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Einrichtung zur automatischen Aussortierung von fehlerbehafteten Prüflingen unterschiedlicher Länge bzw. Dicke unter Anwendung einer Impulsecho-Prüfvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur automatischen Aussortierung von fehlerbehafteten Prüf- lingen unterschiedlicher Länge bzw. Dicke unter Anwendung einer Impulsecho-Prufvorrichtung, bei welcher der Empfänger bei Aussendung des Prtifimpulses verzögert eingeschaltet und vor Eintreffen des RUckwandechos unempfindlich geschaltet wird.
Eine derartige Einrichtung gestattet mittels Ultraschall eine zerstörungsfreie Werkstoffprüfung nach der Impulsecho-Methode, die eine selbsttätige Auswertung der Prüfergebnisse bei serienmässiger Prüfung an verschieden langen bzw. dicken Werkstücken ermöglicht.
Nach einem bekannten Impulsecho-Verfahren werden in einem zu prüfenden magnetostriktiven Material mittels einer an den Prüfling beruhrungslos angekoppelten Spule, welche mit Stromimpulsen beaufschlagt ist, Magnetisierungsstösse erzeugt, die nach dem Magnetostriktionseffekt Schallwellen im Material erzeugen. Diese pflanzen sich mit Schallgeschwindigkeit im PrUfling fort und werden von dessen Aussenflächen und etwa vorhandenen Fehlerstellen reflektiert. Die durch den bekannten reziproken Magnetostriktionseffekt in einer angekoppelten Empfangsspule entstehenden Echostromimpulse werden vorzugsweise auf dem Schirm einer Kathodenstrahlröhre als vertikale Ablenkung eines synchron mit der Schallaufzeit waagrecht geschriebenen Elektronenstrahles abgebildet.
Die Anzeige dieser Messergebnisse erfolgt also dabei auf optischem Wege, und die Steuerung für die jeweiligen Sortiervorrichtungen muss vom Bedienenden mittels Handbedienung erfolgen. Soll die Prüfung bzw. Sortierung des Prüflings selbst- tätigdurchdas vorhandene Prüfgerät durchgeführt werden, so ist es erforderlich, den Sendeimpuls und das von dem Ende des Prüflings reflektierte Endecho durch eine Zusatzeinrichtung fUr die Fehlerauswertung von einem Fehlerimpuls zu unterscheiden, da eine Unterscheidung zwischen Anfangs- oder Endechoimpuls und einem eventuellen Fehlerimpuls durch das Impulsecho-Prüfgerät nicht möglich ist. Wie die Praxis ergeben hat, unterscheidet sich der Sende- bzw.
Endechoimpuls in den meisten Fällen dadurch von einem Fehlerecho, dass seine Amplitude wesentlich grösser ist. Es sind auch bereits Zusatzanordnungen zur Unterdruckung des Anfangs- bzw. Endechos bei der Prüfung mit ähnlichen Impulsecho-Prüfgeräten bekannt, die derart wirken, dass der Empfangsverstärker im Zeitpunkt der Aussendung des Sendeimpulses und des Empfanges des Endechoimpulses unempfindlich gemacht ist oder dass der Empfänger nur in dem Zeitintervall eingeschaltet ist, in dem eine Auswertung erfolgen soll. Dieses auszuwertende Zeitintervall wird entsprechend der Länge des PrUflings oder eines Teiles derselben individuell an einer Verzögerungseinrichtung, die nach Aussenden des Messimpulses den empfindlichen Empfang zeitverzögert abschaltet, eingestellt.
Esist weiterhin bekannt, den Empfangsverstärker verzögert einzuschalten, wobei der verzögerte Einschaltvorgang durch den Sendeimpuls ausgelöst wird, während nach einer bestimmten vorgewählten Zeit der Verstärker wieder abgeschaltet wird und die nächste Einschaltung erst wieder nach Aussendung eines neuen Sendeimpulses erfolgt. Den bekannten Verfahren haftet jedoch der Nachteil an, dass durch die Wahl eines begrenzten Auswertungszeitraumes nur ein begrenzter Bereich im Prüfling geprüft wird ; erst durch mehrere PrUfvorgänge, wobei der Prufbereich jeweils verschoben wird, kann das ganze Werkstück geprüft
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werden. Stellt man diesen Auswertungszeitraum so ein, dass er kurz vor dem Eintreffen des Endechos abläuft, so ist es möglich. eine Serie Prüflinge gleicher Länge bzw.
Dicke und gleicher Schallausbreitungsgeschwindigkeit bei selbsttätiger Auswertung der Fehlerechos über ihre gesamte Länge bzw. Dicke zu
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so wird der, vor Ablauf des Auswertezeitraumes eintreffende Endechoimpuls dieses Pur (flings als grosses Fehlerecho registriert.
Derartige Einrichtungen lassen sich zur selbsttätigen Auswertung der PrUfergebnisse, beispielsweise zur automatischen Sortierung der Prüflinge nach der örtlichen Lage der Fehlerstellen nur anwenden, wenn die Länge bzw. Dicke der Serie von PrUflingen und somit das Eintreffen des Endechoimpulses am Verstärkereingang gleich ist und der Auswertezeitraum mit der Länge bzw. Dicke abgestimmt gewählt ist. Diese Verfahren sind jedoch nicht mehr anwendbar, wenn die Länge bzw. Dicke der Prüflinge einer Serie verschieden ist und somit unterschiedliche Zeitdifferenzen zwischen Sende- und Endechoimpulsen gegeben sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung mittels Ultra- schallnachdem Impulsecho-Verfahren zu entwickeln, die eine serienmässige selbsttätige Auswertung bzw.
Sortierung von unterschiedlich langen bzw. dicken Pruflingen oder mit unterschiedlichem Schallausbrei- tungswertnachderenFehlerbehaftung ermöglichen soll. Als Schaltkriterium für die Steuerung des Sortiermechanismus sollen dabei die Fehlerechos verwendet werden. Damit der Sende- bzw. Endechoimpuls nicht mit zur Auswertung gelangt und so einen Fehler vortäuscht, muss eine Unterdruckung dieser Impulse erfolgen.
Erfindungsgemäss besteht die Einrichtung aus einem, durch einen Taktgeber od. dgl. gesteuerten Sender, der in den Prufling nacheinander zwei Ultraschallimpulse abgibt, einem an den Prufling angekoppelten Empfänger, der mittels eines automatischen Umschalters und eines Reglers beim ersten Schallimpuls so schwach gesteuert ist, dass er nur den Sende- und Endechoimpuls empfangen kann, wogegen er beim zweiten Schallimpuls voll empfindlich gesteuert ist, einem elektrischen Zeitmessgerät, das beim ersten Im- puls die Länge des Zeitintervalls zwischen Sende- und Endechoimpuls ermittelt und in Form eines elektrischen Wertes, z. B. als Ladung eines Kondensators, speichert und dazu dient,
den beim zweiten Schallimpuls voll empfindlich gesteuerten Empfänger kurz vor Ablauf des ermittelten Zeitintervalls abzuschalten, derart, dass nur ein innerhalb dieses Zeitintervalls eintreffendes Fehlerecho empfangen werden kann, und einer an sich bekannten Schaltanordnung zur Steuerung eines Sortiermechanismus in Abhängigkeit vom Eintreffen eines Fehlerechos.
Als weiterer Ausbau der erfindungsgemässen Einrichtung ist ein Zeitschaltgerät vorgesehen, welches der Steuerteil des Sortiermechanismus in mehreren Zeitabschnitten des Prüfzeitintervalls umschaltet, so dass je nach Laufzeit des Fehlerechos eine Trennung der Prüflinge nach mehreren Sorten, wie z. B."Fehler am Anfang" ;"Fehler in der Mitte" ;"Fehler am Ende" oder "fehlerfrei" möglich ist.
An Hand von zwei Figuren sei der Erfindungsgegenstand näher beschrieben. Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild der erfindungsgemässen Einrichtung und Fig. 2 dient zur Erläuterung der auftretenden Zeiten bzw. Zeitabschnitte.
Ein Taktgeber TG erzeugt periodisch, u. zw. jeweils im Zeitpunkt tos einen Stromimpuls und steuert mit diesem Impuls einen Sender S zur magnetostriktiven Erregung eines Schallimpulses innerhalb des Prüflinge P. Durch den ersten Impuls des Taktgebers TG wird ferner der Empfänger E übereine Verzögerungsstufe V zur Zeit 1i mittels des Schalters Sch eingeschaltet. Über den Umschalter US, der jeweils in der Zeit zwischen zwei Impulsen des Taktgebers umschaltet, wird die Eingangsempfindlichkeit des Empfangsverstärkers über den Regler R umgeschaltet, u. zw. so, dass nach
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den ersten Impuls des Taktgebers TG Uber den Umschalter US eingeschaltet wurde, und schaltet dieses aus.
Die Wirkungsweise des Zeitmessgerätes ist folgende : Ein definiert aufgeladener Kondensator wird durch Impulse eines freischwingenden Multivibrators linear entladen. Der freischwingende Multivibrator wird durch den Sendeimpuls gestartet und durch den Rückwandechoimpuls gestoppt. Die noch an dem Kondensator verbliebene Spannung stellt einen reziproken Messwert fUr die Grösse des Zeitintervalles dar.
Dieser Messwert wird auf das Zeitmessgerät Z2 gegeben.
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Der zweite vom Taktgeber TG abgegebene Impuls erzeugt über den Sender S einen weiteren Schallstoss im Prüfling P. Ferner wird wieder über die Verzögerungsstufe V der Empfänger E zur Zeit t, eingeschaltet. Der zweite Impuls steuert jedoch über den Regler R den Empfängerverstärker E auf volle Empfindlichkeit und schaltet über den Umschalter US das Zeitmessgerät Z, ein.
Dieses Zeitmessgerät Z2 arbeitet ebenfalls nach dem Prinzip der Kondensatorentladung. Ein mit gleicher Ladung aufgeladener Kondensator wird durch einen Multivibrator, der ebenfalls mit dem Sendeimpuls gestartet wird, entladen. Bei Kompensationsschaltung der am Kondensator des Zeitmessgerätes Zi noch verbliebenen Spannung mit der des Zeitmessgerätes Z2 über einen das Verhältnis T/T-tx beinhaltenden Spannungsteiler kann im Moment der Spannungsgleichheit ein darauf ansprechender Schaltvorgang den Empfangsverstärker abschalten. tx bedeutet eine geringe Zeitspanne, die erforderlich ist, um den Zeitbedarf für das Wirksamwerden des Schalt-bzw. Regelvorganges zu berücksichtigen.
Während des Zeitintervalls von tl bis zum Ende der Zeitspanne T-tx ist der Empfänger auf volle Empfindlichkeit gesteuert und empfängt die vorhandenen Fehlerimpulse, die über entsprechende Relaisketten RK den Steuerteil einer automatischen Sortiervorrichtung steuern. Um auch Fehler, die in der Grössenanordnung eines Endechos liegen und eventuell durch Vortäuschung eines Endechoimpulses in bezug auf die Zeit T zu Fehlmessungen führen können, als solche aufzudecken, wird vorteilhaft der Prüfling von beiden Seiten gemessen und die beiden zugehörigen Zeiten auf Übereinstimmung verglichen.
Eine Nichtübereinstimmung dieser Zeiten lässt somit erkennen, dass in dem Material ein Fehler erheblicher Grösse vorhanden ist.
Der Steuerteil wird mittels eines Zeitschaltgerätes in drei Zeitabschnitte des Prüfzeitintervalls. d. h. also von tlbisT-tx dreimal umgeschaltet, so dass je nach der Laufzeit eines Fenlerechos eine Trennung der Prüflinge nach Lage des Fehlers z. "Fehler am Anfang" ;"Fehler in der Mitte" ;"Fehler am Ende" oder"fehlerfrei", wenn kein Fehlerecho vorlag, erfolgt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur automatischen Aussortierung von fehlerbehafteten Prüflinge unterschiedlicher
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geschaltet wird, gekennzeichnet durch einen, durch einen Taktgeber (TG) od. dgl. gesteuerten Sender (S), der in den Prüfling (P) nacheinander zwei Ultraschallimpulse abgibt, einen an den Prüfling angekoppelten Empfänger (E), der mittels eines automatischen Umschalters (US) und eines Reglers (R) beim ersten Schallimpuls so schwach gesteuert ist, dass er nur den Sende- und Endechoimpuls empfangen kann, wogegen er beim zweiten Schallimpuls voll empfindlich gesteuert ist, ein elektrisches Zeitmessgerät (Zl'Z2)'das beim ersten Impuls die Länge des Zeitintervalls zwischen Sende- und Endechoimpuls ermittelt und in Form eines elektrischen Wertes, z.
B. als Ladung eines Kondensators, speichert und dazu dient, den beim zweiten Schallimpuls voll empfindlich gesteuerten Empfänger kurz vor Ablauf des ermittelten Zeitintervalls abzuschalten, derart, dass nur ein innerhalb dieses Zeitintervalls eintreffendes Fehlerecho empfangen werden kann, und eine an sich bekannte Schaltanordnung zur Steuerung eines Sortiermechanismus in Abhängigkeit vom Eintreffen eines Fehlerechos.