DD247283A1 - Anordnung zur magnetischen pruefung der oberflaeche ferromagnetischer werkstuecke - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur automatischen Pruefung prismatischer und rotationssymmetrischer ferromagnetischer Werkstuecke auf Materialfehler im Oberflaechenbereich. Dies wird dadurch erreicht, dass eine magnetische Pruefvorrichtung mit verschiedenen elektronischen Schaltungen, Auswertegeraeten und einer Beschickungs- und Entnahmeeinrichtung so gekoppelt wird, dass wahlweise ein manueller, mechanisierter und automatisierter Pruefvorgang realisiert werden kann. Figur

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur automatischen Prüfung prismatischer und rotationssymmetrischerferromagnetischer Werkstücke auf Materialfehler im Oberflächenbereich für den Einsatz bei manuellen, mechanischen und automatischen Prüfverfahren. Die Prüfung kann dabei unmittelbar in der Bearbeitungsmaschine (z. B. Drehmaschine, Fräsmaschine) erfolgen. Die Bearbeitungsmaschine hat dabei die Aufgabe, die Führung der Prüfvorrichtung parallel zu den Werkstückkonturen zu gewährleisten.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind elektromagnetische Anlagen zur automatischen Prüfung kaltgewalzter Bleche bekannt, die an einer Blechseite eine Vorrichtung zum Magnetisieren des zu prüfenden Bleches und an der anderen Blechseite parallel zur Blechoberfläche angeordnete rotierende Sensoren zur Umformung der Defektstreugleichfelder in elektrische Signale enthalten (DE-AS 2220950).

Nachteil ist hierbei, daß auf dieser Vorrichtung nur Bleche geprüft werden können (Einzweckprüfvorrichtung) und die dafür notwendigen, aufwendigen Vorrichtungen.

Weiterhin bekannt sind Einrichtungen zur zerstörungsfreien Werkstoffprüfung, bei denen eine Geberanordnung von einer Führungseinrichtung entlang einem ortsfest rotierenden langgestreckten Prüfgut (z. B. Rohre) geführt wird, um dieses in schraubenförmigen Bahnen abzutasten. Zur Realisierung des Prüfvorganges sind umfangreiche Zusatzeinrichtungen (z. B.

Drehvorrichtung für das Prüfgut, Führungseinrichtung für das Aufnehmersystem) erforderlich (OS-DE 3209006).

In der DE-Auslegungsschrift 2037787 ist eine Anordnung zur gleichzeitigen zerstörungsfreien Prüfung metallischer Rohre auf Längs-und Querfehler beschrieben.

Für die Realisierung der Zweikoordinatenrelativbewegung zwischen Werkstück und Prüfeinrichtung wird eine Einrichtung verwendet, die das Rohr in eine Rotationsbewegung um die eigene Achse versetzt. Dabei gleitet ein Wagen, der mit Sensoren bestückt ist, die ihrerseits wiederum eine oszillierende Bewegung ausführen, an einem Führungssystem am Rohr entlang. Der gemeinsame Nachteil aller bisher aufgeführten Erfindungsbeschreibungen besteht darin, daß zusätzliche und aufwendige Vorrichtungen benötigt werden, die dem technologischen Prozeß zuzuordnen sind und zusätzlichen Kostenaufwand für die Bereitstellung der Anlagen und die Realisierung des Prüfprozesses verursachen. Die Führung der Prüfvorrichtung wird dabei manuell oder durch aufwendige Führungssysteme realisiert.

Die Erfindung AS-DE 1648517 bezieht sich auf ein Verfahren zur Erfassung von Oberflächenfehlern z.B. bei Knüppeln, Rohren oder ähnlichen einen nicht kreisförmigen Querschnitt aufweisenden Werkstücken, die durch einen in Achsrichtung fließenden Strom magnetisiert und der an Rissen auftretende Streufluß meßtechnisch erfaßt wird und z. B. durch ein an der Werkstückoberfläche vorbeilaufendes Band gespeichert und einer Meßeinrichtung zugeführt wird.

Nachteilig hierbei ist der große Strom von 1000-2 500 A, der zur Magnetisierung des Werkstückes bereitgestellt werden muß und damit wesentlich zu den Anlage- und Betriebskosten beiträgt und der Aufwand für die Registrierung und Auswertung des auf Magnetband registrierten Meßfehlers.

In der DD-PS 95469 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem ein Rohr über eine große Erregerspule aufmagnetisiert und über entsprechende Meßspulen abgetastet wird. Nachteilig sind hierbei die schweren und stromintensiven Prüfvorrichtungen, die eine Automatisierung des Prüfprozesses wesentlich erschweren. Bei den genannten Erfindungsbeschreibungen, außer bei der DE-AS 2220950, handelt es sich um manuelle und mechanisierte Prüfverfahren, die keinen geschlossenen Materialkreislauf (Beschickung, Bearbeitung, Prüfung und Entnahme einschließlich Sortierung) haben und damit subjektiven Einflußfaktoren (Fehlererkennung, Fehlerbeurteilung und Einleitung entsprechender Maßnahmen) unterworfen sind.

Die Einordnung in automatisierte, bedienarme Fertigungsabläufe ist bei den genannten Erfindungsbeschreibungen mit zusätzlichen Aufwendungen verbunden.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist, Nachteile und Unzulässigkeiten bekannter Lösungen abzustellen, so insbesondere den gerätetechnischen Aufwand zu verringern, bereits vorhandene Bearbeitungsmaschinen einschließlich ihrer Steuerung für den Prüfvorgang auszunutzen und den subjektiven Einflußfaktor im technologischen Prozeß zu verringern.

Es ist eine magnetische Prüfanordnung zu schaffen, um damit vor, zwischen oder nach der Bearbeitung regelmäßig oder unregelmäßig geformter rotationssymmetrischer und prismatischer Werkstücke eine manuelle, mechanisierte oder automatisierte Prüfung der Werkstückoberfläche vorzunehmen, ohne daß außerdem elektrischen Prüfsystem zusätzliche mechanische und aufwendige elektrische Prüfvorrichtungen erforderlich sind.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu entwickeln, mit der rotationssymmetfische und prismatische Werkstücke auf in der Oberfläche bzw. dicht unter der Oberfläche vorhandene Materialfehler geprüft werden können. Dies wird dadurch erreicht, daß eine spezielle Prüfanordnung in der Bearbeitungsmaschine so installiert wird, daß eine Zweikoordinatenrelativbewegung parallel zur Oberfläche des Werkstückes manuell, mechanisiert oder automatisch gesteuert erfolgt. Insbesondere soll die Führung der Prüfvorrichtung durch das automatische Steuerungssystem der Maschine erfolgen. Dabei wird die Prüfvorrichtung durch den Werkzeugträger fixiert.

Die Auswertung der dabei entstehenden Fehlerspannung kann dann ebenfalls manuell, mechanisiert oder automatisiert erfolgen. '

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt den Aufbau der erfindungsgemäßen Anordnung zur Oberflächenprüfung am Beispiel eines rotationssymmetrischen unregelmäßig geformten Werkstückes 1 (Drehteil einer Rollenkrone für Rollenbohrwerkzeuge der Tiefbohrtechnik). Das zu prüfende Werkstück 1 wird über die Spannvorrichtung der Bearbeitungsmaschine 2 gleichförmig mit der Winkelgeschwindigkeit ω gedreht und dabei durch die Prüfvorrichtung 4 (die z. B. anstelle eines Werkzeuges im Werkzeugträger 12 unter Verwendung des Spannansatzes ζ-fixiert wurde) abgetastet. Passiert dabei ein durch einen Materialfehler hervorgerufener veränderter magnetischer Widerstand die Prüfvorrichtung 4, wird durch Veränderung des Magnetflusses in der Prüfspule eine Spannung U induziert, die über den Verstärker 5 dem wahlweise angeordneten Zeigerinstrument 6, dem Oszillograf 7 oder dem schreibenden Instrument 8 zugeführt werden kann. Die Auswertesysteme 6,7 und 8 stellen einige Möglichkeiten für manuell auszuwertende Anzeigesysteme dar, wobei die Fehlererkennung, die Fehlerbewertung und die Aussonderung des defekten Werkstückes manuell erfolgen müssen.

Das Zeigerinstrument 6 und der Oszillograf 7 bedürfen dabei der ständigen Beobachtung, während das schreibende Meßgerät nur in bestimmten Zeitabschnitten ausgewertet werden muß.

Durch Einführung eines elektronischen Signalauswertungssystems 9, das bei Überschreitung eines bestimmten durch einen Fehler im Werkstückihervorgerufenen Signals ausgelöst wird und ein entsprechendes optisches oder akustisches Fehleranzeigesystem 10 ansteuert, läßt sich eine eindeutige Zuordnung in fehlerfreie bzw. fehlerbehaftete Werkstücke 1 vornehmen. Der manuelle Anteil am Prüfverfahren wird dadurch reduziert und beschränkt sich beispielsweise auf die Aussonderung des fehlerbehafteten Werkstückes. In der bedienarmen Produktion mit vollständig automatisch ablaufenden Bearbeitungszyklen unter Verwendung von Einrichtungen für eine automatische Beschickung und Entnahme (z. B. Industrieroboter), läßt sich ein vollständiger Beschickungs-, Bearbeitungs-, Prüf- und Aussonderungszyklus fehlerbehafteter . Teile organisieren und damit kann der manuelle Arbeitsaufwand minimiert werden. Das im elektronischen Signalauswertungssystem 9 erzeugte Signal bewirkt durch die Einrichtung für Beschickung und Entnahme 11 eine Aussonderung des fehlerbehafteten Werkstückes.

Für die Erzielung besonderer Effekte, beispielsweise zur Verbesserung der Möglichkeiten für die gleichzeitige Quer- und Längsrißprüfung, können mehrere Prüfvorrichtungen 4 eingesetzt werden

Durch die Erfindung werden folgende Vorteile erzielt:

1. Manuelle, mechanisierte oder automatisierte Werkstückoberflächenprüfung beliebiger geformter rotationssymmetrischer und prismatischer Werkstücke auf Materialfehler.

2. Wenig aufwendige mechanische Vorrichtungen und geringer schaltungstechnischer Aufwand.

An konventionellen und automatischen Bearbeitungsmaschinen ohne wesentlichen Aufwand nachrüstbar.

Nutzung bereits vorhandener Steuerungssysteme zur Führung der Prüfvorrichtung nach den komplizierten geometrischen Werkstückkonturen.

3. Einordnung in die verschiedenen Arbeitsstufen des technologischen Prozesses ohne Unterbrechung der Bearbeitung.

4. Einsparung von Arbeitszeit und Maschinenkapazität durch frühzeitige Fehlererkennung und Aussonderung.

5. Wahlweise Einordnung vor, zwischen oder nach der Bearbeitung in vorhandenen technologischen Prozessen. . .

6. Geringer Kostenaufwand bei der Bereitstellung und Montage des Systems.

7. Das Verfahren eignet sich insbesondere für die Prüfung der Werkstücke bei automatisierten Fertigungsverfahren, da der Arbeitsgang Prüfen voll automatisiert werden kann und sich in den Fertigungsablauf einordnet.

8. Bei der Prüfanordnung handelt es sich um ein objektives Prüfverfahren, das von subjektiven Einflüssen weitgehend unabhängig ist.

9. Durch die nahezu punktförmige Oberflächenprüfung werden durch magnetische Unsymmetrien des Werkstückes oder der Spannvorrichtung hervorgerufene Störeinflüsse weitgehend unterdrückt.

10. Die Prüfanordnung kann entsprechend den Bedingungen wahlweise als manuelles, mechanisiertes oder automatisiertes Prüfverfahren angewendet werden.

Claims (4)

1. Erfindungsanspruch:

   1. Anordnung zur magnetischen Prüfung der Oberfläche ferromagnetischer Werkstücke 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine magnetische Prüfvorrichtung (4) mit nachfolgenden Auswerteeinrichtungen (5-10) und einer Beschickungseinrichtung (11) so angeordnet werden, daß manuelle, mechanisierte und automatisierte Prüfungen von Werkstücken realisiert werden können.
2. 2. Prüfanordnung nach Pkt. 1, dadurch gekennzeichnet, daß regelmäßig und unregelmäßig geformte prismatische und rotationssymmetrische Werkstücke gleich in der Bearbeitungsmaschine vor, zwischen oder nach der Bearbeitung geprüft werden können.
3. 3. Prüfanordnung nach Pkt. 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei automatisierter Teilefertigung die Prüfung und Aussonderung fehlerbehafteter Werkstücke in das Bearbeitungsprogramm integriert ist, und die magnetische Prüfvorrichtung durch den Werkzeugträger (12) aufgenommen werden kann.
4. 4. Prüfanordnung nach Pkt. 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfvorrichtung 4 mehrfach vorhanden sein kann.