebeneinander angeordnete und von einer gemeinsamen Schutzplatte abgedeckte Meßsonden aufweisen kann, um mehrkanalig prüfen zu können, sowie den in den Mitnehmer (42) eingreifenden gabelförmigen Endabschnitt (38) zum Verschwenken des Polschuhes (18).

In Fig. 4 ist eine Prinzipdarstellung der Anordnung nach den Fig. 1 bis 3 und Erweiterungsmöglichkeiten dieser dargestellt.

Mit der zuvor beschriebenen Anordnung wird ein Magnetfeld erzeugt, das durch den Pfeil (62) repräsentiert wird und senkrecht zur Rohrlängsachse (48) verläuft. Hierzu dienen die Magnetspulen (12) und (14) des Elektromagneten mit den drehbar ausgebildeten Polschuhen (16) und (18) und den auf diesen angeordneten elektrodynamischen Wandlerköpfen (20) und (22).

Mittels des Streuflußmeßkopfes (56) lassen sich Längsfehler des Werkstückes ermitteln.

Um gleichzeitig Querfehler feststellen zu können, wird mittels Magnetspulen (64) und (66) ein durch den Pfeil (68) repräsentiertes Magnetfeld erzeugt, welches parallel zur

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Längsachse (48) dee Werkstückes verläuft. Hierdurch können mittels des S^iuflußprüfkopfes (56) neben Längefehlem auch Queffehler bestimmt werden, sofern in dem Streuflußprüfkopf (56) entsprechende Sonden angeordnet sind.

Der erfindunsgemäße Streuflußprüfkopf weist einen Aufbau auf, wie er prinzipiell durch die Fig. 5 bis 7 verdeutlicht werden soll. In einer quaderförmigen Aussparung (70) eines Basiskörpers (72) ist eine Trägerplatine (74) horizontal verlaufend

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Vorortelektronik hergestellt wird. Senkrecht hierzu verlaufen Platinen (76) und (78), die über Steckverbinder (75) mit der Trägerplatine (74) verbindbar sind. Die auch als erste Platinen zu bezeichnenden Platinen (76) und (78) sind mit Gradienten-Hallsonden bestückt, von denen eine beispielhaft mit dem Bezugszeichen (80) versehen ist.

Wie insbesondere die Fig. 5 verdeutlicht, sind eine Vielzahl von Hallsonden nebeneinander angeordnet, so daß sich ein Hallsondenlineal (86) ergibt, das im Ausführungsbeispiel entlang einer Linie (88) verläuft, die ihrerseits parallel zur Längsachse (48) des zu prüfenden Werkstückes verläuft.

Die Anordnung der Käüsönderi (8G) auf den ais ersie Piaiine bezeichneten Fiatinen (76) und (78) gegenüber der Steckverbindung ist derart gewählt, daß allein durch das entsprechende Einsetzen auf der Trägerplatine (74) sich mit demselben Platinentyp zwei paralle auf Lücke liegende Hallsondenlineale (85) und (87) zur Längsfehlerprüfung aufbauen lassen (s. insbesondere Fig. 8). Somit kann die durch die Gehäuseform und die Anschlußkontakte vorgegebene maximale Packungsdichte und somit die Meßpunktdichte erhöht werden.

Mit dem Streuflußmeßkopf (56) gemäß des Ausführungsbeispiels der Füg. 5 bis 7 lassen sich Längsfehler ermitteln. Alternativ besteht die Möglichkeit, daß die Sonden quer, also senkrecht zu der wiedergegebenen Anordnung in dem Streuflußmeßkopf (56) eingebaut werden, so daß, sofern das erforderliche Magnetfeld vorliegt, auch Querfehler bestimmt werden können. Alternativ können in ein und demselben Meßkopf sowohl in Längsrichtung als auch quer dazu Sonden angeordnet werden, um

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eine Längs- und Querfehlerprüfung vorzunehmen.

Dies wird in den Fig. 8 und 9 verdeutlicht. Die Hallsondeniineale (85) und (87) weisen jeweils zueinander beabstandete Hallsonden auf, deren jeweilige aktive Sondenfläche senkrecht zu den Magnetfeldlinien orientiert sein sollten. Dabei sind die von den ersten Platinen (76) und (78) ausgehenden Hallsonden so aufeinander ausgerichtet, daß sich in Seitenansicht (in Fig. 8 von links oder rechts betrachtet) eine cresr.hlnsspnen "HallennHenlSnia" eraiht.

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j Von einer weiteren "ersten" Platine (79), die senkrecht zu den "ersten" Platinen (76)

und (78) verläuft, kann ein Querfehlerhallsondenlineal (81) ausgehen, das in der Fig. 8 zwei hintereinander angeordnete Hallsonden (80) umfaßt. Die aktiven Flächen der Sonden (80) erstrecken sich gleichfalls senkrecht zu den Magnetfeldlinien, die bei Querfehlermessungen in Werkstücklängsachse verlaufen.

Die in Fig. 7 entlang des Lineals (86) angeordneten Hallsonden (58) durchsetzen eine Durchbrechung (82) einer von dem Basiskörper (72) ausgehenden Schutzkappe (84), wie die Fig. 6 und 7 verdeutlichen.

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Die Schutzkappe (84) kann mit dem Bastskörper (82) verschraubt sein.

Die ersten Platinen (76) und (78), die zum einen die Gradientenhallsonden (80) aufweisen und zum anderen über Steckverbinder mit der Tragerplatine (74) verbunden sind, sind ihrerseits von einem Sondenblock (93) aufgenommen, der seinerseits gleichfalls mit dem Basiskörper (72) verschraubt sein kann. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit, daß der Sondenblock (93) zusammen mit den Platinen (76) und (78) und den Hallsonden als Einheit komplett austauschbar ist

in dem Stirnbereich des Haüsondeniineais (86) wird die Schutzkappe (84) von 30266B/6.8.90/wp-bn

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paarweise angeordneten Öleitsteinen (94), (96), bzw. (98), (100) durchsetzt.

Die Gleitsteine (94), (96), (98), (100) stehen geringfügig über der Außenfläche (92) der Schutzkappe (84) hervor. Beim Aufsetzen auf das Werkstück kommen folglich die Gleitsteine (94), (96), (98), (100) mit diesem in Berührung, so daß die Schutzkappe (84) unci damit die Schutzplatte (90) geschützt werden.

Zwischen den Gleitsteinen (94) und (96) bzw. (98) und (100) sind VerscMeißschutzkontakte (102) und (104) angeordnet. Jeder Verschleißechutzkontakt (102) und (104) weist einen spiral- oder wendelförmig angeordneten Draht auf, der in einer Vergußmasse eingebettet ist. Dabei liegt die obere Fläche des Drahtes niedriger als die freie Fläche des jeweiligen Gieitsteins (94), (96) bzw. (98), (100). Werden nun die Gleitsteine (94), (96), (98) und (100) in unzulässigem Umfang verschlissen, so wird bei einem weiteren Abrieb der in den Verschleißkontakten (102) und (104) verlaufende Draht zerstört. Hierdurch kann ein Alarm ausgelöst werden, um anzuzeigen, daß die Gleitsteine im unzulässigen Umfang abgerieben sind. Es kann sodann ein Austausch erfolgen.

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Claims

Ansprüche

Anordnung zur zerstörungsfreien Werkstückprüfung

1. Anordnung zur zerstörungsfreien Werkstückprüfung von zylindrischen Werkstucken wie Rohren und Enden dieser mittels Streuflußmessung und/oder elektrodynamisch angeregtem Ultraschalls umfassend zumindest einen Magneten wie Elektromagneten mit Polschuhen, zumindest eine für das Werkstück als Führung dienende Abstutzeinrichtung wie Rollen, zumindest einen StreuflußmeSkopf, der außerhalb der Polschuhe angeordnet ist, und/oder zumindest einen elektrodynamischen Wandlerkopf, der werkstückseitig mit einer Abdeckung versehbar und auf das Werkstück abstützbar ist,
dadurch gekennzeichnet,

daB bei sich drehendem Werkstück (24, 58) und/oder translatorischer Relativbewegung zwischen der Anordnung und dem Werkstück die Polschuhe (16,18) des Magneten (10) um parallel zu der Längsachse (48) des Werkstücks (24, 58) verlaufende Achsen (30, 32) drehbar ausgebildet und werkstückseitig mit zumindest einem elektrodynamischen Wandlerkopf (20, 22) versehen sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

di8 die als Rollen (26, 28) dienende Abstützeinrichtung für das Werkstück (24, 58) um Achsen drehbar Ist, die mit denen zusammenfallen, um die die Wandlerköpfe (20, 22) drehbar elnd.

3. Anordnung nach Anspruch 2,
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DipL-Ifgs. Dr. BL-BL Stoffrtgca

Pitenttnwilt-Earopeu Patent Attorney

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dadurch gekennzeichnet,

daß der elektrodynamische Wandlerkopf (20, 22) auf einem Kreis (34, 37) verstellbar ist, der mit der Umfangsfläche der Rollen (26, 28) zusammenfällt.

Kach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüü :.
dadurch gekennzeichnet,

daß die Polschuhe (!6, 18} auf dem Werkstück (24, 58) abgewandter Seite gabelförmig ausgebildete Aufnahmen (36, 38) aufweisen, die in entlang einer zut sifion parallel zu den Achsen (30, 32) und zum anderen scikkrecht zu der WerksiScklängsschse (48) verlaufenden Gerade (44) verschiebbaren Mitnehmen! (40, 42) zum Drehen der Foiachuhe um die Achsen (30, 32) eingreifen.

5. Anordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,

daß zwischen den Polschuhen (16,18) des Magneten (10) der Streuflußmeßkopf (56) angeordnet ist.

6. Anordnung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Streuflußmeßkopf (56) zum Anliegen an das Werkstück (24, 58) vorzugsweise mittels eines Hubzylinders (60) senkrecht zur Längsachse (48) des Werkstücks verstellbar ausgebildet ist.

7. Anordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Streuflußmeßkopf (56) zumindest zwei entlang einer parallel zu von dem Magneten (10) erzeugtem Magnetfeld (62,68) verlaufenden Linie (88, 89) angeordnete Hallsonden (80) umfaßt, daß der Streuflußmeßkopf zumindest zwei zueinander beabstandete, auf dem Werkstück (24, 58) abstützbare Gleitsteine (94, 96,98,100) aufweist, zwischen denen die Hallsonden angeordnet sind, und daß der Streuflußmeßkopf mit einer werkstückseitig verlaufende Flächen der Hallsonden abdeckbaren Schutzplatte (90) versehen ist.

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8. Anordnung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,

daß jede Hallsonde (80) über eine Steckverbindung losbar in dem StreufTußmeßkopf (56) angeordnet ist.

9. Anordnung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,

ciaii die Ha!Jsonden (80) oder Gruppen von Halisc.iden -.Is Einheit lösbar in dem Streuflußmeßkopf (56) angeordnet sind.

10. Anordnung nach Anspruch %

, dadurch gekennzeichnet.

daß cii Hallsonden (80) oder Gruppen vci Hallsonden zumindest auf einer (ersten) Platine (76, 78) angeordnet sind, die üwerseits über Steckverbindungen mit einer Trägerplatine (74) verbunden ist.

11. Anordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß die Hallsonden oder Gruppen von Hallsonden (80) auf parallel zueinander und senkrecht zum Magnetfeld (62, 68) verlaufenden ersten Platinen (76, 78) angeordnet sind.

12. Anordnung nach zumindest Anspruch 11,
I) dadurch gekennzeichnet,

daß die Trägerplatine (74) senkrecht zu der ersten Platine (76, 78) verläuft.

13. Anordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß die erste Platine (76, 78) von einem lösbar von einem Basiskörper (72) des Streuflußmeßkopfes (56) ausgehenden Sondenbtock (93) aufgenommen ist, der seinerseits von einer von den Oleitstelnen (94, 96, 98, 100) durchsetzten Schutzkappe (84) werkstückseitig abgedeckt ist.

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Patenunwalt-Earopetn Patent Attorney

14. Anordnung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Schutzkappe (84) vorzugsweise mittig eine Durchbrechung (82) aufweist, die bereichsweise von der ersten Platine (76, 78) und den Hallsonden (80) durchsetzt und sur Erzielung einer fm wesentlichen bündig verlaufenden werkstuckseitigen Außenfläche (92) von der Schutzplatte (90) verschlossen ist.

15. Anordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß die Schutzkappe (84) von jeweils paarweise angeordneten Gleitsteinen (94, 96; 98, 100) durchsetzt ist, zwischen denen jeweils zumindest ein Verschleißkontakt (102, 104) angeordnet ist.

16. Anordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß die Hallsonden (J,8) auf parallel und/oder senkrecht zur Längsachse des Werkstücks (24, 58) verlaufenden Linien (88, 89) angeordnet sind.

17. Anordnung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daßderStreuflußmeßkopf (56) sowohl zumindest ein Hailsondenlängsfehlerlineal (85, 87) als auch zumindest ein Hallsondenquerfehlerlineal (8&Pgr; aufweist.

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