DE1798028B2 - Oberflaechenabtastanordnung zur zerstoerungsfreien pruefung von werkstuecken - Google Patents

Description

vor, wobei wiederum die fehlerhaften Stellen, weil In der Praxis hat sich gezeigt, daß meist die in

dort die Wärmeleitfähigkeit verhältnismäßig gering Fig. 1 in Draufsicht und in Fig.2 in Seitenansicht

ist, an der Oberseite des Blechbandes wärmer blei- veranschaulichten Werkstück-Fehlstellen im Blech

ben und eine größere Strahlungsdichte aufweisen als auftreten. Wird ein in der Mitte eines Metallrohlings

die einwandfreien Stellen. 5 vorhandener Gaseinschluß im Walzwerk allmählich

Durch den Erfindungsgedanken wird eine derart breitgewalzt, so ergibt sich eine Fehlstelle nach Art weitgehende Steigerung der Differenz der Strahlungs- der Fehlstelle 24 von Fig. 1 und2, welche weder dichten an fehlerhaften und an einwandfreien Stellen von oben und unten noch von der Seite her sichtbar der Werkstückoberfläche erzielt, daß bei Konstant- ist. Derartige Einschlüsse können nach Beendigung haltung der übrigen die Strahlungsdichte des Werk- io des Walzvorganges Flächeninhalte bis zu 1 m² erreistückes beeinflussenden Parameter mit einer prak- chen. Gelangen hingegen Gaseinschlüsse beim Austisch jederzeit erzielbaren Genauigkeit einwandfreie walzen mit einer Seitenkante des Bleches in Verbin-Auswertungen möglich sind, ohne daß die zu mes- dung, so entstehen an derartigen Fehlstellen entsprespnden Differenzen der Strahlungsdichte durch Ne- chend etwa den Fehlstellen26a, 26ft (Fig. 1, 2) am beneffekte infolge Veränderung anderer die Strah- 15 Rand des Bleches Schichttrennflächen, welche bei Iungsdichte beeinflussender Parameter überdeckt Betrachtung der Blechkanten sichtbar sind (F i g. 2). werden. Mit der Anordnung der Strahlungsempfänger 36, 38,

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeich- wie sie in F i g. 1 veranschaulicht ist, lassen sich je-

nung näher erläutert. Es zeigt denfalls mittlere Fehlstellen 24 nachweisen, sofern

F i g. 1 ein AusfUhrungsbeispiel einer erfindungs- ao die Breite derartiger Fehlstellen nicht den Abstand

gemäßen Anordnung in Blockschaltbilddarstellung der Linien 54, 56 überdeckt. Ferner lassen sich seit-

bzw. in perspektivischer Draufsicht auf ein Werk- liehe Fehlstellen 26a nachweisen, soiern sich diese

stück in Form eines kontinuierlich vorgeschobenen bis /u der Linie 56 erstrecken. Der Erfindungsge-

Blechbandes, danL· ist jedoch bei der Anordnung gemäß Fig. 1

F i g. 2 das in F i g. 1 bruchstückweise veranschau- 25 nicht auf einziges Paar von Strahlungsempfängern

lichte Blechband in Schmalseitenansicht, 36, 38 beschränkt, sondern es können vielmehr auch

F i g. 3 ein Ausführungsbeispiel einer als Bestand- mehr als zwei Strahlungsempfänger vorgesehen sein, teil der Anordnung nach F i g. 1 anzuwendenden um auch kleinere Fehlstellen erfassen zu können, deEinrichtung zum Verändern der Temperatur des ren Querdimension kleiner als der Abstand der Linie Werkstückes bzw. Blechbandes in Form einer einen 30 52 vom Rand des Bleches bzw. der Abstandslinien Kühlmittelstrahl abgebenden Düse in Verbindung 52,54 ist.

mit einem Teil eines Blechwalzwerkes sowie einer Die Ausgänge der Strahlungsempfänger 36, 38

Blechschneidestation in Seitenansicht, d.h. parallel sind mit den beiden Eingängen eines Differenzver-

zur Ebene sowie senkrecht zur Vorschubrichtung des stärkers 64 verbunden, dessen Ausgangsgröße über

Blechbandes, sowie in schematischer Darstellung. 35 einen von zwei Ausgängen eines zusätzlichen Ver-

F i g. 4 ein gegenüber F i g. 1 abgewandeltes Aus- stärkers 66 auf einen Schwellwertdiskriminator 70

führungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anord- gelangt. Der Schwellwertdiskriminator 70 ist aus-

nung in ähnlicher Darstellung, gangsscitig mit einem Alarmgeber 72 sowie einem

F i g. 5 ein gegenüber F i g. 1, 3 bzw. 4 abgewandcl- Markierer 74 verbunden und spricht lediglich dann

tes weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsge- 40 an, wenn der Unterschied der Strahlungsdichte an

mäßen Anordnung in einer Teildarstellung etwa ent- den Stellen 50, 52 auf der Oberseite des Blechbandes

sprechend F i g. 3. 22 einen vorgegebenen Mindestwert überschreitet.

Gemäß F i g. J bis 3 wird durch ein Walzenpaar Um gleichwohl auch geringere Schwankungen des

12, welches einen Bestandteil eines in seiner Gesamt- Differenzwertes der Strahlungsdichte an den Stellen

heil nicht veranschaulichten Blechwalzwerkes bildet, 45 50, 52 verfolgen zu können, ist mit einem zweiten

ein Blechband 22 über eine Laufrollenplatte 16 in Ausgang des zusätzlichen Verstärkers 60 ein Meßin-

Pfeilrichtung von F i g. 1 und 3 zu einer Blech- strument 68 verbunden.

schneidestation vorgeschoben. Das Blech 22 verläßt Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig.4 sind das Walzenpaar 12 mit einer Temperatur Vorzugs- zwei Strahlungsempfänger 36', 38' entsprechend den weise zwischen 500 und 1100 C und wird vor der 50 Strahlungsempfängern 36, 38 von Fig. 1 in Vorschub-Laufrollenplatte 16 von unten her durch einen Kühl- richtung des Blechbandes 22 hintereinander im Abmittelstrahl 80 abgekühlt, welcher von einer Einrich- stand angeordnet und auf Stellen 98, 100 fokussiert, tung78 zum Verändern der Temperatur des Blech- die auf einer (strichpunktiert angedeuteten) Mittelbandes 22 in Form einer Düse ausgeht und an der parallelen des Blechbandes 22 liegen. Unterhalb des Unterseite des Blechbandes 22 in einem Bereich 82 55 Blechbandes 22 ist eine der Einrichtung 78 von antrifft. In Vorschubrichtung des Blechbandes 22 F i 5. 3 entsprechende (nicht veranschaulichte) Einhinter der Einrichtung 78 ist ein Paar von auf Infra- richtung zum Abkühlen des Blechbandes 22 anrotstrahlung ansprechenden Strahlungsempfängern 36, geordnet, welche einen Kühlmittelstrahl in einem ge-38 senkrecht zur Vorschubrichtung des Blechbandes strichelt angedeuteten länglichen Bereich 82' gegen 22 nebeneinander im Abstand angeordnet, wobei die 60 die untere Seite des Blechbandes 22 richtet.
Strahlungsempfänger 36, 38 auf zwei Stellen 50, 52 Liegt bei der Anordnung von F i g. 4 eine Fehldes Blechbandes fokussiert sind, die senkrecht zur stelle 24' in dem Blechband 22 vor, welche dessen Vorschubrichtung des Werkstückes nebeneinander im Mittellinie in irgendeiner Weise berührt, so ist die Abstand liegen. Demgemäß wird das Blechband 22 Strahlungsdichte dieser Fehlstelle 24' beim Vorbeiim vorliegenden Ausführungsbeispiel längs gestrichel- 65 laufen an der Stelle 98 größer als die Strahlungster Linien 54, 56 (Fig. 1) abgetastet, wobei die dichte bei einwandfreiem Material, an welcher bei Linie 54 die Mittelparallele des Blechbandes V. dar- einwandfreiem Material durch die in dem Bereich stellt. 82' erfolgte Abkühlung eine sehr starke Temperatur-

verminderung auch an der Oberseite des Blechbandes 22 herbeigeführt wurde, während beim Vorliegen der Fehlstelle 24' der Wärmeübergang von der Oberseite des Blechbandes 22 zu der Unterseite behindert wird. Den Strahlungsempfängern 36', 38' ist ein Differenzverstärker 64 wie bei dem Beispiel von Fig. 1 nachgeordnet, der ausgangsseitig mit einem Schwellwertdiskriminator 70' verbunden ist. Dieser spricht im Gegensatz zu dem Schwellwertdiskriminator 70 von F i g. 1 stets dann an, wenn eine vorgegebene Temperaturdifferenz zwischen der Stelle 100 und der Stelle 98 bzw. eine vorgegebene Differenz des Ausgangssignals des Strahlungsempfängers 36' und des Strahlungsempfängers 38' unterschritten wird, weil im normalen Zustand, d. h. beim NichtVorhandensein der Fehlstelle 24', sich eine verhältnismäßig hohe Temperaturdifferenz zwischen den Stellen 100 und 98 ergibt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 5 wird durch eine Einrichtung 78 entsprechend derjenigen von F i g. 3 ein Kühlmittelstrahl 80 gegen die Unterseite des Blechbandes 22 gerichtet. Neben der Oberseite sowie neben der Unterseite des Blechbandes 22 sind zwei Strahlungsempfänger 36", 38" etwa spiegelsymmetrisch angeordnet, und zwar in Vorschubrichtung des Blechbandes 22 hinter der Einrichtung

78. Liegt in dem Blechband 22 keine Fehlstelle vor, so ist die Temperaturdifferenz an der Ober- und Unterseite des Blechbandes 22 und damit auch die Differenz der entsprechenden Strahlungsdichten verhältnismäßig niedrig, wenngleich die Temperatur an der

ίο Oberseite des Blechbandes im Bereich der Strahlungsempfänger 36", 38" stets oberhalb derjenigen an der Unterseite des Blechbandes 22 liegt. Beim Auftreten einer Fehlstelle ähnlich der Fehlstelle 24 von F i g. 1 bzw. 24' von F i g. 4 bleibt die Temperatür des Blechbandes 22 an der von dem Strahlungsempfänger 38" abgetasteten Stelle wesentlich gleich, jedoch ist die Temperatur des Blechbandes 22 an der Stelle höher als im Normalfall. Den Strahlungsempfänger 36", 38" können, obgleich dies nicht in Ein-

ao zelheiten dargestellt ist, Bauelemente entsprechend den Baueinheiten 66, 68, 70,72 von F i g. 1 nachgeordnet sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

PatPntQncr. "r-h* stücken auf das Vorliegen von .Fremdeinschlüssen raieniansprucne. und/oder Hohlräumen mit einem Paar von auf Infra-

1. Oberflächenabtastanordnung zur zerstö- rotstrahlung ansprechenden Strahlungsempfängern, rungsfreien Prüfung von Werkstücken auf das die neben der Werkstückoberfläche an zumindest Vorliegen von Fremdeinscblüssen und/oder 5 zwei im Abstand voneinander gelegenen Stellen anHohlräumen mit einem Paar von auf Infrarot- geordnet sind, mit einem durch die Ausgangsgrößen strahlung ansprechenden Strahlungsempfängern, der Strahlungsempfänger beaufschlagten Differenzdie neben der Werkstücksoberfläche an zumin- verstärker, dessen Ausgangsgröße eine Funktion der dest zwei im Abstand voneinander gelegenen Temperaturdifferenz an den beiden Stellen ist, und Stellen angeordnet sind, mit einem durch die io einem auf die Abweichung von einer bestimmten Ausgangsgrößen der Strahlungsempfänger beauf- Temperaturdifferenz bzw. einer bestimmten Ausschlagten Differenzverstärker, dessen Ausgangs- gangsgröße des Differenzverstärkers ansprechenden größe eine Funktion der Tempexaturdifferenz an Schwellwertdiskrirninator.

den beiden Stellen ist, und mit einem auf die Ab- Es ist bereits eine Anordnung der erwähnten Art weichung von einer bestimmten Temperaturdiffe- 15 nach der USA.-Patentschrift 3 210 546 bekannt, bei renz bzw. einer bestimmten Ausgangsgröße des welcher bestimmte Maßnahmen getroffen sind, um Differenzverstärkers ansprechenden Schwellwert- eine möglichst feinmaschige Abtastung des Werkdiskriminator, gekennzeichnet durch Stückes und damit auch die Anzeige verhältnismäßig eine Einrichtung (78) zum Verändern der Tem- kleiner Werkstückfehler zu erzielen. Die Praxis hat peratur eines ersten Teils (z. B. Unterseite) des 20 jedoch ergeben, daß Änderungen der Strahlungs-Werkstückes (Blechband 22) gegenüber einem dichte an solchen Stellen des Werkstückes, wo Fehler zweiten Teil (z. B. Oberseite) im Bereich zumin- vorliegen, gegenüber der Strahlungsdichte an eindest eines der Strahlungsempfänger (36,38; 36'; wandfreien Stellen des Werkstückes sehr gering sind 38'; 36", 38"). und leicht durch Änderung anderer Umgebungspara-

2. Anordnung nach Anspruch 1 mit einer Vor- 25 meter, wie z. B. Anfangstemperatur, Vorschubgeschubeinrichtung für das Werkstück, dadurch ge- schwindigkeit und Wärmeleitfähigkeit des Werkstükkennzeichnet, daß die Einrichtung (78) zum Ver- kes, überdeckt werden können, so daß eine einändern der Temperatur in Vorschubrichtung des wandfreie Fehleranzeige nicht mehr ermöglicht Werkstückes (Blechband 22) vor zumindest wird.

einem der Strahlungsempfänger (36, 38; 36', 38'; 30 Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer 36", 38") angeordnet ist. demgegenüber verbesserten Anordnung, welche die

3. Anordnung nach einem der Ansprüche 1, 2, Erzeugung von verhältnismäßig starken Unterschiedadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung den in der Strahlungsdichte zwischen fehlerhaften (78) zum Verandern der Temperatur aus einer und einwandfreien Stellen des Werkstückes ermögeinen Kühlmittelstrahl (80) gegen eine Seite des 35 licht. Erreicht wird dies durch eine Einrichtung zum Werkstückes (Blechband 22) richtenden Düse be- Verändern der Temperatur eines ersten Teils des steht. Werkstückes gegenüber einem zweiten Teil im Be-

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 reich zumindest eines der Strahlungsempfänger.

bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrich- Vorzugsweise wird die erfindungsgemäße Anord-

tung (78) zum Verändern der Temperatur bzw. 40 nung zur Prüfung von warmen Blechen unmittelbar die Düse auf einer anderen Seite des Werkstückes nach dem Walzvorgang angewendet. In diesem Fall (Blechband 22) wie die Strahlungsempfänger haben die Bleche eine Temperatur, die zwischen (36,38; 36', 38') angeordnet ist. etwa 550 und 1000 C liegt. Wird das Blechband

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 mit seiner Ebene beim Vorschub horizontal geführt, bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Strah- 45 so ist die Abstrahlung an der Oberseite des Blechlungsempfänger (36, 38) senkrecht zur Vorschub- bandes infolge Konvektion größer als an der Unterrichtung des Werkstückes (Blechband 22) ne- seite, so daß sich ein Temperaturgradient zwischen beneinander im Abstand angeordnet sind. der Unter- und Oberseite und damit eine Wärmelei-

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 tung von unten nach oben ergibt. An Stellen, wo bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei 50 Fremdeinschlüsse und/oder Hohlräume, insbeson-Strahlungsempfänger (36' 38') in Vorschubrich- dere breitgewalzte Lunker, vorliegen, ist die Wärmetung des Werkstückes (Blechband 22) hinterein- leitfähigkeit des Blechbandes geringer als an einander in Abstand angeordnet sind und daß die wandfreien Stellen, so daß infolgedessen die Tempe-Einrichtung (78) zum Verändern der Temperatur ratur und damn die Strahlungsdichte an den fehler- bzw. die Düse in Vorschubrichtung des Werk- 55 haften Stellen geringer als an den einwandfreien Stelstückes zwischen den beiden Strahlungsempfän- len ist. Die einen wesentlichen Bestandteil des Erfingern angeordnet ist. dungsgedankens bildende Einrichtung zum Verän-

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 2,3, dem der Temperatur des Werkstückes kann also beidadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Paar spielsweise im Falle eines mit seiner Ebene horizonvon Strahlungsempfängern (36", 38") neben bei- 60 tal geführter. Blechbandes aus einer Vorschubeinden Seiten des Werkstückes (Blechband 22) etwa richtung in Verbindung mit einer kurzen Abkühlspiegelsymmetrisch zum Werkstück angeordnet strecke bestehen. Jedoch hat es sich gemäß bevorist. zugten Ausführungsbeispielen der Erfindung als günstig erwiesen, im Falle von Blechbändern deren Un-

65 terseite beim Austritt aus dem Walzwerk mittels

eines Kühlmittelstrahles abzukühlen, der gegen die

Die Erfindung betrifft eine Oberflächenabtastan- Unterseite des Blechbandes gerichtet wird. Hierbei Ordnung zur zerstörungsfreien Prüfung von Werk- liegt dann eine Wärmeleitung von oben nach unten