DE2021278C3 - Vorrichtung zur Ultraschallprüfung von in Vorschubrichtung bewegten metallischen Blechen, Bändern oder Rohren - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vornchtung zur Ultraschallprüfung von in Vorschubrichtung bewegten metallischen Blechen, Bändern oder Rohren, insbesondere von Rohrvormaterial, mit wenigstens einer aus Ewei eine Langspur bildenden, schräg einander zustrahlenden Ultraschallköpfen bestehenden Prüfanordnung, die während des Prüfbetriebs unter einem Winkel gegen die Vorschubrichtung über die zu prüfende Fläche des Prüflings bewegt wird.

Eine derartige Vorrichtung ist im Prinzip bekannt (DT-OS 1 801 182). Diese Druckschrift enthält jedoch keine Darstellungen oder Hinweise auf die bauliche Ausführung der Lagerung, Führung und des Antriebs sowie der Halterung der Prüfanordnung oder Prüfanordnungen. Es sind jedoch bei dem außerordentlich robusten Betrieb und den verhältnismäßig hohen Vorschubgeschwindigkeiten der Prüflinge in den derzeit verwendeten Fertigungsanlagen Führung, Lagerung, Antrieb und Halterung der Prüfanordnung oder Prüfanordnungen von ganz besonderer Bedeutung, um eine derartige Vorrichtung im praktischen Betrieb überhaupt einsetzen zu können.

Es ist ferner eine Vorrichtung ähnlicher Art bekanntgeworden (DT-AS 1 060 626), bei der ein verfahrbarer Teil der Prüfvorrichtung den gesondert zu behandelnden Prüfling trägt und an den oszillierbar bewegbaren Prüfanordnungen vorbeibewegt. Dabei sind Antriebsrollen vorgesehen, und es sind die Prüfköpfe federnd an den Prüfling andrückbar. Diese bekannte Prüfvorrichtung, die die gesonderten Prüflinge einzeln bevorzugt senkrecht bewegt und durchschallt, ist für einen kontinuierlichen Betrieb mit hohen Vorschubgeschwindigkeiten der Prüflinge ebenfalls nicht geeignet. Für einen solchen kontinuierlichen und robusten Betrieb mit hoher Vorschubgeschwindigkeit fehlen die geschilderten Voraussetzungen der sicheren Führung und Lagerung des dem Betrieb angepaßten Antriebs der Prüfanordnungen für deren Oszillierbewegung und die sichere Halterung. Diese bekannte Vorrichtung ist daher nicht geeignet, die eingangs geschilderten Voraussetzungen für den praktischen Betrieb zu erfüllen.

Es ist ferner eine Ultraschall-Prüfvorrichtung nach Art einer sogenannten Koordinatenanlage bekanntgeworden (Control, Juni 1959, S. 86 und 87). Diese Prüfvorrichtung arbeitet nicht im kontinuierlichen oder Durchlaufverfahren und ist daher nur für spezielle Meßzwecke geeignet, nicht aber für den eingangs geschilderten robusten kontinuierlichen Betrieb zur Überprüfung von Blechen, Bändern oder Rohren. Dabei werden zwar Prüfanordnungen von einem Wagen über den Prüfling hin- und herbewegt. Die bei der bekannten Vorrichtung eingesetzten Antriebselemente und der Aufbau dieser Vorrichtung gestatten jedoch ebenfalls nicht, die eingangs geschilderten Voraussetzungen für den kontinuierlichen und robusten praktischen Betrieb zu erfüllen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, bei der trotz des außerordentlich robusten Betriebs und bei den verhältnsimäßig hohen Vorschubgeschwindigkeiten der Prüflinge in den modernen Fertigungsanlagen für Bleche, Bänder od. dgl. eine besonders genaue und sichere Führung der Prüfanordnung oder Prüfanordnungen erreicht wird und zugleich eine für diesen Betrieb sichere Antriebsmöglichkeit und Halterung für diese Prüfanordnungen erzielt wird. Dabei soll die Gesamtvorrichtung weitestgehend einfach und kompakt ausgebildet werden und sicher gehalten werden, damit die Vorrichtung den hohen mechanischen Belastungen des kontinuierlichen Prüfbetriebs bei den Blechen, Bändem oder Rohren gewachsen ist.

Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß die Prüfanordnung oder Prüfanordnungen gegen die Prüflingsfläche bewegbar von einem quer zur Vorschubrichtung des Prüflings verfahrbaren Wagen in Andrückrichtung gegenüber dem Prüfling federnd getragen sind, daß der Wagen an einem Träger in waagerechter und senkrechter Richtung über jeweils zugeordnete feste Laufrollen und federnd gelagerte Führungsrollen gelagert und geführt ist und daß der Träger von seitlich vom Prüfling angeordneten Ständern höhenverstellbar getragen ist.

Eine solche Gesamtanordnung ist für den robusten und doch genauen Betrieb der Ultraschallprüfung von besonderer Bedeutung und besonderem Vorteil, da die Lagerung des einfachen Trägers an den Ständern eine robuste und doch genaue Höhenverstellung bzw. -einstellung erlaubt und andererseits der für die Oszillierbewegung verfahrbare Wagen sicher und in jeder Richtung abgestützt an dem einfachen Träger gelagert werden kann. Die aus dem Wagen gebildete Baueinheit kann ihrerseits die Prüfanordnung oder Prüfanordnungen mit der notwendigen Sicherheit tragen. Es ergibt sich eine für die Fertigungsanlagen besonders zweckmäßige geschlossene und einfache Bauweise der Gesamtvorrichtung. Durch die sowohl in waagerechter als auch in senkrechter Richtung erzielte Führung des Wagens wird neben der mechanischen Betriebssicherheil eine sichere Ankopplung der Prüfanordnung oder Prüf-

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anordnungen an den Prüfling über den gesamten Bewegungsbereich erzielt. Die Einstellbarkeit des Trägers an den Ständern kann durch einfache Verstellmittel, z. B. durch einen Zahnstangen-Ritzel-Antrieb erfolgen, was dem robusten praktischen Betrieb entgegenkommt.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist der Träger, mit dem Wagen über die Ständer wahlweise gegen die eine oder die gegenüberliegende Prüflingsfläche bewegbar. Es ist also die Gesamtvorrichtung sowohl für einen Betrieb oberhalb des Prüflings als auch für einen Betrieb unterhalb des Prüflings gleichermaßen geeignet, so daß die Vorrichtung dem jeweiligen robusten Betrieb einfach und sicher angepaßt werden kann. Dazu brauchen die Ständer nur mit der ausreichenden Höhe versehen zu werden, um dann durch die \\ jeweilige Einstellung zum Prüfling den jeweiligen Betriebsbedingungen Rechnung zu tragen.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Wagen durch einen von ihm selbst getragenen, in der Drehzahl veränderbaren und drehrichtungsumkehrbaren Antriebsmotor auf dem Träger verfahrbar. Hieraus ergibt sich eine besonders kompakte Bauform und die Möglichkeit einer Anpassung der Bewegungsgeschwindigkeit und der jeweiligen Bewegungsumkehr für den Wagen und die Prüfanordnungen je nach dem Anwendungsfall und je nach der Vorschubgeschwindigkeit des Prüflings.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, an Hand derer die Erfindung im folgenden erläutert wird. Es zeigt

F i g. 1 eine Ansicht einer ersten Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung in einer Schnittansicht parallel zur Vorschubrichtung des Prüflings,

F i g. 2 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig.l,

F i g. 3 die Draufsicht auf die Vorrichtung nach F i g. 1 und 2,

F i g. 4 eine Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung,

F i g. 5 die Draufsicht auf die Vorrichtung nach F ig. 4,

F i g. 6a und 6b eine teilweise Schnittansicht und eine teilweise Seitenansicht der Vorrichtung nach F i g. 4 und 5 mit von oben an den Prüfling angesetzten Prüfnordnungen,

F i g. 7a und 7b Teilansichten im Schnitt und in der Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung mit einer als Baueinheit aufgebauten Prüfanordnung, von oben an den Prüfling angesetzt,

F i g. 8a und 8b den F i g. 7a und 7b entsprechende Teilansichten dieser Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung, von unten an den Prüfling angesetzt.

Mit der Vorrichtung nach der Erfindung können eine oder mehrere aus jeweils zwei eine Langspur bildenden, schräg einander zustrahlenden Ultraschallköpfen bestehende Prüfanordnungen mit ihrem Durchschallungsbereich in einem Winkel, insbesondere quer zur Vorschubrichtung des Prüflings oszillierend bewegt werden, um über den oder die Durchschallungsbereiche jede Stelle der zu prüfenden Fläche oder eines ausgewählten Prüfbereichs am jeweiligen Prüfling wenigstens einmal zu erfassen.

Fig.) bis 3 zeigen eine erste bauliche Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung.

Es wird hier eine den Durchschallungsbereich 1 erzeugende Prüfanordnung verwendet, die aus den beiden schräg einander zustrahlendeo Prüfköpfen 4 und 5 gebildet ist. Die Prüfköpfe 4 und 5 sind, zweckmäßig kardanisch, an einem Träger 6 gelagert Dieser Träger 6 ist mit einem Zapfendrehgelenk über eine ^federnde Andrückschere 7 mit einem Wagen 8 verbunden.

Dieser Wagen 8 ist von einem quer zur Vorschubrichtung des Prüflings 3 verlaufenden Doppel-T-Träger 9 getragen und auf diesem quer zur Vorschubrichtung des Prüflings 3 verfahrbar. Der Wagen 8 ist an dem Träger 9 in waagerechter Richtung durch feste Laufrollen 10 und federnd gelagerte Führungsrollen 11 und in senkrechter Richtung, durch feste Laufrollen 12 und federnd gelagerte Führungsrolien 13 geführt, gelagert. Zum Antrieb des Wagens und damit der Prüfanordnung 4, 5 quer zur Vorschubrichtung des Prüflings 3 dient ein Antriebsmotor 14, der in der Drehzahl veränderbar und in der Drehrichtung umkehrbar ist Die Umschaltung der Drehrichtung erfolgt in bekannter Weise durch geeignete Endschalter am Ende der Bewegungsbahn des Wagens 8. Der Antriebsmotor 14 wirkt über ein Ritzel 15 auf eine Zahnstange 16 am Träger 9.

Unterhalb der gesamten geschilderten Anordnung ist eine Wanne 17 für das Koppelwasser angeordnet. Der Wagen 8 trägt ferner zweckmäßig eine seitliche Abdeckung 18 gegen das Koppelwasser.

In der in F i g. 1 und 2 dargestellten Lage wird die Prüfanordnung 4, 5 unter federndem Andruck über die Schere 7 von dem Wagen 8 quer zur Vorschubrichtung des Prüflings 3 über die zu prüfende Fläche bewegt. Die Vorschubgeschwindigkeit für den Prüfling 3 und die Antriebsgeschwindigkeit für die Prüfanordnung 4, 5 auf dem Wagen 8 werden derart aufeinander abgestimmt, daß jede Stelle der zu prüfenden Fläche des Prüflings 3 durch den von der Prüfanordnung 4, 5 erzeugten Durchschallungsbereich, also der sogenannten Langspur, mit genügend großer Prüfdichte erfaßt wird.

Aus F i g. 3, 4 und 5 ist ersichtlich, daß der Träger 9 von seitlich vom Prüfling angeordneten Ständern 19 höhenverstellbar getragen ist. Zur Höhenverstellung dient zweckmäßig ein geeigneter Antrieb über jeweils eine Zahnstange 20 an den Ständern 19 und ein Ritzel 21 am Träger 9. Die Ritzel 21 werden z. B. über einen Schneckentrieb 22 gemeinsam in Drehung versetzt. Die Höhe der Ständer 19 ist derart gewählt, daß, wie im folgenden noch beschrieben wird, die Prüfanordnung von unten oder von oben her an den Prüfling 3 herangeführt werden kann.

F i g. 4 und 5 zeigen eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Bei dieser Ausführungsform wird nicht nur eine Prüfanordnung mit den Prüfköpfen 4 und 5 verwendet, es sind vielmehr zwei weitere Prüfanordnungen mit den Prüfköpfen 4', 5' und 4", 5" in geeigneter Weise an dem Wagen 8 angeordnet, so daß insgesamt drei Durchschallungsbereiche gebildet werden. Alle drei Prüfanordnungen werden gemeinsam mit dem Wagen 8 quer zur Vorschubrichtung des Prüflings 3 verfahren. Die Prüfdichte innerhalb der erzeugten Prüfspur wird durch die stärkere Überlappung der einzelnen Prüfbahnen wesentlich erhöht, die mögliche Prüfbreite vergrößert, so daß mit geringeren Bewegungsgeschwindigkeiten des Wagens 8 und damit der Prüfanordnungen eine 100%ige Prüfung des Prüflings 3 ermöglicht wird. Natürlich wird über die Hebe- und Absenkvorrichtung aus den Ständern 19, den Zahnstangen 20 und den Ritzeln 21 mit dem Schneckentrieb 22 auch diese Gesamtanordnung dem Prüfling 3 zugeführt oder von ihm fortbewegt.

In F i g. 6a und 6b ist die Vorrichtung gemäß F i g. 4 und 5 in der Anlage auf der oberen Fläche des Prüflings 3 dargestellt. Dazu sind die Ständer 19 zweckmäßig so lang ausgebildet, daß mit der gleichen Hebe- und Absenkvorrichtung wahlweise von der unteren oder der oberen Fläche des Prüflings 3 her gearbeitet werden kann.

In Fig. 7a und 7b sowie 8a und 8b ist eine Ausführungsform der Vorrichtung dargestellt, die im wesentlichen der Ausführungsform nach F i g. 4 bis 6 entspricht. Dabei sind jedoch die Prüfanordnungen jeweils als eine Baueinheit 23 ausgebildet, in der die Prüfköpfe 24 fest eingearbeitet sind. Die gesamte Baueinheit 23 ist dann auf der Andrückschere nach Art eines Kreuzgelenks gelagert.

Die Vorrichtung nach der Erfindung in den beschriebenen Ausführungsformen kann an der geeigneten Stelle innerhalb einer Blech- oder Bandstraße eingeschaltet werden. Insbesondere ist die Vorrichtung aber auch geeignet zur Anbringung an dem Gestell einer Rohrschweißrr.aschine, wobei dann die geeigneten Stellungen der Prüfanordnungen und die geeignete Bewegungsrichtung des Wagens gewählt werden. Dabei wird die Vorrichtung je nach Aufstellungsort entweder in der in F i g. 6a und 6b bzw. 7a und 7b dargestellten Andrückrichtung von oben oder in der in Fig.8a und 8b dargestellten Andrückrichtung von unten verwendet.

Es ist in einfacher Weise möglich, eine direkte Aufzeichnung der Lage eines festgestellten Fehlers dadurch zu bewerkstelligen, daß an die Prüfanordnung zur Fehleranzeige ein synchron mit der Bewegung der

ίο Prüfanordnung, also auch synchron mit der Bewegung des Wagens 8, auslenkbares Auswerte- und Registriergerät angeschlossen wird. Durch die Synchronisation der Bewegung des Durchschallungsbereichs einerseits und der Auslenkung des Registriergeräts andererseits gibt die Aufzeichnung des Auswerte- und Registriergeräts unmittelbar die Lage des Fehlers im Prüfling an. Unabhängig davon werden die zur Anzeige kommenden Fehler ortsgetreu auf den Prüfling markiert. Dies geschieht vorzugsweise mit einer an der Bewegung der Prüfkopfkombination teilnehmenden Einrichtung, z. B. einer Farbspritzpistole.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Ultraschallprüfung von in Vor-•chubrichtung bewegten metallischen Blechen, Bändern oder Rohren, insbesondere von Rohrmaterial, mit wenigstens einer aus zwei eine Langspur bildenden, schräg einander zustrahlenden Ultraschallköpien bestehenden Prüfanordnung, die während des Prüfbetriebs unter einem Winkel gegen die Vorfchubrichtung über die zu prüfende Fläche des Prüfings bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfanordnung oder Prüfanordnungen gegen die Prüflingsfläche bewegbar von einem <iuer zur Vorschubrichtung des Prüflings (3) verlahrbaren Wagen (8) in Andrückrichtung gegenüber dem Prüfling federnd (7) getragen sind, daß der Wagen (8) an einem Träger (9) in waagerechter und senkrechter Richtung über jeweils zugeordnete feste Laufrollen (10 bzw. 12) und federnd gelagerte Führungsrollen (11 bzw. 13) gelagert und geführt ist und daß der Träger (9) von seitlich vom Prüfling angeordneten Ständern (19) höhenverstellbar getragen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (9) mit dem Wagen (8) über die Ständer (19) wahlweise gegen die eine oder die gegenüberliegende Prüflingsfläche bewegbar ist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wagen (8) durch einen von ihm selbst getragenen, in der Drehzahl veränderbaren und drehrichtungsumkehrbaren Antriebsmotor (14) auf dem Träger (9) verfahrbar ist.