DD247283A1

DD247283A1 - ARRANGEMENT FOR MAGNETIC TESTING OF THE SURFACE OF FERROMAGNETIC WORKPIECES

Info

Publication number: DD247283A1
Application number: DD28766686A
Authority: DD
Inventors: Wolfgang Schulze; Ruediger Floegel; Hellmut Jaeger; Gerd Wenzel; Werner Krueger
Original assignee: Zentr Reparatur U Ausruestungs
Priority date: 1986-03-07
Filing date: 1986-03-07
Publication date: 1987-07-01

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. FigurThe invention relates to an arrangement for the automatic examination of prismatic and rotationally symmetrical ferromagnetic workpieces for material defects in the surface area. This is achieved by coupling a magnetic test device with various electronic circuits, evaluation devices and a loading and unloading device in such a way that optionally a manual, mechanized and automated test procedure can be realized. figure

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing

Field of application of the invention

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.The invention relates to an arrangement for the automatic testing of prismatic and rotationally symmetrical ferromagnetic workpieces for material defects in the surface region for use in manual, mechanical and automatic test methods. The test can be carried out directly in the processing machine (eg lathe, milling machine). The processing machine has the task of ensuring the guidance of the testing device parallel to the workpiece contours.

Characteristic of the known technical solutions

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).Electromagnetic systems for the automatic testing of cold-rolled sheets are known which comprise on one sheet side a device for magnetizing the sheet to be tested and on the other sheet side parallel to the sheet surface arranged rotating sensors for forming the defect scattering fields into electrical signals (DE-AS 2220950).

Nachteil ist hierbei, daß auf dieser Vorrichtung nur Bleche geprüft werden können (Einzweckprüfvorrichtung) und die dafür notwendigen, aufwendigen Vorrichtungen.Disadvantage here is that only sheets can be tested on this device (Einzweckprüfvorrichtung) and the necessary, expensive devices.

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.Also known are devices for nondestructive material testing, in which a sensor arrangement is guided by a guide device along a stationary, rotating elongate test material (eg tubes) in order to scan it in helical paths. For the realization of the testing process, extensive ancillary equipment (eg

Drehvorrichtung für das Prüfgut, Führungseinrichtung für das Aufnehmersystem) erforderlich (OS-DE 3209006).Turning device for the test material, guide device for the pickup system) required (OS-DE 3209006).

In der DE-Auslegungsschrift 2037787 ist eine Anordnung zur gleichzeitigen zerstörungsfreien Prüfung metallischer Rohre auf Längs-und Querfehler beschrieben.In DE-Design 2037787 an arrangement for the simultaneous non-destructive testing of metallic tubes on longitudinal and transverse defects is described.

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.For the realization of the two-coordinate relative movement between the workpiece and the test device, a device is used which sets the tube in a rotational movement about its own axis. In this case, slides a carriage that is equipped with sensors that in turn perform an oscillating motion, along a guide system along the pipe. The common disadvantage of all inventions described so far is that additional and expensive devices are required, which are attributable to the technological process and cause additional costs for the provision of equipment and the realization of the test process. The leadership of the tester is realized manually or by complex management systems.

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.The invention AS-DE 1648517 relates to a method for detecting surface defects, e.g. in billets, tubes or similar a non-circular cross-section having workpieces magnetized by a current flowing in the axial direction and the leakage flux occurring at cracks is detected by measurement and z. B. stored by a passing past the workpiece surface tape and a measuring device is supplied.

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.The disadvantage here is the large current of 1000-2 500 A, which must be provided to magnetize the workpiece and thus contributes significantly to the investment and operating costs and the cost of registration and evaluation of registered on magnetic tape measurement error.

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.In DD-PS 95469 a method is described in which a tube is magnetized via a large field coil and scanned via corresponding measuring coils. The disadvantage here are the heavy and power-intensive testing devices that make automation of the testing process much more difficult. In the described invention descriptions, except in DE-AS 2220950, there are manual and mechanized test methods that have no closed material cycle (loading, processing, testing and removal including sorting) and thus subjective factors influencing (error detection, error assessment and initiation of appropriate measures ) are subjected.

Die Einordnung in automatisierte, bedienarme Fertigungsabläufe ist bei den genannten Erfindungsbeschreibungen mit zusätzlichen Aufwendungen verbunden.The classification in automated, low-service manufacturing processes is associated with the aforementioned invention descriptions with additional expenses.

Object of the invention

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.The aim of the invention is to remedy the disadvantages and inadmissibility of known solutions, in particular to reduce the technical equipment effort to exploit existing machine tools including their control for the testing process and to reduce the subjective influence factor in the technological process.

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.It is to provide a magnetic test arrangement in order before, between or after machining regularly or irregularly shaped rotationally symmetric and prismatic workpieces to perform a manual, mechanized or automated inspection of the workpiece surface, without also electrical test system additional mechanical and expensive electrical testing devices are required.

Explanation of the essence of the invention

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.The object of the invention is to develop an arrangement with which rotationally symmetrical and prismatic workpieces can be tested for material defects present in the surface or just below the surface. This is achieved by installing a special test arrangement in the processing machine so that a two-coordinate relative movement parallel to the surface of the workpiece is done manually, mechanized or automatically controlled. In particular, the leadership of the testing device should be done by the automatic control system of the machine. The test device is fixed by the tool carrier.

Die Auswertung der dabei entstehenden Fehlerspannung kann dann ebenfalls manuell, mechanisiert oder automatisiert erfolgen. 'The evaluation of the resulting error voltage can then also be done manually, mechanized or automated. '

embodiment

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.The invention will be explained below with reference to an exemplary embodiment. The drawing shows the structure of the arrangement according to the invention for surface inspection on the example of a rotationally symmetrical irregularly shaped workpiece 1 (rotating part of a roller crown for roller drilling tools deep drilling). The workpiece 1 to be tested is uniformly rotated at the angular velocity ω via the clamping device of the processing machine 2 and thereby scanned by the testing device 4 (which has been ζ-fixed in place, for example, instead of a tool in the tool carrier 12 using the clamping projection). If an altered magnetic resistance caused by a material defect passes through the test apparatus 4, a voltage U is induced by changing the magnetic flux in the test coil, which voltage can be supplied via the amplifier 5 to the optionally arranged pointer instrument 6, the oscilloscope 7 or the writing instrument 8. The evaluation systems 6, 7 and 8 represent a few possibilities for manually evaluating display systems, wherein the error detection, the error evaluation and the rejection of the defective workpiece must be done manually.

Das Zeigerinstrument 6 und der Oszillograf 7 bedürfen dabei der ständigen Beobachtung, während das schreibende Meßgerät nur in bestimmten Zeitabschnitten ausgewertet werden muß.The pointer instrument 6 and the oscilloscope 7 require constant observation, while the writing instrument must be evaluated only in certain periods.

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.By introducing an electronic signal evaluation system 9, which is triggered when exceeding a certain signal caused by an error in the workpiece and activates a corresponding visual or audible fault indication system 10, an unambiguous assignment into faultless or faulty workpieces 1 can be made. The manual portion of the test method is thereby reduced and limited, for example, to the rejection of the faulty workpiece. In low-maintenance production with fully automatic processing cycles using automatic loading and unloading equipment (e.g., industrial robots), a complete loading, processing, testing and disposal cycle becomes more error prone. Organize parts and thus the manual work can be minimized. The signal generated in the electronic signal evaluation system 9 effected by the means for loading and unloading 11 a rejection of the faulty workpiece.

Für die Erzielung besonderer Effekte, beispielsweise zur Verbesserung der Möglichkeiten für die gleichzeitige Quer- und Längsrißprüfung, können mehrere Prüfvorrichtungen 4 eingesetzt werdenTo achieve special effects, for example to improve the possibilities for the simultaneous transverse and longitudinal crack test, several test devices 4 can be used

Durch die Erfindung werden folgende Vorteile erzielt: The invention provides the following advantages:

1. Manuelle, mechanisierte oder automatisierte Werkstückoberflächenprüfung beliebiger geformter rotationssymmetrischer und prismatischer Werkstücke auf Materialfehler.1. Manual, mechanized or automated workpiece surface testing of any shaped rotationally symmetric and prismatic workpieces for material defects.

2. Wenig aufwendige mechanische Vorrichtungen und geringer schaltungstechnischer Aufwand.2. Little expensive mechanical devices and low circuit complexity.

An konventionellen und automatischen Bearbeitungsmaschinen ohne wesentlichen Aufwand nachrüstbar.Can be retrofitted to conventional and automatic processing machines without significant effort.

Nutzung bereits vorhandener Steuerungssysteme zur Führung der Prüfvorrichtung nach den komplizierten geometrischen Werkstückkonturen.Use of already existing control systems for guiding the testing device according to the complicated geometrical workpiece contours.

3. Einordnung in die verschiedenen Arbeitsstufen des technologischen Prozesses ohne Unterbrechung der Bearbeitung.3. Classification in the various stages of the technological process without interruption of processing.

4. Einsparung von Arbeitszeit und Maschinenkapazität durch frühzeitige Fehlererkennung und Aussonderung.4. Saving of working time and machine capacity through early fault detection and rejection.

5. Wahlweise Einordnung vor, zwischen oder nach der Bearbeitung in vorhandenen technologischen Prozessen. . .5. Optionally arranged before, between or after processing in existing technological processes. , ,

6. Geringer Kostenaufwand bei der Bereitstellung und Montage des Systems.6. Low cost of deployment and installation of the system.

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.7. The method is particularly suitable for the inspection of workpieces in automated manufacturing processes, since the inspection procedure can be fully automated and is integrated into the production process.

8. Bei der Prüfanordnung handelt es sich um ein objektives Prüfverfahren, das von subjektiven Einflüssen weitgehend unabhängig ist.8. The test arrangement is an objective test procedure that is largely independent of subjective influences.

9. Durch die nahezu punktförmige Oberflächenprüfung werden durch magnetische Unsymmetrien des Werkstückes oder der Spannvorrichtung hervorgerufene Störeinflüsse weitgehend unterdrückt.9. Due to the almost punctiform surface inspection caused by magnetic imbalances of the workpiece or the jig disturbing influences are largely suppressed.

10. Die Prüfanordnung kann entsprechend den Bedingungen wahlweise als manuelles, mechanisiertes oder automatisiertes Prüfverfahren angewendet werden.10. The test arrangement can be used as a manual, mechanized or automated test method according to the conditions.

Claims

Invention claim:

1. Arrangement for magnetic testing of the surface of ferromagnetic workpieces 1, characterized in that a magnetic test device (4) with subsequent evaluation devices (5-10) and a loading device (11) are arranged so that manual, mechanized and automated testing of workpieces realized can be.

2. Test arrangement according to item 1, characterized in that regularly and irregularly shaped prismatic and rotationally symmetrical workpieces can be checked in the same machine before, between or after processing.

3. Test arrangement according to item 1, characterized in that in automated parts production, the examination and rejection of faulty workpieces is integrated into the machining program, and the magnetic testing device can be received by the tool carrier (12).

4. test arrangement according to item 1, characterized in that the test device 4 may be present more than once.