DE102005050095B3 - Verfahren und Vorrichtung zur Prüfung der Oberfläche eines rotationssymmetrischen Werkstücks - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung der Oberfläche (2) eines rotationssymmetrischen Werkstücks (1) mit folgenden Schritten: DOLLAR A Rotieren des in eine Flüssigkeit untergetauchten Werkstücks (1) um eine Rotationsachse (R), DOLLAR A Prüfung auf Abweichungen (3) von einer Geometrie der Oberfläche (2) des Werkstücks (1) mit einer auf die Rotationsachse (R) gerichteten ersten Ultraschall-Sende-/Empfangseinrichtung (5) und DOLLAR A Prüfung auf von der Oberfläche (2) ins Innere des Werkstücks (1) sich erstreckende Fehler (4) mit zumindest einer tangential auf die Oberfläche (2) gerichteten zweiten Ultraschall-Sende-/Empfangseinrichtung (6).

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Prüfung der Oberfläche eines rotationssymmetrischen Werkstücks.
  • Nach dem Stand der Technik wird die Oberfläche rotationssymmetrischer Werkstücke, beispielsweise von Kolbenstangen zur Herstellung von Stoßdämpfern und dgl., auf Fehler geprüft. Nach einem ersten Verfahren erfolgt zunächst eine Wirbelstromprüfung. Damit werden oberflächliche Fehler erfasst, welche größer als 50 μm sind. Die geprüften Werkstücke werden anschließend einer Sichtprüfung unterzogen. Zur Durchführung einer zuverlässigen Sichtprüfung ist geschultes Personal erforderlich. Auch wenn die Sichtprüfung von geschultem Personal durchgeführt wird, kann ein Fehler übersehen werden.
  • Des Weiteren wird zur Prüfung der Oberfläche von Werkstücken ein so genanntes Magnetpulver- bzw. Fluxprüfungsverfahren durchgeführt. Dazu werden die zu prüfenden Werkstücke magnetisiert und mit einem einen Fluoreszenzfarbstoff enthaltenden Eisenpulver in Kontakt gebracht. Das Eisenpulver haftet insbesondere an von der Oberfläche ins Innere des Werkstücks sich erstreckenden Fehlern, beispielsweise Rissen, welche dann wegen des Fluoreszenzfarbstoffs bei einer Sichtprüfung erkennbar sind. Auch in diesem Fall erfordert die Sichtprüfung geschultes und erfahrenes Personal. Dennoch kann es auch dabei dazu kommen, dass ein Fehler übersehen wird.
  • Aus der DE 199 31 350 A1 ist ein Verfahren zur Prüfung der Oberfläche eines rotationssymmetrischen Werkstücks bekannt, bei dem das in eine Flüssigkeit untergetauchte Werkstück um eine Rotationsachse rotiert wird, und bei dem Abweichungen von einer Geometrie der Oberfläche des Werkstücks mit einer auf die Rotationsachse gerichteten Ultraschall-Sende-/Empfangseinrichtung geprüft werden und ferner eine weitere Ultraschall-Sende-/Empfangseinrichtung vorgesehen ist, welche in einem Winkel zur Längsachse auf die Oberfläche des Werkstücks Ultraschallwellen einkoppelt. Das Verfahren wird mit einer stationären Vorrichtung durchgeführt, durch welche das Prüfstück hin- und zurückbewegt sowie gedreht wird.
  • Aus der DE 41 03 808 C2 ist es bekannt, ein rohrförmiges Werkstück zur Riss- und Abmessungsprüfung durch eine Prüfvorrichtung durchlaufen zu lassen.
  • Aus der AT 250060 ist ein Verfahren zum Prüfen der Schweißnaht eines Rohrs bekannt, wobei das Rohr relativ zur Prüfvorrichtung gedreht wird.
  • Aus der DE 103 57 596 B3 ist es bekannt, die Ultraschall-Sende-/Empfangseinrichtung relativ zur Prüfvorrichtung in Transportrichtung der zu prüfenden Werkstücke feststehend anzuordnen.
    •
  • Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es sollen insbesondere ein Verfahren und eine Vorrichtung angegeben werden, mit denen unter Verzicht auf eine Sichtprüfung sicher und zuverlässig Fehler an der Oberfläche und/oder oberflächennahe Fehler bei rotationssymmetrischen Werkstücken aufgefunden werden können. Das Verfahren soll mit einer besonders kompakt aufgebauten Vorrichtung durchführbar sein.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 12 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 11 und 13 bis 22.
  • Nach Maßgabe der Erfindung ist ein Verfahren zur Prüfung der Oberfläche eines rotationssymmetrischen Werkstücks mit folgenden Schritten vorgesehen:
    Rotieren des in eine Flüssigkeit untergetauchten Werkstücks um eine Rotationsachse,
    Prüfung auf Abweichungen von einer Geometrie der Oberfläche des Werkstücks mit einer auf die Rotationsachse gerichteten ersten Ultraschall-Sende-/Empfangseinrichtung und
    Prüfung auf von der Oberfläche ins Innere des Werkstücks sich erstreckende Fehler mit zumindest einer zur Einkopplung von entlang der Oberfläche laufenden Ultraschallwellen tangential auf die Oberfläche gerichteten zweiten Ultraschall-Sende-/Empfangseinrichtung, wobei die erste und die zweite Ultraschall-Sende-/Empfangseinrichtung auf einem Schlitten parallel zur Rotationsachse entlang der Oberfläche bewegt werden.
  • Unter dem Begriff "Abweichungen von einer Geometrie der Oberfläche" wird insbesondere eine Abweichung von einer rotationssymmetrischen Geometrie des Werkstücks verstanden. Es handelt sich dabei insbesondere um von einer kreisförmigen Geometrie abweichende Abflachungen, Dellen oder Erhebungen.
  • Unter dem Begriff "von der Oberfläche ins Innere des Werkstücks sich erstreckende Fehler" werden insbesondere Risse, Ausbrüche, Schlackeeinschlüsse und dgl. verstanden.
  • Mit der ersten Ultraschall-Sende-/Empfangseinrichtung wird Ultraschall im Wesentlichen senkrecht zur Rotationsachse in das Werkstück eingekoppelt. Der Ultraschall durchläuft radial das Werkstück und wird an der gegenüberliegenden Seite reflektiert. Sofern das Werkstück die vorgegebene rotationssymmetrische Geometrie aufweist, wird lediglich ein Reflektionssignal mit einer geringen Intensität gemessen. Falls die rotationssymmetrische Geometrie des Werkstücks gestört ist, beispielsweise eine Abflachung aufweist, wird der von der ersten Ultraschall-Sende/Empfangseinrichtung gesendete Ultraschall zu einem erheblichen Teil an der Oberfläche im Bereich des Fehlers, beispielsweise der Abflachung, reflektiert. Eine derartige Abweichung von der rotationssymmetrischen Geometrie ist als vergleichsweise intensives Reflektionssignal erfassbar.
  • Mit der zweiten Ultraschall-Sende/Empfangseinrichtung wird eine entlang der inneren und äußeren Oberfläche des Werkstücks radial umlaufende Oberflächenwelle erzeugt. Sofern im Werkstück kein Fehler enthalten ist, läuft diese Oberflächenwelle um und verliert dabei zunehmend an Intensität. Es ist kein oder nur ein geringes Reflektionssignal beobachtbar. Sofern im Werkstück ein Fehler, beispielsweise ein Riss, enthalten ist, wird die Oberflächenwelle reflektiert und der Fehler ist als vergleichsweise intensives Reflektionssignal mit der zweiten Ultraschall-Sende/Empfangseinrichtung erfassbar.
  • Zur Prüfung lang gestreckter rotationssymmetrischer Werkstükke findet zweckmäßigerweise eine Relativbewegung zwischen der ersten und zweiten Ultraschall-Sende/Empfangseinrichtung und dem Werkstück in einer Richtung parallel zur Rotationsachse des Werkstücks statt. Damit kann die Oberfläche des Werkstücks auf seiner gesamten Länge geprüft werden. Indem die erste und zweite Ultraschall-Sende/Empfangseinrichtung auf einem Schlitten parallel zur Rotationsachse entlang der Oberfläche bewegt werden, muss das Werkstück lediglich rotiert, nicht jedoch relativ zu den Ultraschall-Sende/Empfangseinrichtungen bewegt werden. Das ermöglicht eine besonders kompakte Ausgestaltung einer zur Durchführung des Verfahrens geeigneten Prüfvorrichtung.
  • Das vorgeschlagene Verfahren ist äußerst präzise. Es ist insbesondere dem nach dem Stand der Technik verwendeten Sichtprüfungsverfahren überlegen. Unter Verwendung des vorgeschlagenen Verfahrens kann auf Sichtprüfungsverfahren zur Erfassung oberflächlicher Fehler verzichtet werden.
  • Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist zur Prüfung auf von der Oberfläche ins Innere des Werkstücks sich erstreckende Fehler eine tangential auf die Oberfläche gerichtete dritte Ultraschall-Sende/Empfangseinrichtung vorgesehen. Zweckmäßigerweise senden die zweite und die dritte Ultraschall-Sende/Empfangseinrichtung in paralleler Ausrichtung Ultraschall auf die Oberfläche des Werkstücks. Das ermöglicht mit hoher Zuverlässigkeit das Auffinden insbesondere von dreieckförmigen Fehlern. Derartige Fehler können lediglich beim Vorsehen der zweiten Ultraschall-Sende/Empfangseinrichtung u. U. nicht erfasst werden, wenn sie sich, z. B. nach Art eines Dreiecks, in der Fortpflanzungsrichtung der Oberflächenwelle verbreitern.
  • Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der mit der von der zweiten Ultraschall-Sende/Empfangseinrichtung gesendete Ultraschall in Rotationsrichtung des Werkstücks eingekoppelt und der von der dritten Ultraschall-Sende/Empfangseinrichtung gesendete Ultraschall entgegen der Rotationsrichtung des Werkstücks eingekoppelt wird. Das ermöglicht sicher und zuverlässig insbesondere das Auffinden dreieckförmiger Fehler.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung werden die erste und zweite sowie ggf. die dritte Ultraschall-Sende/Empfangseinrichtung gleichzeitig betrieben. Das ermöglicht eine besonders zeitsparende Prüfung der Werkstücke. Unter Verwendung des vorgeschlagenen Verfahrens können Werkstücke mit einem hohem Durchsatz routinemäßig auf das Vorhandensein von Oberflächenfehlern geprüft werden.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist zur Prüfung von an der Oberfläche radial umlaufenden Fehlern eine vierte Ultraschall-Sende/Empfangseinrichtung vorgesehen, welche auf die Rotationsachse gerichtet und gegenüber einer senkrecht durch die Rotationsachse verlaufenden Radialebene um einen Winkel von 10 bis 30°, vorzugsweise 15 bis 25°, verkippt ist. Damit wird eine axial zur Oberfläche verlaufende Oberflächenwelle erzeugt. Die Intensität dieser Oberflächenwelle nimmt ab, sofern kein Fehler aufgefunden wird. Im Falle des Vorliegens eines oberflächlichen Fehlers, wird diese Oberflächenwelle reflektiert und mittels der vierten Utraschall-Sende/Empfangseinrichtung als Intensitätspeak erfasst. Das Vorsehen der vierten Ultraschall-Sende/Empfangseinrichtung ermöglicht ein Auffinden sämtlicher in der Praxis vorkommender Oberflächenfehler und/oder oberflächennaher Fehler bei rotationssymmetrischen Werkstücken, insbesondere bei Kolbenstangen.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung wird das Werkstück auf zwei parallel ausgerichtete, mit einer dazwischen befindlichen Lücke angeordnete und mit einem Antrieb verbundene Walzen aufgelegt und rotiert. Die Walzen sind dabei in einem Becken aufgenommen, welches mit einer Flüssigkeit, beispielsweise Öl, gefüllt ist, so dass das zu prüfende Werkstück während der Prüfung vollständig in der Flüssigkeit untergetaucht ist. Das vorgeschlagene Rotieren des zu prüfenden Werkstücks durch ein einfaches Auflegen auf zwei parallel in einem Abstand voneinander angeordneter rotierbarerer Walzen, macht das vorgeschlagene Verfahren besonders einfach. Es ist insbesondere nicht erforderlich, aufwändige Greifeinrichtungen vorzusehen, mit denen das zu prüfende Werkstück auf die Walzen aufzusetzen ist. Das zu prüfende Werkstück kann beispielsweise mittels einer Zuführrinne oder einer andersartig einfach ausgestalteten Zuführvorrichtung zugeführt werden.
  • Vorteilhafterweise werden die dritte und ggf. vierte Utraschall-Sende/Empfangseinrichtung auf dem Schlitten parallel zur Rotationsachse entlang der Oberfläche bewegt. Das Werkstück muss lediglich rotiert, nicht jedoch relativ zu den Ultraschall-Sende/Empfangseinrichtungen bewegt werden. Das ermöglicht eine besonders kompakte Ausgestaltung einer zur Durchführung des Verfahrens geeigneten Prüfvorrichtung.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die von der ersten, zweiten, ggf. dritten und ggf. vierten Ultraschall-Sende/Empfangseinrichtung gelieferten Signale mittels eines Computers ausgewertet werden. Dabei können die gelieferten Signale mit zuvor definierten Intensitätsgrenzwerten verglichen werden. Wenn die gemessenen Signale beispielsweise die gespeicherten Intensitätsgrenzwerte überschreiten, kann ein das Auffinden eines Fehlers anzeigendes Signal ausgegeben und ggf. das entsprechende Werkstück automatisch ausgesondert werden.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die zu prüfenden Werkstücke aufeinander folgend automatisch zugeführt und abgeführt werden. Das ermöglicht die Prüfung einer Vielzahl von Werkstücken automatisiert mit einem hohen Durchsatz.
  • Nach weiterer Maßgabe der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Prüfung der Oberfläche eines rotationssymmetrischen Werkstücks vorgesehen, mit
    einer Rotationseinrichtung zum Rotieren des in eine Flüssigkeit untergetauchten Werkstücks um eine Rotationsachse,
    einer auf die Rotationsachse gerichteten ersten Ultraschall-Sende-/Empfangseinrichtung zur Prüfung auf Abweichungen von einer Geometrie der Oberfläche des Werkstücks, und
    einer zur Einkopplung von entlang der Oberfläche laufenden Ultraschallwellen tangential auf die Oberfläche gerichteten zweiten Ultraschall-Sende-/Empfangseinrichtung zur Prüfung auf von der Oberfläche ins Innere des Werkstücks sich erstreckenden Fehlern, wobei die erste und die zweite Ultraschall-Sende-/Empfangseinrichtung auf einem parallel zur Rotationsachse entlang der Oberfläche bewegbaren Schlitten angebracht sind.
  • Wegen der Vorteile und der vorteilhaften Ausgestaltungen der Vorrichtung wird auf die vorangegangenen Ausführungen verwiesen. Die dort beschriebenen Merkmale sind sinngemäß auch auf die Vorrichtung anwendbar.
    •
  • Nachfolgend werden das Verfahren und die Vorrichtung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine schematische Schnittansicht durch ein Werkstück sowie relativ dazu angeordnete Ultraschallprüfköpfe,
  • 2 einen Schnitt gemäß der Schnittlinie A-A' in 1 und
  • 3 eine weitere Ausgestaltung der Anordnung der Ultraschallprüfköpfe relativ zum Werkstück.
  • In 1 ist ein Werkstück 1, hier eine aus Metall hergestellte zylindrische Kolbenstange, gezeigt. Das Werkstück 1 weist an seiner Oberfläche 2 einen ersten Fehler 3 sowie einen zweiten Fehler 4 auf. Bei dem ersten Fehler 3 handelt es sich um eine Abweichung von einer rotationssymmetrischen Geometrie des Werkstücks 1. Bei dem zweiten Fehler 4 handelt es sich um einen von der Oberfläche 2 ins Innere des Werkstücks 1 reichenden Riss. Eine Rotationsachse des Werkstücks 1 ist mit R bezeichnet.
  • Ein erster Ultraschallprüfkopf 5 ist in einer senkrecht zur Rotationsachse R verlaufenden Radialebene E so angeordnet, dass dessen Ultraschall-Sende/Empfangseinrichtung auf die Rotationsachse R gerichtet ist. Die Anordnung des Ultraschallprüfkopfs 5 kann geringfügig, bis zu 5°, von der Radialebene E abweichen.
  • Ein zweiter Ultraschallprüfkopf 6 ist vorzugsweise ebenfalls in der Radialebene E angeordnet, wobei dessen Ultraschall-Sende/Empfangseinrichtung tangential auf die Oberfläche 2 des Werkstücks 1 gerichtet ist.
  • Wie aus einer Zusammensicht mit 2 hervorgeht, ist ein dritter Ultraschallprüfkopf 7 vorgesehen, dessen Ultraschall-Sende/Empfangseinrichtung ebenfalls tangential auf die Oberfläche 2 des Werkstücks 1 gerichtet ist. Auch der dritte Ultraschallprüfkopf 7 kann in der Radialebene E angeordnet sein. Der zweite 6 und der dritte Ultraschallprüfkopf 7 sind zweckmäßigerweise so angeordnet, dass die vom zweiten Ultraschallprüfkopf 6 gesendeten Ultraschallwellen in einer mit dem Pfeil P bezeichneten Rotationsrichtung auf die Oberfläche 2 auftreffen und die von dem dritten Ultraschallprüfkopf 7 gesendeten Ultraschallwellen entgegen der Rotationsrichtung P auf die Oberfläche 2 auftreffen.
  • In 1 ist ferner ein vierter Ultraschallprüfkopf 8 gezeigt, welcher unter einem Winkel α von 17,5° gegenüber der Radialebene E verkippt angeordnet ist.
  • Die Ultraschallprüfköpfe 5, 6, 7 und 8 sind in einem zur Ultraschallprüfung geeigneten Abstand vom Werkstück angeordnet. Sie sind mit einer (hier nicht gezeigten) Einrichtung zur Erzeugung von Ultraschall sowie zur Auswertung der damit erfassten Signale mit einer Auswerteeinrichtung verbunden. Bei der Auswerteeinrichtung kann es sich um einen Computer handeln.
  • Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, als ersten Ultraschallprüfkopf 5 einen punktfokussierten Ultraschallprüfkopf zu verwenden. Von Vorteil ist es, als zweiten 6 und dritten Ultraschallprüfkopf 7 jeweils einen linienfokussierten Ultraschallprüfkopf zu verwenden. Weiter ist es von Vorteil, als vierten Ultraschallprüfkopf einen punkt- oder linienfokussierten Ultraschallprüfkopf zu verwenden. Die vorgeschlagenen besonderen Ultraschallprüfköpfe ermöglichen eine besonders sichere und vollständige Flächenabdeckung bei der Prüfung der Oberfläche. Die vorgenannte sichere Flächenabdeckung ist insbesondere dann gegeben, wenn die Ultraschallprüfköpfe 5, 6, 7 und 8 in einer Richtung parallel zur Rotationsachse R relativ zum Werkstück 1 bewegt werden. Eine solche Bewegung kann dadurch erfolgen, dass die Ultraschallprüfköpfe 5, 6, 7 und 8 auf einen relativ zum Werkstück 1 bewegbaren Schlitten (hier nicht gezeigt) angebracht sind.
  • 3 zeigt eine weitere Ausgestaltung einer Anordnung der Ultraschallprüfköpfe 5, 6 und 7 relativ zum Werkstück 1. Dabei sind der zweite 6 und der dritte Ultraschallprüfkopf 7 wiederum parallel zueinander ausgerichtet und tangential auf die Oberfläche 2 des Werkstücks 1 gerichtet. Der erste Ultraschallprüfkopf 5 ist im Wesentlichen senkrecht zur Ausrichtung des zweiten 6 und des dritten Ultraschallprüfkopfs 7 angeordnet. Auch in diesem Ausführungsbeispiel kann ein vierter Ultraschallprüfkopf 8 vorgesehen sein, welcher – ähnlich wie in 1 gezeigt – um einen Winkel von 10 bis 20° verkippt zur Radialebene E benachbart zum ersten Ultraschallprüfkopf 5 angeordnet ist. Zum Rotieren des Werkstücks 1 ist dieses auf zwei Walzen 9 aufgesetzt, welche mit einer Antriebseinrichtung verbunden sind. Durch eine Rotation der Walzen 9 wird eine gegenläufige Rotation des Werkstücks 1 bewirkt.
  • Zur Prüfung des Werkstücks 1 auf das Vorhandensein von ersten Fehlern 3 wird mit dem ersten Ultraschallprüfkopf 5 Ultraschall auf die Oberfläche 2 gesendet. Der erste Ultraschallprüfkopf 5 ist im Wesentlichen senkrecht zur Rotationsachse R ausgerichtet. Insbesondere bei der Verwendung eines punktfokussierten Ultraschallprüfkopfs hat es sich überraschenderweise gezeigt, dass damit erste Fehler, d. h. Abweichungen von der Rotationssymmetrie, sicher und zuverlässig nachweis bar sind. Das wird auf eine insbesondere durch Abflachungen oder Erhebungen an der Oberfläche bedingte Reflektionsänderungen zurückgeführt.
  • Zum Auffinden zweiter Fehler, d. h. von der Oberfläche 2 ins Innere des Werkstücks 1 reichenden Rissen und dgl., werden mit dem zweiten Ultraschallprüfkopf 6 entlang der Oberfläche 2 verlaufende Ultraschallwellen in das zu prüfende Werkstück 1 eingekoppelt. Falls ein zweiter Fehler 4 vorliegt, werden die an der Oberfläche 2 entlanglaufenden Ultraschallwellen reflektiert. Die reflektierten Ultraschallwellen können mit dem zweiten Ultraschallprüfkopf 6 erfasst werden.
  • In ähnlicher Weise werden mit dem dritten Ultraschallprüfkopf 7 entlang der Oberfläche 2 laufende Ultraschallwellen in das Werkstück 1 eingekoppelt, wobei die Ultraschallwellen hier entgegengesetzt der Rotationsrichtung P des Werkstücks 1 laufen. Auch in diesem Fall werden die entlang der Oberfläche 2 laufenden Ultraschallwellen von in das Werkstück 1 reichenden zweiten Fehlern 4 reflektiert. Die reflektierten Ultraschallwellen können von der dritten Ultraschalleinrichtung 7 erfasst werden. Das Vorsehen des zweiten 6 und des dritten Ultraschallprüfkopfs 7 ermöglicht insbesondere in der vorgeschlagenen Anordnung ein sicheres und zuverlässiges Auffinden von zweiten Fehlern 4. Als besonders vorteilhaft hat es sich dabei erwiesen, dass die von dem zweiten Ultraschallprüfkopf 6 und dem dritten Ultraschallprüfkopf 7 eingekoppelten Oberflächenwellen in einander entgegengesetzten Richtungen entlang der Oberfläche 2 des Werkstücks 1 laufen. Damit können insbesondere dreieckförmige Fehler aufgefunden werden.
  • Mit dem vierten Prüfkopf 8 wird in Folge der Verkippung gegenüber der Radialebene E um den Winkel α eine Ultraschall welle im Werkstück 1 erzeugt, welche parallel zur Rotationsrichtung R entlang der Oberfläche 2 läuft. Damit können insbesondere radial umlaufende Fehler und/oder zweiten Fehler 4 erkannt werden.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es selbstverständlich möglich, eine automatische Vorrichtung zum Zu- und Abführen der Werkstücke 1 vorzusehen. Das ermöglicht eine Prüfung auf Oberflächenfehler mit einem hohen Durchsatz.
    • 1
    Werkstück
    2
    Oberfläche
    3
    erster Fehler
    4
    zweiter Fehler
    5
    erster Ultraschallprüfkopf
    6
    zweiter Ultraschallprüfkopf
    7
    dritter Ultraschallprüfkopf
    8
    vierter Ultraschallprüfkopf
    9
    Walze
    R
    Rotationsachse
    α
    Winkel
    E
    Radialebene
    P
    Rotationsrichtung

Claims (22)

  1. Verfahren zur Prüfung der Oberfläche (2) eines rotationssymmetrischen Werkstücks (1) mit folgenden Schritten: Rotieren des in eine Flüssigkeit untergetauchten Werkstücks (1) um eine Rotationsachse (R), Prüfung auf Abweichungen (3) von einer Geometrie der Oberfläche (2) des Werkstücks (1) mit einer auf die Rotationsachse (R) gerichteten ersten Ultraschall-Sende-/Empfangseinrichtung (5) und Prüfung auf von der Oberfläche (2) ins Innere des Werkstücks (1) sich erstreckende Fehler (4) mit zumindest einer zur Einkopplung von entlang der Oberfläche (2) laufenden Ultraschallwellen tangential auf die Oberfläche (2) gerichteten zweiten Ultraschall-Sende-/Empfangseinrichtung (6), wobei die erste (5) und die zweite (6) Ultraschall-Sende-/Empfangseinrichtung (8) auf einem Schlitten parallel zur Rotationsachse (R) entlang der Oberfläche (2) bewegt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei zur Prüfung auf von der Oberfläche ins Innere des Werkstücks sich erstreckenden Fehlern (4) eine tangential auf die Oberfläche (2) gerichtete dritte Ultraschall-Sende-/Empfangseinrichtung (7) vorgesehen ist.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zweite (6) und die dritte Ultraschall-Sende-/Empfangseinrichtung (7) in paralleler Ausrichtung Ultraschall auf die Oberfläche (2) des Werkstücks (1) senden.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mit der von der zweiten Ultraschall-Sende-/Empfangseinrichtung (6) gesendete Ultraschall in Rotationsrichtung (P) des Werkstücks (1) eingekoppelt und der von der dritten Ultra schall-Sende-/Empfangseinrichtung (7) gesendete Ultraschall entgegen der Rotationsrichtung (P) des Werkstücks (1) eingekoppelt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste (5) und zweite (6) sowie ggf. die dritte Ultraschall-Sende-/Empfangseinrichtung (7) gleichzeitig betrieben werden.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur Prüfung auf an der Oberfläche (2) radial umlaufenden Fehlern eine vierte Ultraschall-Sende-/Empfangseinrichtung (8) vorgesehen ist, welche auf die Rotationsachse (R) gerichtet und gegenüber einer senkrecht durch die Rotationsachse (R) verlaufenden Radialebene (E) um einen Winkel von 10 bis 30°, vorzugsweise 15 bis 25°, verkippt ist.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Ultraschall-Sende-/Empfangseinrichtung (5) in der Radialebene (E) angeordnet ist.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Werkstück (1) auf zwei parallel ausgerichtete, mit einer dazwischen befindlichen Lücke angeordnete mit einem Antrieb verbundene Walzen (9) aufgelegt und anschließend rotiert wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die dritte (7) und ggf. vierte Ultraschall-Sende/Empfangseinrichtung (8) auf dem Schlitten parallel zur Rotationsachse (R) entlang der Oberfläche (2) bewegt werden.
  10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die von der ersten (5), zweiten (6), ggf. dritten (7) und ggf. vierten Ultraschall-Sende-/Empfangseinrichtung (8) gelieferten Signale mittels eines Computer ausgewertet werden.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zu prüfenden Werkstücke (1) aufeinander folgend automatisch zugeführt und abgeführt werden.
  12. Vorrichtung zur Prüfung der Oberfläche eines rotationssymmetrischen Werkstücks mit einer Rotationseinrichtung (9) zum Rotieren des in eine Flüssigkeit untergetauchten Werkstücks (1) um eine Rotationsachse (R), einer auf die Rotationsachse (R) gerichteten ersten Ultraschall-Sende-/Empfangseinrichtung (5) zur Prüfung auf Abweichungen (3) von einer Geometrie der Oberfläche (2) des Werkstücks (1), und einer zur Einkopplung von entlang der Oberfläche (2) laufenden Ultraschallwellen tangential auf die Oberfläche (2) gerichteten zweiten Ultraschall-Sende-/Empfangseinrichtung (6) zur Prüfung auf von der Oberfläche (2) ins Innere des Werkstücks (1) sich erstreckenden Fehlern (4), wobei die erste (5) und die zweite (6) Ultraschall-Sende-/Empfangseinrichtung (8) auf einem parallel zur Rotationsachse (R) entlang der Oberfläche (2) bewegbaren Schlitten angebracht sind.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei zur Prüfung auf von der Oberfläche (2) ins Innere des Werkstücks (1) sich erstreckenden Fehlern (4) eine tangential auf die Oberfläche (2) gerichtete dritte Ultraschall-Sende-/Empfangseinrichtung (7) vorgesehen ist.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, wobei die zweite (6) und die dritte Ultraschall-Sende-/Empfangseinrichtung (7) in paralleler Ausrichtung auf das Werkstück (1) Ultraschall auf die Oberfläche des Werkstücks senden.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die zweite Ultraschall-Sende-/Empfangseinrichtung (6) bezüg lich des Werkstücks (1) so angeordnet ist, dass der damit gesendete Ultraschall in Rotationsrichtung (P) des Werkstücks und die dritte Ultraschall-Sende-/Empfangseinrichtung (7) so angeordnet ist, dass der damit gesendete Ultraschall entgegen der Rotationsrichtung (P) des Werkstücks (1) einkoppelbar ist.
  16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei eine Einrichtung zum gleichzeitigen Betreiben der ersten (5) und zweiten (6) sowie ggf. der dritten Ultraschall-Sende-/Empfangseinrichtung (7) vorgesehen ist.
  17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 16, wobei zur Prüfung auf an der Oberfläche (2) radial umlaufende Fehler eine vierte Ultraschall-Sende-/Empfangseinrichtung (8) vorgesehen ist, welche auf die Rotationsachse (R) gerichtet und gegenüber einer senkrecht durch die Rotationsachse (8) verlaufenden Radialebene (E) um einen Winkel von 10 bis 30°, vorzugsweise 15 bis 25°, verkippt ist.
  18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, wobei die erste Ultraschall-Sende-/Empfangseinrichtung (5) in der Radialebene (E) angeordnet ist.
  19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 18, wobei die Rotationseinrichtung zwei parallel ausgerichtete, mit einer dazwischen befindlichen Lücke angeordnete und einem Antrieb verbundene Walzen (9) umfasst.
  20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 19, wobei die dritte (7) und ggf. vierte Ultraschall-Sende/Empfangseinrichtung (8) auf dem parallel zur Rotationsachse (R) entlang der Oberfläche (2) bewegbaren Schlitten angebracht sind.
  21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 20, wobei ein Computer zum Auswerten der von der ersten (5), zweiten (6), ggf. dritten (7) und ggf. vierten Ultraschall-Sende-/Empfangseinrichtung (8) gelieferten Signale vorgesehen ist.
  22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 21, wobei eine Einrichtung zum aufeinander folgenden automatischen Zuführen und Abführen der zu prüfenden Werkstücke (1) vorgesehen ist.
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